CBT Conceptos Basicos de Telecomunicaciones

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W W W . ZTE . C O M. CN CONCEPTOS BÁSICOS DE TELECOMUNICACIONES May – Sep 2011 Prof. Gloria Carvalho Prof. Héctor Núñez Instructores

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CBT Conceptos Basicos de Telecomunicaciones

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Conceptos Básicos de TelecomunicacionesCONCEPTOS BÁSICOS DE TELECOMUNICACIONES
Mecanismo de protección
Comunicaciones: transferencia de información según convenciones pre-establecidas.
Telecomunicaciones: cualquier transmisión o recepción de señales que representen algún tipo de símbolo, escritura, imagen, sonido, en fin información de cualquier tipo, a través de cables, ondas de radio o sistemas ópticos en forma de campo electromagnético.
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Servicios de Telecomunicaciones: es todo aquellos que viene ofrecido por un operador publico o privado a los clientes con la finalidad de satisfacer una exigencia especifica de telecomunicaciones.
Funciones de una red de telecomunicaciones: operaciones realizadas al interno de la red con la finalidad de ofrecer un servicios:
Señalización: intercambio de información concerniente al setup y mantenimiento de las conexiones en un sistema de tlc.
Conmutación: interconexión de unidades para la transferencia de información.
Transmisión: transferencia de señales de un punto a otro
Gestión y mantenimiento.
International Telecommunication Union ITU
International Standard Organization OSI
Internet Engineering Task Force IETF
The European Telecommunications Standards Institute ETSI
Muchos otros foros y grupos
W W W . ZTE . C O M. CN
CONCEPTOS BÁSICOS DE TELECOMUNICACIONES
ELEMENTOS DE UN
SISTEMA DE COMUNICACIÓN
Un sistema de comunicación esta constituido de dispositivos complejos, que permiten la transferencia de información desde uno o varios emisores, a uno o varios receptores.
Un sistema básico esta constituido por tres elementos:
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La fuente o emisor es la entidad que genera la información a transmitir, el cual a su vez es un sistema muchas veces complejo, que se pudiera visualizar en el siguiente modo:
Información: es lo que la fuente o emisor quiere comunicar al receptor y depende totalmente de la fuente.
Mensaje: es una forma de presentar la información, en modo codificado.
Señal: es la representación física del mensaje en un sistema de comunicación. Su forma y naturaleza esta ligada a las características del canal
ELEMENTOS DE UN
SISTEMA DE COMUNICACIÓN
Ejemplificación del bloque, una llamada telefónica entre A y B
A llama a B para invitarlo a comer. En este caso A es la fuente/emisor y B es el destino/receptor
La información que A quiere transmitir es la invitación a comer.
El mensaje es la secuencia de palabras en el idioma respectivo que componen la frase de invitación a comer.
El convertidor de mensaje a señal esta representado por el aparato telefónico de A que transforma la secuencia de palabras en una variación continua de la presión acústica.
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El sub-sistema receptor, es muy similar al del emisor, con la diferencia que se realiza el procedimiento inverso, es decir se lleva la señal eléctrica que viene dentro del canal, a un formato reconocible por el destino.
ELEMENTOS DE UN
SISTEMA DE COMUNICACIÓN
Ejemplificación del bloque, una llamada telefónica entre A y B
A llama a B para invitarlo a comer. En este caso A es la fuente/emisor y B es el destino/receptor
La información que A quiere transmitir es la invitacion a comer.
El mensaje es la secuencia de palabras en el idioma respectivo que componen la frase de invitacion a comer.
El convertidor de mensaje a señal esta representado por el aparato telefonico de A que transforma la secuencia de palabras en una variación continua de la presión acustica.
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Canal: es el medio por el cual se propaga la información. La utilización del termino información y no el termino señal no es casual. El canal es un modelo de las técnicas de transmisión utilizadas en la transmisión y no del medio físico sobre el cual se propaga la señal.
ELEMENTOS DE UN
SISTEMA DE COMUNICACIÓN
PARÁMETROS FUNDAMENTALES DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN
Ancho de banda: porción del espectro que ocupa una señal o que limita a un canal.
Velocidad de transmisión: cantidad de símbolos transmitidos por unidad de tiempo.
Capacidad de un canal: máximo ancho de banda o velocidad de transmisión que permite dicho canal. Esto depende de la tecnología utilizada en el despliegue de transmisores y receptores. Se limita superiormente por el ancho de banda físico asociado al canal.
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MODOS DE COMUNICACIÓN
Unidireccional: en el canal la información solo puede viajar en un mismo sentido, existiendo una sola vía posible.
Fuente Destino
Bidireccional: en el canal la información puede viajar en ambos sentidos, existiendo dos vías, una para cada recorrido.
Fuente Destino
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Duplex: posibilidad de compartir el canal o los recursos del sistema para transmitir en ambos sentidos. En los sistemas de comunicación, se habla de:
FDD Frecuency Division Duplexing: en la cual se comparte el espectro de frecuencia para enviar información en ambos sentidos.
TDD Time Division Duplexing: se comparten los intervalos de tiempo para enviar información en un mismo sentidos.
SDD Space Division Duplexing: se tienen dos enlaces distintos para cada sentido de la comunicación
MODOS DE COMUNICACIÓN
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Half Duplex: es una transmisión bidireccional, donde se debe alternar la comunicación, para poder enviar o recibir información. Ejemplo típico son los sistemas push to talk
Full Duplex: se puede enviar y recibir información simultáneamente. Ejemplo típico, el sistema telefónico.
Ambos son casos de trasmisiones bidireccionales.
MODOS DE COMUNICACIÓN
Modos de difusión
Unicast o unidifusión: el emisor envía información hacia un único receptor, ejemplo la telefonía.
Broadcast o difusión: el emisor envía información hacia varios receptores, ejemplo la radio, la televisión
Multicast o multidifusión: el emisor enviar información hacia un selecto grupo de receptores, ejemplo video-conferencias.
MODOS DE COMUNICACIÓN
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
Medios Cableados: aquellos que requieren un una conexión física entre emisor y receptor, por ejemplo los pares de cobre, los coaxiales, guías de ondas, entre otros.
Medios Inalámbricos: que no requieren una conexión física entre emisor y receptor, ya que la información puede viajar atravesando el canal sin estar confinada a un determinado material, ejemplo el espacio libre.
Medios ópticos: aprovechan la propagación de fotones ya sea en medios cableados como la FO, o en espacio libre como por ejemplo los sensores infrarrojos, la transmisión sobre fibra óptica, por rayos laser, etc.
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Resistencia, capacitancias parasitas e impedancia características.
Buena resistencia a la tracción.
Flexibilidad.
La geometría.
Tipo de aislantes.
Tipo de apantallamiento.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
Impedancia, que varia en función de la frecuencia.
Atenuación, que crece linealmente, in dB, con la distancia y con la raíz cuadrada de la frecuencia.
Diafonía o CrossTalk, que mide la distorsión introducida por otro medio cercano; además crece con la distancia hasta estabilizarse.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
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Pares de cobre: son un par de cables de cobre (uno por cada sentido de la transmisión), que se colocan entrelazados con la finalidad de contrarrestar las interferencias electromagnéticas productos de fuentes externas a estos, y la interferencia por la cercanía con cables vecinos.
Son utilizados actualmente en las redes telefónicas analógicas tradicionales, en las redes de datos basadas en Ethernet (IEEE 802.3), etc.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
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Un tipo de par de cobre utilizado es el STP (Shielded Twisted Pair), el cual tiene un apantallamiento especial que permite reducir las radiaciones e interferencias electromagnéticas.
Otro tipo muy utilizado en redes de datos es el UTP (unshielded), el cual no posee el apantallamiento anterior
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
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Coaxial: es un conductor cubierto por un material dieléctrico, aislante y flexible, el cual a su vez es cubierto por una capa conductora en forma de malla metálica, y al final el conjunto es cubierto por una especie de chaqueta plástica. El nombre se debe a la geometría del mismo.
El apantallamiento y la protección lo protege de perturbaciones externas, al estilo de una jaula de faraday.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
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Es muy utilizado en las líneas de transmisión a gran frecuencia, por lo cual es muy utilizado como guía de onda y en redes CATV.
También es utilizado en conexión de redes de datos de alta velocidad y en instrumentación.
Tiene costos elevados y mayor dificultad para la instalación.
Puede transmitir a velocidades de 100-1000 Mb/s a cortas distancias.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
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Guías de Ondas: son medios de transmisión que transportan grandes niveles de energía electromagnética a nivel de radio frecuencia.
Son utilizadas en los sistemas de telecomunicaciones para acoplar equipos transmisores/receptores con las antenas.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
Fibra óptica: esta constituida por un cilindro dieléctrico, denominado núcleo, cubierto por una corona circular, denominada revestimiento constituida de un material dieléctrico distinto.
De hecho, el principio de propagación de la luz, en la fibra, se debe a que el índice de refracción en el núcleo es mayor que en el revestimiento, razón por la cual el campo electromagnético se confina en el núcleo, produciendo mínima perdidas hacia el exterior.
Actualmente es utilizada, en enlaces ópticos a nivel de transporte y de acceso, a gran velocidad, por el orden de los Gbps. También se utiliza en instrumentación de gran precisión.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
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Espacio Libre: donde la señal es transportada por la ondas electromagnéticas, sin ninguna guía de onda física y de manera bidireccional.
La propagación de las señales in presencia de obstáculos naturales puede estar influenciada por:
- Reflexiones por caminos múltiples (multipath), produciendo variaciones de la señal.
- Interferencias de otras señales: co-canal
- Atenuación que aumenta con el cuadrado de la distancia del enlace.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
CONCEPTOS BÁSICOS DE TELECOMUNICACIONES
TIPOS DE SEÑALES
Señales: son representación de la variación en el tiempo de un parámetro físico (voltaje, intensidad de corriente, intensidad luminosa, temperatura).
En un sistema de tlc, las señales viene expresadas en términos de potencia electrica, es decir, en watts, pero usualmente se hace referencia a ella en una unidades de referencia logarítmicas como por ejemplo el dBm o el dBw.
La atenuación y la ganancia que sufre una señal, se expresa en decibelios
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El decibelio (dB), es una unidad de medida relativa: indica en valores logarítmicos la relación entre las potencias existentes en dos puntos distintos del sistema. Valores positivos en decibelios representan ganancia, valores negativos atenuación.
El dBm Es una unidad de medida absoluta: indica la relación logarítmica entre la potencia (en mW) existente en un punto del sistema y 1 mW. Un valor positivo de dBm significa que la potencia es mayor de 1 mW, un valor negativo que es menor y un valor de 0 dBm que es igual a 1 mW.
TIPOS DE SEÑALES
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El ruido consiste en la superposición de señales indeseadas a la información que se está transmitiendo. Existen cuatro tipos fundamentales de ruido, a saber:
Ruido térmico, determinado por el movimiento browniano de los electrones en los conductores, por efecto de la agitación térmica
Ruido de intermodulación (IM), producto de la presencia de medios o dispositivos no lineales que distorsionan la señal. El efecto de la no linealidad es el de producir componentes armónicas de frecuencia múltiple de la fundamental. Este efecto se produce también en los procesos de modulación, cuando dos señales son multiplicadas entre sí, dando origen a toda una serie de componentes de variada frecuencia. Cualquier defecto en el filtrado puede causar que algunas de estas componentes aparezca como ruido en la banda pasante de otro canal de comunicación
Ruido de interferencia (crosstalk), debido al acoplamiento indeseado entre canales de comunicación. Puede ser de tipo eléctrico o magnético, o bien puede originarse por defecto de filtrado entre canales adyacentes
Ruido impulsivo, consiste en la aparición de picos aleatorios y de corta duración. Afecta esencialmente los sistemas de transmisión de datos en cuanto incrementa la tasa de error.
TIPOS DE SEÑALES
t
0
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Una señal analógica representa la variación de un determinado parámetro en función de un dominio real, como lo es el tiempo. Puede tomar un numero infinito de valores.
Ejemplo de señales analógicas son las señales de audio como la voz o la música, o las señales de video como la televisión.
TIPOS DE SEÑALES
- La variación de un determinado parámetro en un tiempo discreto.
- La representación en tiempo continuo de un parámetro que cambia en un conjunto discreto de niveles.
- Ejemplo de señales digitales son:
- Audio y video digitalizado.
TIPOS DE TRANSMISIÓN
Analógica: la información asume un conjunto de valores continuos, los cuales son representados como variación continua de un parámetro eléctrico.
Digital: la información asume valores de un conjunto e numerable y finito de valores. Aunque las señales que transfiere información son continuas. El receptor, a través de un proceso de decisión, reconstruye la información discreta.
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Asíncrona: una cierta cantidad de flujos de información es transmitido separadamente de los otros. El reloj de recepción es solo nominalmente igual al de transmisión, y en cada recepción es necesario recuperar el sincronismo.
Síncrona: los flujos a transmitir son estructurados en tramas. El transmisor y el receptor sincronizan sus propios relojes antes de la transmisión y los mantienen sincronizados por todo el tiempo que dure la trama.
TIPOS DE TRANSMISIÓN
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DIGITALIZACIÓN
Es el proceso mediante el cual, se hace la conversión de una señal analógica en digital, para ello se requieren dos operaciones:
Muestreo: lo cual permite discretizar el eje temporal. Para ello se sustituye la señal analógica en tiempo continuo con una serie de muestras analógicas (teorema de muestreo fc>=2B).
Cuantización: lo cual permite discretizar los valores de amplitud. El valor analógico de la amplitud de las muestras que caen en un cierto intervalo se aproxima a un valor único (amplitud cuantizada). Cada intervalo del eje va asociado a un numero. Típicamente, la cubanización no es uniforme.
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Una señal analógica tiempo continuo puede ser convertida en una señal digital a través de las operaciones conjuntas de muestreo y cuantización
DIGITALIZACIÓN
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Parámetros claves para la calidad de la señal a convertir:
Periodo de muestreo Tc = 1/fc <= 1/2B.
Numero de bits por muestra Nb.
Técnicas de compresión pueden reducir la bit rate (fcNb).
Ejemplos:
Señal telefónica: fc = 8 kHz, Nb = 8 bit 64 kbit/s
Señal audio GSM: 1/fc = 20 ms, Nb = 260 bits 13 kbit/s
Señal CD hi-fi (cada canal): fc = 44.1 kHz, Nb = 16 bits 705.6 kbit/s por canal
DIGITALIZACIÓN
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MODULACIÓN
La modulación es la operación que permite transformar en modo oportuno una señal con banda entorno al origen (señal en banda base), para poderla transmitir sobre un canal sobre el cual no interfiera con el canal adyacente. Para ello se utiliza otra señal con frecuencia bastante superior a la banda base, llamada portadora, sobre la cual se modulan los datos en banda base.
Las técnicas de modulación pueden ser de carácter analógico o digital, según la forma de la señal.
Las técnicas que modulan en formato analógico son: AM, FM y PM.
Las técnicas que modulan en formato digital son ASK, FSK, PSK, PCM, etc.
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Modulación de señales analógicas:
Modulación en Amplitud, AM, donde la banda base modula en amplitud la portadora.
Modulación en Frecuencia, FM, donde la banda base modula en frecuencia la portadora.
Modulación en Fase, PM, donde la banda base modula en fase la portadora.
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Modulación de señales digitales:
Modulación en Amplitud, ASK, donde la banda base modula en amplitud la portadora.
Modulación en Frecuencia, FSK, donde la banda base modula en frecuencia la portadora.
Modulación en Fase, PSK, donde la banda base modula en fase la portadora.
MODULACIÓN - TÉCNICAS
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MULTIPLEXACIÓN
Un esquema de multiplexación define las modalidades en las cuales los datos generados de varias aplicaciones o usuarios, pueden ser transmitidas en modo ordenado a través de un mismo canal del sistema de comunicación.
Es decir, la multiplexacion define la modalidad en la cual pueden ser enviados varios flujos de información, procedentes de fuentes distintas, compartiendo los mismos recursos de transmisión (ancho de banda e intervalos de tiempo), puestos a disposición por cada uno de los canales disponibles en el sistema de comunicación.
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Las técnicas de multiplexación pueden ser de tipo estático o de tipo dinámico.
Entre las estáticas tenemos:
Cada canal es dividido en varios sub-canales.
Cada sub-canal, es asignado al emisor que lo requiere al iniciarse el proceso de comunicación.
La asignación del sub-canal, es mantenida por todo el tiempo que dure la comunicación
Ejemplo son la multiplexacion FDM (en frecuencia) , TDM (en tiempo), CDM (por códigos), SDM ().
En las técnicas de multiplexacion dinámicas, la capacidad (ancho de banda o intervalo de tiempo) global de cada canal viene tratada como un recurso único (es decir indivisible), a la cual los emisores pueden acceder a su requerimiento respetando un mecanismo de asignación y/o control
MULTIPLEXACIÓN - CLASIFICACIÓN
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Frecuency Division Multiplexing - FDM: se aplica directamente a señales analógicas tiempo continuo, es decir a las señales moduladas en banda base en el caso de señales digitales. Consiste en ubicar la banda total disponible sobre el medio de transmisión compartido entre varios canales distintos. Las técnicas utilizadas para trasladar en frecuencia son aquellas asociadas a la modulación de señales analógicas: AM, FM, PM
MULTIPLEXACIÓN - CLASIFICACIÓN
FDM: Técnicas de traslación en frecuencia:
DBLTP : Doble Banda Lateral con Transmisión de Portadora (Double Side-Band Forward Carrier: DSBFC) (AM estándar)
DBLSP : Doble Banda Lateral con Supresión de Portadora (Double Side-Band Suppressed Carrier: DSBS)
BLUSP : Banda Lateral Única con Supresión de Portadora (Single Side-Band Suppressed Carrier: SSBSC), de la cual existen dos versiones:
BLU-BLS (SSB-USB) Banda Lateral Superior Transmitida
BLU-BLI (SSB-LSB) Banda Lateral Inferior Transmitida
BLUTP: Banda Lateral Única con Transmisión de Portadora de bajo nivel (Pilot Carrier SSB)
BLR : Banda Lateral Residual (Vestigial Side-Band VSB :)
MULTIPLEXACIÓN - CLASIFICACIÓN
transmitida)
A/2
I
I
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Time Division Multiplexing – TDM: permite la distribución de los flujos de información de múltiples emisores en intervalos de tiempo diferentes. Para ello es necesario que todos los flujos de información viajen a una misma velocidad. En ese caso, para leer N flujos, es necesario que el aparato multiplexor, haga la lectura a un velocidad N veces mayor la velocidad de los flujos individuales.
MULTIPLEXACIÓN - CLASIFICACIÓN
Code Division Multiplexing - CDM: la multiplexacion en este caso se obtiene separando los diferentes flujos de información, utilizando códigos distintos. Para ello los códigos deben ser fácilmente reconocibles.
La separación se obtiene usando varias formas de codificación, aunque en líneas generales estos códigos deben ser ortogonales entre si, lo cual permite una mayor robustez frente a las perturbaciones de la señal.
Del lado del receptor, se debe efectuar un proceso de correlación o producto escalar para reconocer el código asociado a cada flujo
MULTIPLEXACIÓN - CLASIFICACIÓN
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Space Division Multiplexing - SDM: la multiplexacion en este caso se obtiene separando los diferentes flujos de información por medio de canales o medios de transmisión adicionales para cada uno de ellos – diversidad espacial.
Se puede aprovechar esta diversidad de caminos disponibles para enviar los flujos, al momento de ser necesario un enrutamiento, con lo cual se aumenta la capacidad de la red.
Un ejemplo de diversidad especial son las celdas utilizadas en la planificación de telefonía móvil celular
MULTIPLEXACIÓN - CLASIFICACIÓN
ACCESO MÚLTIPLE
Se refiere a la capacidad de compartir los recursos del canal y/o medio de transmisión por donde se transmitirán los flujos de informacion de clientes diversos.
A diferencia de la multiplexacion, en este caso hablamos no de cómo entrelazar los flujos, en tiempo, en frecuencia, por códigos o por diversidad espacial, sino como compartir por ejemplo una determinada porción del espectro radioeléctrico.
En términos de lo anteriormente dicho, se habla de Acceso Múltiple (o Multiple Access) en Frecuencia FDMA, en tiempo TDMA, por códigos CDMA.
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REDES DE TRANSMISIÓN
REDES DE TRANSMISIÓN
Son un conjunto de sistemas y dispositivos de telecomunicaciones, enlazados entre si y que permiten el envió y recepción de señales que contienen información de los clientes a servir.
Los elementos intermedios que permiten mantener el flujo dentro de la red a través de la conmutación, se denominan nodos.
En telecomunicaciones las redes mantienen una arquitectura protocolar de comunicación similar a la siguiente:
Modelo de Referebcua ISO/OSI
OWI Open System Interconnection
Los principios fundamentales definidos en este modelo de referencia aceptado no solo por la ISO si no por la actual ITU, son acatados universalmente. Sin embargo esto no significa que todas las arquitecturas protocolares esten confrme a este modelo.
Capa fisica: provee los medios mecanicos, fisicos, funcionales y procedimientos para activar, mantener y desactivar las conexiones fisicas. Sobre este viene efectuada la transmision de los simbolos binarios intercambiados por las entidades presentes en el enlace. Alli aparecen las definiciones de codificación de linea, conetores, niveles de voltaje,etc.
Capa de enalce: provee los medios funcionales y procedimientos para la transferencia de las unidades de datos entre las entidades de capa de red y para afrontar los problemas de mal funcionamiento en la capa fisica. Sus funciones fundamentales son: detecion y recuperacion frente a errores de tx, control de flujo, delimitacion de las unidades de datos.
Capa de Red: provee los medios para instaurar, mantener y abatir las conexiones de red entre las entidades de la capa de transporte. Sus funciones fundamentales son: enruatmiento, control de flujo y congestion, tarifacion, etc.
Capa de Transporte: se ocupa de solventar las necesidad de QoS de las conexiones de la capa de red. Funciones fundamentales: control de errores, control de secuencia de datos, control de flujo, multiplexacion y demultiplexacion de conexiones, segmentacion y ensamblaje de las unidades de datos entre el origen y el destino.
Capa de Sesión aseghura a las entidades de presentación una conexión de sesion, organiza la comunicación entre las entidades de presentacion, estructura y sincroniza el intercambio de datos en modo de poderlo suspender, retomar o terminar ordenadamente, enmascara las interrupciones del servicio de transporte, usualmente esta integrado a las funciones de los niveles superiores.
Capa de presentacion: resuleve los problemas de compatibilidad de lo que reguarda a la presentacion de los datos a transferir, resuelve los problemas relativos a la transformacion de la sintaxis de los datos, puede proveer servicios de encriptacion de la infomracion, usualmente es integrado a las funciones de la capa superior.
Capa de Aplicación: provee a las aplicaciones, los medios para acceder al ambiente OSI, ejemplos de servicio: transferencia de archivos, terminal virtual TELNET, correo electronico, etc.
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TOPOLOGÍAS DE REDES
La disposición de los nodos (N) y canales (C) define la topología de la red de tlc.
Una topología de red es definida por un grafo G=(V,A), donde V son los vértices pintados a través de círculos que indican los nodos, y A es el conjunto de los arcos pintados con segmentos que indican los canales.
Los arcos pueden ser directos con segmentos orientados para indicar la unidireccionalidad, o no directos con segmentos no orientados para indicar los canales bidireccionales.
Por lo tanto N=V y C=A.
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Topología Física que considera el camino que siguen los medios de transmisión
Topología Lógica, que define la interconexión entre nodos, por medio de canales.
TOPOLOGÍAS DE REDES
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Mallas Completas (C=N(N-1)/2)
- Ventaja: tolerancia a fallas debido a la multiplicidad de recorridos entre dos nodos cualesquiera.
- Desventaja: elevado numero de canales.
- Existen muchos caminos alternativos, pero solo un camino directo (1 solo canal).+
- Existe una selección obvia de caminos de mínima distancia.
- Es usada solo cuando los nodos son pocos (nodos de conmutación nacional en redes telefónicas).
TOPOLOGÍAS DE REDES
Árbol (C=N-1)
Desventajas: vulnerabilidad a las fallas (un solo camino posible entre dos nodos).
Ventajas: bajo numero de canales.
Es usada para reducir los costos y simplificar la ubicación de los canales.
Existe un único camino posible entre cada pareja de nodos.
TOPOLOGÍAS DE REDES
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Estrella activa (C=N), donde el centro de la estrella no es un nodo.
Desventaja: vulnerable a fallas en el centro de la estrella.
Ventaja: bajo numero de canales.
Es usada para reducir los costos y simplificar la ubicación de los canales.
Cada nodo tiene un único camino posible.
Usada en redes locales, redes satelitales, redes celulares.
TOPOLOGÍAS DE REDES
Estrella pasiva (C=1, aunque si existen N enlaces).
Desventaja: potencialmente vulnerable a fallas en el centro de la estrella
Ventaja: bajo numero de canales.
Es usada para reducir los costos y simplificar la ubicación de los canales.
Cada nodo tiene un único camino posible.
En la red existe un único canal
Usada en redes locales.
Ventaja: tolerancia a las fallas y numero de canales “ilimitados”.
Enrutamiento complejo, ya que existe un elevado numero de caminos alternativos.
Es la mas usada: Internet, Telefonía.
TOPOLOGÍAS DE REDES
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Puede ser unidireccional (C=N/2) o bidireccional (C=N).
Es muy utilizada en redes locales y metropolitanas, y para construir redes malladas (SDH).
Existen uno o dos, caminos posibles, por cada pareja de nodos.
En caso de fallas, el anillo bidireccional asegura la continuidad del servicio (a capacidad reducida).
El anillo bidireccional es la topologia mas sencilla de implementar, que además consiente un enrutamiento alternativo en caso de fallas.
TOPOLOGÍAS DE REDES
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Bus (C=N-1) para el bus activo (caso particular del árbol)
C=1 para el caso del bus pasivo.
Existe una sola posibilidad de camino entre una pareja de nodos.
Es muy utilizada en redes locales y metropolitanas.
TOPOLOGÍAS DE REDES
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Prestaciones:
La selección de la topología tiene repercusiones en las prestaciones de una red.
La cantidad de trafico pasante de una red depende, de la capacidad disponible de los canales, en modo inversamente proporcional de la media de la distancia entre cada pareja de nodos de la red pesada de la cantidad de trafico intercambiado entre dichos nodos.
En fin es necesario calcular distancias medias, capacidad de los canales y de la red, capacidad máxima de los canales y de los nodos, etc.
TOPOLOGÍAS DE REDES
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MECANISMOS DE PROTECCIÓN
La restauración esta orientada al servicio, y define un conjunto de acciones que tienen por objetivo mantener la continuidad del servicio, utilizando recursos adicionales y compartidos de red, los cuales son controlados de manera centralizada y tienen un tiempo de respuesta alrededor de pocos minutos.
La protección en cambio esta orientada a proteger los recursos de la red, mediante la redundancia.
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En un ambiente multi-operador y multi-vendor es necesario estandarizar los procedimiento s para garantizar la robustez del sistema.
Los puntos principales a considerar son:
Localización e identificación de los componentes involucrados y usados en el proceso de protección.
Criterios para determinar el estado de fuera de servicio de los elementos de red protegidos.
Comportamiento de los agentes del proceso de protección y de los componentes.
Contexto de los mensajes intercambiados entre los agentes del proceso de protección.
Canales de comunicación para transportar los mensajes.
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
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La protección se puede hacer por trayecto o por sección de multiplexación. En el caso de trayecto se protege todo el enlace (duplicándolo de extremo a extremo), en el caso de la sección, solo se protegen ciertas secciones del enlace.
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
Sistemas punto a punto con y sin diversidad de camino.
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
Modalidad de funcionamiento del MSP (Multiplex Section Protection)
Reversible: cuando desaparece la condición de fuera de servicio, se regresa automáticamente al enlace original.
No reversible: se continua con el enlace prefijado, hasta que ocurre el fallo (que se produce el intercambio), en otras palabras, no requiere una intervención directa.
Single-ended: en presencia de fallas, conmuta solamente la terminación de sección que lo detecta, sin necesidad de un protocolo.
Dual-ended: en presencia de fallas, ambas terminaciones de la sección conmutan, por lo que se requiere un protocolo.
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
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Los criterios para el intercambio entre un enlace prefijado y uno auxiliar son:
Ausencia de la señal recibida – Loss Of Signal – LOS
Perdida de puntadores –Loss of Pointer - y/o encabezados.
Alarma – Alarm Indication Signal – AIS
Indisponibilidad, con un BER > un valor prefijado. 10E-3 por ejemplo.
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
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Arquitecturas de protección lineal MSP (redes malladas y punto a punto): 1+1; 1:1; 1:N
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
Mecanismos de protección en anillo:
Los anillos son topologías de particular interés, porque representan el mínimo grafo de interconexión de un conjunto de nodos que garantizan dos caminos distintos entre cualquier pareja de nodos.
Unidirectional Self-Healing Ring (USHR): se aplica a anillos unidireccionales, a nivel de sección (MS-USHR), o a nivel de camino (HOP-USHR). En este ultimo se habla también de SubNetwork Connection Protection (SNCP) o Unidrectional Path Switched Ring (UPSR).
Bidirectional Self-Healing Ring (BSHR): se aplica en anillos bidireccionales de dos o cuatro fibras, a nivel de sección (MS-SPRing) o de camino (HOP-SPRing). Se usa también el termino Bidirectional line Switched Ring (BLSR).
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
Arquitectura UPSR
Arquitectura UPSR
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
Comparación entre UPSR – BLSR (2 fibras)
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
BLSR (4 fibras)
MECANISMOS DE PROTECCIÓN
BLSR (4 fibras) - conmutación
BLSR (4 fibras) - conmutación
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SINCRONISMO
En un sistema distribuido que opera con señales digitales, el termino sincronismo, se refiere a la correlación temporal mutua entre procesos complementarios.
Se pueden distinguir diversos niveles jerárquicos de abstracción sobre el cual se aplica el concepto de sincronismo: dispositivos circuitales (compuertas, memorias, etc.), aparatos o redes.
Las estrategias y requisitos que se aplican en cada nivel pueden prescindir de lo que ocurre en los niveles inferiores, y deben tener en cuenta las exigencias de los procesos de sincronización del nivel superior.
Lámina *
El ámbito de interés son los sistemas de comunicación digitales, donde aparecen las funciones de multiplexacion, conmutación y transmisión de diversos flujos de información digitales.
Estas funciones se ubican arquitecturalmente en la capa física.
En particular, el aspecto principalmente tratado es el sincronismo a nivel de sistemas, asumiendo que los problemas de generación y distribución de las señales de referencia (clock) en cada aparato y como vienen utilizados por cada uno de los dispositivos que los componen.
SINCRONISMO
Lámina *
La información digital transmitida a través de una señal digital es un cadena de bit puestas a la entrada del canal digital, que luego es recuperada a la salida (eventualmente corrompida por las distorsiones presentes).
La información es asociada a una señal digital, obtenida mediante una operación de formación, a través de un tren de impulsos y la aplicación de técnicas de modulación.
La información binaria puede ser extraída de la señal de información, si se dispone de la referencia temporal, es decir una señal que pueda muestrear los instantes significativos de la señal útil.
SINCRONISMO
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Señal de información
Señal de información, adaptada con un código de línea particular
SINCRONISMO
En telecomunicaciones , un código en línea (modulación en banda base ) es un código elegido para el uso en un sistema de comunicación para propósitos de transmisión.
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Las señales digitales pueden ser:
Isócronas: los intervalos entre dos instante significativos cualesquiera, son nominalmente múltiplos de un cierto intervalo base, en ese caso el reloj asociado es periódico.
Anisocronas: los instantes significativos no son equiespaciados (ejemplo secuencias inicio-fin de protocolos hand-shaking)
Las mas utilizadas en los sistemas y redes de transmisión son las señales ISOCRONAS.
SINCRONISMO
Lámina *
Las señales de sincronismo, son típicamente señales periódicas s(t) tales que exista un T para el cual s(t) = s(t+T) para cada t, donde T representa el intervalo que hay entre dos instantes significativos de la señal digital a la cual se asocia s(t).
Un ejemplo clásico es s(t) = A sen (2πt/T).
En los sistemas de telecomunicaciones, un dispositivo con la capacidad de utilizar un fenómeno físico oscilatorio para producir, autónomamente o bajo el control de señales externas, una señal de sincronismo se llama reloj (clock)
SINCRONISMO
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Un reloj puede tener un comportamiento regular periódico, periódico con interrupciones (PDH y SDH), periódico de tramas, etc.
SINCRONISMO
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Frecuencia nominal de operación.
Variación del valor nominal (offset).
Otras variaciones de la frecuencia debido al envejecimiento de los componentes del reloj, variaciones estadísticas, ruido en el sistemas, etc.
SINCRONISMO
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Duración de los intervalos de tiempo TI
Error en la medida de los intervalos de tiempo TIE
Valor máximo de TIE en un intervalo de tiempo MTIE
SINCRONISMO
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Calidad de las señales de sincronismo (reloj)
Estabilidad: medida de las variaciones (determinísticos o casuales) de la frecuencia de la señal generada por un reloj respecto al valor nominal, en un cierto intervalo de observación. Depende del offset, y de las variaciones estadísticas de la señal y del ruido. Dependiendo de la aplicación, existen limitos de estabilidad.
Exactitud: establece un indicativo de la máxima variación de la frecuencia, respecto al valor nominal, que puede verificarse durante la vida útil del reloj. Depende del offset de la frecuencia nominal y de las variaciones deterministicas de la señal. Se mide en ppm a través de la relación:
variación de la frecuencia/fnominal
SINCRONISMO
La figura muestra un ejemplo de Recomendación ITU, la G.811, de relojes de referencia primarios.
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Los relojes pueden ser:
Autónomos, cuando a partir de un fenómeno físico oscilatorio, es posible general la señal de sincronismo para la medición de los intervalos de tiempo.
Servido, cuando es necesaria una señal de referencia a la entrada del dispositivo, con la cual se genera la señal de referencia, con fase enganchada a la señal de entrada. En este caso se utilizan dispositivos PLL (Phase – Locked Loop). Estos a su vez, se clasifican en:
Ideales: referencia siempre presente, enganche perfecto
Real: fluctuaciones de fase e interrupciones de la señal de referencia
Autónomos: referencia ausente, aunque estable por algunas horas.
SINCRONISMO
to
t1
Frecuencia
Tiempo
d = desviación en el tiempo t1
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SINCRONISMO
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Síncronos: cuando tienen la misma frecuencia instantánea.
Mesocronos: cuando tienen exactamente la misma frecuencia media a largo plazo pero fase variable.
Plesiocronos: cuando tienen la misma frecuencia nominal y las variaciones de la frecuencia se mantienen en un cierto margen.
Heterocronos: cuando tienen frecuencia nominal diferentes.
Causas de las degradaciones en las fases de la señaes de reloj:
Fluctuaciones del tiempo de propagacion.
Justificaciones en la multiplexacion.
Inestabilidad de los relojes servidos
SINCRONISMO
Lámina *
SINCRONISMO
Puntos donde se genera la degradacion de la señal de reloj
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Variaciones de fase:
Jitter: variaciones de fase producto de un filtrado pasa alto con frecuencia de corte inferior a la de referencia.
Wander: variaciones de fase producto de un filtrado pasa bajo con frecuencia de corte superior a la de referencia.
Desviaciones (slips): producto de las variaciones de fase no compensadas durante la lectura y escritura de los datos en el multiplexor.
SINCRONISMO
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Consecuencias de las variaciones de fase:
En la transmisión de un fax, un slip puede comprometer hasta ocho líneas horizontales.
En la transmisión de datos vía modem, un slip puede provocar una ráfaga de error de 10ms a 1.5 segundos, requiriendo re-transmisión o reseteo del modem.
En telefonía, un slip puede provocar sonidos indeseables en la conversación, comprometiendo la inteligibilidad de la comunicación por breves minutos.
En el caso de video, los slips tienen un efecto que depende del tipo de compresión y protección de la información, el resultado eventualmente visible es típicamente el oscurecimiento momentáneo de la imagen o algunos cuadros que la constituyen.
SINCRONISMO
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Esquemas de sincronismo
Master-Slave: fácil de implementar y estable, alta dependencia a un único reloj master, útil en redes tipo estrella.
Jerárquica: mas complejo y mas estable que el anterior, se introducen varios relojes con su jerarquía.
Referencia Externa: fácil de introducir, per muy costoso a nivel de recepción en cada central, aun presenta problemas de confiabilidad.
Plesiocrono: muy estable pero costoso.
SINCRONISMO
TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN
Ethernet:
Nace a mitad de los años setenta, y actualmente tiene una posición dominante en el mercado de las redes LAN cableadas.
Los adaptadores son poco costosos, y permiten a los usuarios conectarse para tx y rx a velocidades que van de 10 Mb/s a 10 Gb/s.
La tecnología comprende una familia de redes que se diferencian principalmente por:
Velocidad de transmisión: 10 Mb/s a 10 Gb/s
Cobertura máxima de 4 km aproximadamente
Medios de transmisión empleados: cable coaxial, UTP, fibra óptica.
Estrategia usada para el acceso: CSMA/CD (protocolo que evita colisiones entre varios flujos de información pertenecientes a clientes distintos) o acceso dedicado .
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Ethernet:
Desde el punto de vista de arquitectura protocolar, los estándares Ethernet definen solo los protocolos de capa física y capa de enlace.
Modelo de servicio:
Todas las tecnologías Ethernet proveen un servicio, privado de conexión (directo sin requerir un setup de la conexión) y no confiables a la capa de red correspondiente (si detecta errores en los paquetes enviados, los descarta y no los retransmite).
TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN
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Ethernet:
Formato de la trama: tiene una longitud mínima de 73 bytes y máxima de 1527 bytes. El tiempo para la transmisión es fijado en 51.2 microsegundos. La estructura es la siguiente (IEEE 802.3)
TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN
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ATM
Las redes ATM son un ejemplo de redes a conmutación de paquetes y con modalidad de transferencia de circuito virtual.
Esas pueden ser vista como una tecnología de capa de enlace, con la capacidad de ofrecer un servicio de transmisión orientado a la conexión en la capa de red.
Los nodos de conmutación de una red ATM emplean la técnica de multiplexacion estadística y son llamados ATM switch, es decir conmutadores ATM.
TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN
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ATM
Los estándar ATM comenzaron a ser desarrollados a meta de los años 80 por el FORUM ATM y por la ITU. Prácticamente fue utilizada al interno de las redes telefónicas y de las redes IP, sirviendo por ejemplo, como tecnología de enlace que conectan routers IP.,
Objetivo: proyectar redes en grado de transportar archivos de audio y video en tiempo real, además de texto, email, y archivos de imágenes.
Todo esto respondiendo a requisitos de retardo, QoS para la voz y el video.
Conmutación de paquetes usando circuitos virtuales.
TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN
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ATM:
La arquitectura es dividida en tres capas: una de adaptación a nivel de nodos terminales, y permite segmentar o re-ensamblar los datagramas que viajan por la red; una capa ATM que realiza las función propias de la red, y una capa física donde se establece la conmutación.
TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN
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ATM:
Las celdas ATM, son unidades informativas que se transfiere en la capa ATM, tienen una longitud de 53 bytes: 5 de encabezados y 48 para la información del cliente.
TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN
CONCEPTOS BÁSICOS DE TELECOMUNICACIONES