iz REPARACIÓN Y MANTENIMIENTO DE HARDWARE · Felipe Cervantes Ruiz Sistema de Comunicación Simple...

REPARACIÓN Y MANTENIMIENTO

DE HARDWARE

Feli

pe

Cer

van

tes

Ru

iz

Capítulo

Felipe Cervantes Ruiz

Electrónica y Señales

High Voltage!!


Partes de un Atomo• Protón

• Neutrón

• Electrón


Flujo de Electrones

• Electrones están cargados negativamente

• Protones están cargados positivamente

• Cargas opuestas se atraen

• La velocidad de los electrones los mantienen en orbita alrededor del núcleo

• Cuando los electrones son sacados hacia afuera del átomo es lo que llamamos electricidad!


Electricidad “Dinámica”• Electricidad puede ser vista como un

proceso dinámico.

• Dinámico significa “cambiante”.

• Electronesesta cambiando (moviendose) de un átomo a otro.

• Este flujo de electrones se llama “corriente eléctrica”


Electricidad Estática• “Static” significa estacionario o sin cambio.

• Electrones están alejados del átomo y permanecen en un lugar.

• Los electrones acumulados tiene un “voltaje” pero carecen de “corriente”.

• Un conductor suministra el camino para que ese voltaje (electricidad estática) se descarge a través de una corriente.


ESD

• “Electrostatic Discharge”(ESD) es el proceso por el cual los electrones estáticos saltan hacia un conductor.

• Experimento simple:

Deslize varias veces sus zapatos en una alfombra (esto causará un voltaje alrededor de su cuerp)

Toque una perilla de metal de una puerta (el metal es un conductor proveyeendo un camino para el “flujo de electrones” - high voltage electricity!!)


Conductores

• Conductores tiene un gran número de electrones alejados.

• Estos electrones pueden fácilmente ser liberados del núcleo del átomo cuando un voltaje es aplicado y existe un camino de descarga.

• Vea esta página web para una demostración

Liberando al electrón!

http://easyweb.easynet.co.uk/~jesus.heals/java/cloud/cloud.htm


Ejemplos de Conductores• Metales

Oro-Gold

Plata-Silver

Cobre-Copper (Cat 5 Cable)

• Agua-Water

• Seres Vivos-Humans!!


Aislantes

• Materiales con una alta resistencia a la corriente eléctica.

• Los electrones orbitan muy cerca al núcle.

• Ejemplos:

Plastico

Vidrio

Madera

Aire y otros gases


Semiconductores

• Con materiales semiconductores, el flujo de electrones puede se controlado de manera precisa.

• Ejemplo:

Carbon

Germanio

Y Silicon!!

• Debido a que el silicon es disponible en grandes cantidades (arena), este es utilizado para los “chips” electrónicos.


Aisladores, Conductores y Semiconductores


La Redes Utilizan los 3 Tipos!!

• Usamos los conductores para proveer un camino para la corriente eléctica.

Ejemplo: alambres de cobre en los cables.

• Usamos aislantes para mantener el flujo de electrones en una dirección.

Ejemplo: el recubrimiento plástico de cables.

• Usamos semiconductores para controlar el flujo de los electrones.

Ejemplo: Chips en las computadoras usan silicon.


Medidas de Electricidad• Voltaje—fuerza o presión causada por la separación de

los electrones y protones.

Unidad de medida : Voltios-Volts (V)

• Corriente—el camino que provee el flujo de electrones en un circuito eléctrico.

Unidad de medida: Amperios-Ampere (amp)

• Resistencia—impedancia o oposición al flujo de los electrones

Unidad de Medida: Ohmios-ohms (Ω)

conductor= baja resistencia

aislantes = alta resitencia


Dos tipos de Corriente

• Corriente Alterna-Alternating Current (AC)—corriente eléctrica fluye en ambas direcciones; los terminales positivo y negativo cambian continuamente de posición (polaridad-polarity)

Ej.: Energía Eléctrica Pública

• Corriente Directa-Direct Current (DC)—corriente eléctrica fluye siempre en una dirección; negativo al positivo

Ej.: Electricidad generada por una batería


Source or Battery Complete Path Resistance

3 Partes requeridas de un Circuito Eléctrico


Conector de Tierra• Conector de Tierra-Safety

Ground Wire previene a los electrones de energizar las partes metálicas del computador.

• Sin tierra varios incendios y shocks podrían ocurrir.

• La tierra esta conectada a las partes de metal expuestas del chasis del computador.


Conexión a Tierra


Multímetro

• Un multímetro es utilizado para medir:

Voltaje

Resistencia

Continuidad (nivel de resistencia)

• Cuando utilice un multímetro debe seleccionar adecuadamente tanto AC o DC, dependiendo del voltaje que están tratando de medir.


Señales Análogas vs. Digitales

• Señales análogas tienen una variación continua de voltaje en el tiempo


Señales Análogas vs. Digitales

• Señales Digitales tiene una onda cuadrada con transiciones instantáneas de bajo a alto y viceversa (0 a 1 ó 1 a 0) en el tiempo.


Redes usan señales digitales

• Bits son representados por ausencia de voltaje (0) o voltaje de +3 a +6 voltios (1)

• Una señal de referecia de tierra conectada a los circuitos digitales de los computadores, establece la referencia para ausencia de voltaje o voltaje cero.

• Bits deben arribar al destino sin distorsiones en orden a ser interpretados correctamente (sin errores).

• 6 cosas que pueden distorsionar un bit?


Colisiones-Collisions

Bits Son Distorsionados por...Propagación-Propagation

Atenuación-Attenuation

Reflexión-Reflection

Ruido-Noise

Temporización-Timing Problems


Propagación-Propagation• Propagación significa viajar

• A bit toma al menos una pequeña cantidad de tiempo para viajar (propagarse) a través del cable.

• Si el rececptor no puede manejar la velocidad con que arriban los bits, los datos se perderán.

• Para evitar pérdidas, el destino puede...

Almacenar (Buffering) los bits que arriban en memoria para su posterior procesamiento, o

Enviar un mensaje al origen para disminuir la velocidad de propagación.


Atenuación-Attenuation• Atenuación es la pérdida de energía de la

señal.

• La señal se degrada o pierde en amplitud mientras viaja (propaga) en el medio.

• Pérdida de amplitud significa que el receptor no puede distinguir entre 1 y 0.

• Se previene por:

No exceder la distancis permitida por el medio (100 metros para cable Cat 5)

Utilizando repetidores para “amplificar”


Reflexión-Reflection

• Reflexión se refiere a la energía reflejada resultante de que la impedancia de la NIC y el medio no son idénticas.

• Impedancia es la resistencia al flujo de corriente en un circuito.

• Cuando la impendancia no es idéntica, la señal se puede reflejar (“bounce back”) causando distorsiones en los bits subsiguientes.


Ruido-Noise

• Ruido son adiciones a la señal

• Demasiado ruido puede dañar un bit cambiando un 1 por 0 o viceversa, generando errores.

• Estas son cinco clases de ruido:

Paradiafonía, Ruido Térmico, Ruido de Línea CA y de Referencia a Tierra, Inteferencia Electromagnética y de RadioFrecuencia

NEXT A & NEXT B; Thermal Noise; Impulse/Reference Ground Noise; EMI/RFI;


Ruido-Noise

• Nuestra señal es usualmente lo suficiente más fuerte para cancelar los efectos del ruido térmico (thermal noise).

• Ruido por mala referencia a tierra (Reference Ground Noise) puede ser ressuelto por un especialista.

• El ruido que podemos controlar es:

Paradiafonían - NEXT (Near End Cross Talk) en el origen (A) o en el destino (B)

Interferencia - EMI/RFI


Paradiafonía-NEXT Noise• Near End Cross Talk (NEXT) se origina de

alambres vecinos en el mismo cable.

• Crosstalk se evita por usar procedimientos adecuados de instalación de cableado y terminadores:

Correcta terminación del conectores RJ-45 (Capítulo 5);

Usar cable cruzado (twisted pair cabling) de alta calidad (Cat. 5 /Cat. 5e certificada)


Interferencia - EMI/RFI Noise• EMI (Electromagnetic Interference) y RFI

(Radio Frequency Interference) distorsionan la calidad de las señales eléctricas en el cable.

• Fuentes de EMI/RFI incluyen:

Luz Fluorecente - Fluorescent lighting (EMI)

Motores Eléctricos - Electrical motors (EMI)

Sistemas de Comunicaciones - Radio systems (RFI)


Ejemplo de Ruido EMI/RFI

• El origen envía una señal digital pura.

• En el trayecto encuentra ruido EMI.

• Las 2 señales se combinan y se distorsiona la señal original.

Digital Signal

EMI

Distorted Signal


Ruido EMI/RFI• Dos maneras de prevenir el ruido EMI/RFI:

A través del blindaje de los alambres en un cable con un recubrimiento o funda metálica. (Incrementa el costo y diámetro del cable)

Utilizando la cancelación de pares de alambres cruzados para proveer un protección “self-shielding” intrínsico al medio.


Canceling EMI/RFI Noise• UTP Cat 5 tiene ocho

alambres entrecruzados en 4 pares.

• En cada par, uno envía la señal y el otro es el retorno.

• Como los electrones fluyen en el cable, ellos crean un pequeño y cirular campo magnético alrededor del cable.


• Puesto que los 2 alambres están juntos, sus campos magneticos opuestos se cancelan.

• Ellos también cancelan cualquier campo magnético proveniente del exterior (EMI/RFI).

• Entrecruzar los cables amplifica la cancelación

Cancelando Ruido EMI/RFI


Temporización-Timing Problems• Dispersión—similar a la atenuación en

cuanto a la expansión de la señal a través del medio.

• Jitter—cuasado por señales de reloj no sincronizadas entre el origen y destino. Esto significa que arribarán más temprano o tarde de lo esperado.

• Latency—es el retardo de la señal por:

El tiempo que toma un bit en llegar al destino

El tiempo que toma un bit en pasar los equipos de redes de la entrada a la salida


Dispersión


Colisiones-Collisions• Colisiones ocurren en topologías de

“broadcast”, donde los equipos comparte el acceso al medio.

• Una colisión sucede cuando dos equpos intentar transmitir en el medio compartido al mismo tiempo.

• Estas destruyen los datos, por lo cual el origen debe volver a transmitir los datos.

• Como prevenir (disminuir) las colisiones de tratará en detalle posteriormente.


Colisiones-Collisions

• Ethernet, por ejemplo, soporta un determinado nivel de colisiones, que son normales en el funcionamiento de una red. Sin embargo, un exceso de colisiones provoca lentitud en la red, o la detiene completamente.


Codificación-Encoding• “Encoding” es el proceso de convertir

datos binarios en una forma que puedan viajar en un enlace físico de comunicación.

• Para nuestros propósitos, Ud. Necesitará conocer los dos esquemas de codificación más conmumente utilzados: (4.4.2)

Manchester

NRZ (non-return to zero)

• La modulación, significa tomar una onda y

cambiarla, o modularla, para transportar

información


• Modulación.- Utilizar una señal para modificar otra.

de amplitud, la onda de señal modifica la amplitud de la onda portadora

de Frecuencia, la onda de señal modifica la frecuencia de la onda portadora.

de fase, la onda de señal modifica la fase relativa de la onda portadora.

Modulación

Capítulo


Prácticas de Laboratorio

4.2.1 - 4.2.2

4.2.3 - 4.2.4

4.2.5


4.2.1 - 4.2.2 - 4.2.3• Se trabajará con el

multímetro, para medir voltajes AC y DC, resistencia y continuidad.

• Entender funcionamiento del Multímetro


4.2.4 - 4.2.5

• Construir circuitos seriales usando el medio UTP Cat 5

• Sistema de Comunicación Simple

Consolidar el conocimiento con respecto a los caminos conductores, circuitos y medios Cat 5

Plantear los problemas que cualquier sistema de comunicación de datos debe enfrentar


Sistema de Comunicación Simple• Cuáles son las ideas que desean comunicar y cuáles

son los servicios de "red" que necesitan - Capa 7

• Una forma de representación de datos - Capa 6

• Cómo abrir y cerrar sesiones - Capa 5

• Datos se entregan con confirmación ó no - Capa 4

• Dado que es enlace punto a punto, no es necesario direccionamiento - Capa 3

• Tomar una decisión respecto al formato de trama -Capa 2

• Especificaciones de señal y medios que regirán el enlace de las comunicaciones - Capa 1

GRACIAS

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