Sistemas de Comunicación

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1 Sistemas de Comunicación Tema 1: Introducción a los Sistemas de Telecomunicación.

2 Índice 1. Breve historia de la Telecomunicación 2. Definiciones generales. 3. Señales de Telecomunicación. 4. Canal de Telecomunicación 5. Redes de Telecomunicación. 6. Servicios de Telecomunicaciones. 7. Organismos de estandarización, normalización y regulación de las telecomunicaciones.

3 Historia de las Telecomunicaciones I Hitos principales en la historia de las telecomunicaciones 1820, Oersted, descubre la relación entre magnetismo y electricidad. Trabajo continuado por Faraday, Ampère. 1832, Barón Schilling, aplicación del experimento de Oersted al ferrocarril. 1834, Gauss y Weber experimentan un sistema telegráfico sobre Göttingen. 1837, Telégrafo de Morse, teoría de la información y codificación. Alfabeto Morse. 1842, Bain, primer FAX. 1844, enlace telegráfico entre Washington y Baltimore, 40 millas. 1858, primer cable submarino transatlántico intercontinental, dura un mes. 1866, se tiende otro cable submarino.

4 Historia de las Telecomunicaciones II 1870, enlace telegráfico Londres, Calcuta (1100Km). 1876, teléfono analógico de Bell. 1891, A. Strowger inventa un sistema de conmutación automática. 1897, Marconi funda la Wireless Telegraph and Signal Company. 1899, Marconi consigue la transmisión por radio a través del canal de la Mancha, y en 1901 atraviesa el atlántico. 1902, Freseden consigue la modulación analógica de la voz. 1912, Sistema de telefonía de costa a costa en EEUU. 1917, primer sistema de multiplexación telefónica. 1920, radiotelefonía. 1935, se inicia la televisión A. Reeves inventa el sistema PCM. 1940, aparición del cable coaxial. 1948, aparición del transistor. 1950, proliferación de enlaces de microondas. 1958, primer cable submarino transatlántico de telefonía, (éste dura más de un mes).

5 Historia de las Telecomunicaciones III 1962, el satélite TelsTar I de baja altura permite la transmisión transantlántica de TV. 1965, satélite Early Bird - Intelsat I, el primero en órbita geoestacionaria creación de las bases del sistema Internet. 1980, transmisión por fibra óptica, ATM, Frame Relay s, GSM, SMS, despegue de Internet s, GPRS, ADSL, Cable Modem, UMTS, Wifi, WiMax, DVB

6 Generalidades I Información: Conjunto de señales producidas a través de fenómenos físicos registrados, clasificados, organizados y relacionados, con un significado preciso para un destinatario específico. Comunicación: Intercambio de información entre individuos mediante un sistema común de símbolos. Telecomunicación: Toda emisión, transmisión y recepción de signos, señales, escritos, imágenes, sonidos o informaciones de cualquier naturaleza a través de hilos metálicos, radioelectricidad, medios ópticos u otros sistemas electromagnéticos (UIT- 1973). Sistemas de telecomunicación: Conjunto de elementos y medios que permiten el intercambio de información entre una fuente y uno o varios destinatarios finales.

7 Generalidades II Sistemas de Telecomunicación: Con respectos a los elementos debemos distinguir: Fuente: entidad emisora de la información, transforma la magnitud física en señales adecuadas para su transmisión. Transmisor: elemento encargado de transformar la señal para adaptarla a las condiciones del canal. Medio de transporte: canal físico por donde se propaga la señal que contiene el mensaje.

8 Generalidades III Receptor: sistema encargado de realizar las transformaciones inversas respecto a las del elemento transmisor a fin de entregar una señal idéntica a la introducida en el proceso emisor. Destino: transforma la señal recibida en magnitudes física inteligibles. Definiciones ambiguas: si instalamos un módem de cable o un router ADSL entre el PC y la red de datos, dónde situamos la fuente y dónde el transmisor?

9 Generalidades IV Ruido y señales no deseables: El ruido, en todas su variedades, es un factor de degradación en la comunicación. Existen diferentes clases de ruido: Ruido Térmico: omnipresente en todos los sistemas electrónicos debido a la temperatura. Ruido Cósmico: generado por la radiación de cuerpos del universo, el Sol, estrellas, Ruido atmosférico: generado principalmente por rayos. Ruido de origen humano: producido por motores eléctricos, sistemas halógenos etc. Distorsión: alteración no deseada de la forma de la señal. En general, se produce por las no-linealidades de los sistemas electrónicos. También puede ser producida por efectos no lineales en el canal. Interferencia: señal indeseada producida por otras fuentes de comunicación en el mismo ámbito de frecuencia-tiempo en que se sitúa la señal deseada.

10 Generalidades V Señales de información: codificaciones eléctricas u ópticas de la información a transmitir. La señal está compuesta por los elementos de la información. Las agrupaciones de elementos de la información conforman símbolos. El conjunto de todos los posibles símbolos que se transmiten se denomina alfabeto Señal eléctrica en voltaje portadora de información. Señal con símbolos binarios, alfabeto binario. Señal con símbolos octales, alfabeto octal.

11 Señales de Telecomunicación I Las señales se pueden presentar en dos dominios: Dominio del tiempo. Se estudia la evolución de la señal de telecomunicaciones conforme a la variable tiempo (t). Dominio de la frecuencia. Se estudia la distribución de la energía de la señal de acuerdo con las distintas frecuencias que la conforman (variable f). Señal de Voz en el dominio del tiempo

12 Señales de Telecomunicación II Representación en el dominio temporal de la palabra sal a partir de sus fonemas (Fuente: Procesado y Compresión de Señales de Audio, Universidad de Granada).

13 Señales de Telecomunicación III Representación en frecuencia de las distintas vocales (Fuente: Procesado y Compresión de Señales de Audio, Universidad de Granada).

14 Señales de Telecomunicación IV Ejemplos de representación en el dominio de la frecuencia de diversas señales.

15 Señales de Telecomunicación V Las señales generadas por una fuente de información y convertidas en señales eléctricas son señales de paso bajo o también en banda base. En el dominio de la frecuencia presentan un espectro como el de la figura. Caracterización del espectro de la señal de voz. Transmisión en banda base: si un conjunto de señales se transmiten en banda base a la vez en el mismo sistema, se producirían interferencias entre ellas. Para evitarlo, se precisarían tantos cauces (canales) como señales.

16 Señales de Telecomunicación VI Espectro de la señal 1 Espectro de la señal 2 Espectro de la señal 3 Interferencia si se transmiten por el mismo canal Espectros solapados de las tres señales ocupando la misma banda

17 Señales de Telecomunicación VII Si deseamos transmitir diversas señales analógicas sobre el mismo soporte físico debemos recurrir a las técnicas de modulación. Podemos definir en general la modulación como el mecanismo de traslación de una señal en banda base a otra zona del espectro. Ejemplo de modulación (de amplitud): consiste en multiplicar en el dominio del tiempo la señal de información por una señal moduladora (proceso de conversión de frecuencia). Si tenemos una señal de información compuesta únicamente de un tono de frecuencia f m modulado por un tono de frecuencia f c, entonces:

18 Señales de Comunicación VIII La modulación es una solución a la transmisión de señales. Convertimos las señales banda base a señales de paso banda. f m f m f m Espectro de la señal 1 Espectro de la señal 2 Espectro de la señal 3 f 1 f 1 +f m f 2 f 2 +f m f 3 f 3 +f m Frecuencia

19 Señales de Comunicación IX Ejemplo de utilización de la modulación en un sistema real, ADSL:

20 Señales de Telecomunicación X La modulación como proceso no se utiliza únicamente para trasladar señales en banda base a paso banda, sino que también puede servir para trasladar señales moduladas a porciones diferentes del espectro. Este proceso se denomina conversión. La modulación puede ser un proceso más complejo que realiza la adecuación de la señal al canal o al tipo de sistema en uso. Ejemplo: modulaciones de frecuencia (FM, PM), modulaciones digitales (PCM) El ancho de banda de una señal es la porción del espectro en la que está contenida su energía. En algunos casos no es necesario transmitir todo el espectro (caso de la señal de voz). El concepto de ancho de banda no es aplicable únicamente a las señales, sino también a la respuesta de los sistemas electrónicos, como filtros y amplificadores. En estos elementos se suele considerar como ancho de banda la caída a 3 db de la señal.

21 Señales de Comunicación XI Transmisión sin distorsión: quiere decir que la señal de salida es una réplica de la señal de entrada, es decir, debe tener la misma forma aunque puede estar amplificada o atenuada en amplitud y retrasada en el tiempo (respuesta en fase lineal). La configuración espectral de la señal no debe cambiar. y Y H ( t) = K x( t τ ) ( ω) = K X ( ω) jωτ ( ω) = K e e jωτ La respuesta de amplitud H(w) ha de ser constante (K) mientras que la respuesta en fase debe ser lineal (retardo fijo) y negativa (causalidad). arg ( H ( ω )) = ω τ ± π

22 Señales de Comunicación XII Ejemplo de distorsión lineal en amplitud y/o fase (la respuesta H(w) sigue representado un sistema LTI, pero su módulo no es constante y/o su fase no es lineal): 1.5 Señales por separado X1 X

23 Señales de Comunicación XIII La figura muestra la distorsión lineal en amplitud cuando a la señal de frecuencia doble se le aplica una disminución de 0.5 en su amplitud. (x(t) azul, y(t) rojo) X Y

24 Señales de Comunicación XIV Distorsión de fase constante φ 0 =π/2: arg( H ( ω) ) = ϕo ω > arg( H ( ω) ) = ϕ ω 0 0 < 0

25 Señales de Comunicación XV Las condiciones anteriores se deben cumplir en la banda de paso, aunque no es obligatorio que se cumpla fuera de ella. En el caso de que un sistema (ya sea el sistema de telecomunicación completo o una parte de él) no cumpla las condiciones anteriores es preciso realizar cierta compensación: si es previa, se trata de predistorsionar la señal; si es a posteriori, se trata de ecualizar o igualar la señal. El proceso de ecualización (o igualación) puede realizarse en amplitud, fase o en ambos (sólo en el caso de la distorsión lineal). Importante: Aunque con esta técnica eliminemos las distorsiones, en general no puede eliminarse el ruido Respuesta de un filtro paso banda de tipo Chebichev

26 Señales de Comunicación XVI DISTORSIÓN NO LINEAL. Si la señal contiene una componente de frecuencia f 1 y la respuesta del 2 3 sistema es no lineal, y = a0 + a1x + a2x + a3x +L, surgirán una serie de armónicos a frecuencias múltiplo de f 1, nf 1 (orden n). Si la señal contiene varias componentes de frecuencia, a la salida, aparte de los armónicos de cada una de ellas, se obtendrán componentes en frecuencias mezcla de las originales: productos de intermodulación. Para dos frecuencias f 1 > f 2, aparecerán en ± nf ± kf 0 (orden n+k). 1 2 >

27 Señales de Comunicación XVII Ejemplo de cálculo de productos de intermodulación para f 1 =7500 MHz, y f 2 =7530 MHz. Pueden aparecer productos de potencia significativa dentro de la banda de interés, muy próximos a las frecuencias de señal (espurios de tercer orden).

28 Señales de Comunicación XVIII Consideremos dos señales tales que f 1 < f 2. Al considerar los productos de intermodulación podemos tener tres casos: Amplitud señal f 1 = Amplitud señal f 2. Amplitud señal f 1 < Amplitud señal f 2. Amplitud señal f 1 > Amplitud señal f 2. Amplitud f 1 = Amplitud f 2.

29 Señales de Comunicación XIX Amplitud f 1 > Amplitud f 2.

30 Señales de Comunicación XX Amplitud f 1 < Amplitud f 2.

31 Señales de Comunicación XXI Medidas de la distorsión en un cuadripolo. Relación de compresión (potencia): CR = Respuesta lineal ideal Componente fundamental CR db =10 log ( CR) Importante: punto compresión a 1 db. Aproximadamente lineal CR< 1 db. Totalmente lineal CR < 0.1 db.

32 Señales de Comunicación XXII Puntos de intercepción. A IIP3i : amplitud de entrada de la componente fundamental.

33 Señales de Comunicación XXIII Potencia del armónico principal (caso lineal ideal): P = P + in G P 01, potencia de salida del armónico principal. G, ganancia. P in, potencia de entrada. P 0m, potencia salida armónico m: m 01 P = m P + 0 IIP mi, punto de intercepción de entrada del armónico m: potencia P in a la que la potencia de salida del armónico m es igual a la del caso lineal ideal. IIP mo, punto de intercepción de salida del armónico m. Potencia P out de salida del armónico m para el punto de intercepción de entrada IIP mo. IIPmi + G = m IIPmi + Km IIPmo = IIPmi + G in K m

34 Señales de Comunicación XXIV Rango dinámico libre de espurios. Rango dinámico: relación de potencias máxima y mínima a la entrada para las cuales la calidad a la salida es aceptable.

35 Señales de Comunicación XXV Señal mínima discernible (dbm): SMD F (db): figura de ruido del cuadripolo. = B (Hz): ancho de banda. Pi, mds = F + 10 log B Rango dinámico libre de espurios: máximo cociente entre la potencia de la fundamental y la potencia del espurio más alto distinguible del ruido. SFDR i = P SF SMD P SF : potencia de entrada a la que los espurios igualan la potencia de ruido a la salida. Rango dinámico libre de espurios para cierto nivel de intermodulación: DR A = P A SMD P A : potencia de entrada que hace que la potencia de espurios esté por debajo del nivel fijado. También tenemos el rango dinámico de compresión a 1 db, DR 1-dB.

36 Señales de Comunicación XXVI Puntos de intercepción de cuadripolos en cascada. Se agrupan de dos en dos comenzando por la izquierda (recursivamente). 1 = IIPTotal m 1 q = 2 1 IIP1 G1 + IIP m: orden de intermodulación. Fórmula válida para unidades naturales. q 2 q 1 q Como hemos visto, en sistemas reales, importa sobre todo el producto de intermodulación de tercer orden.

37 Señales de Telecomunicación XXVII RUIDO TÉRMICO (o de Johnson). Se denomina ruido térmico a una perturbación de carácter aleatoria que aparece en conductores y sistemas electrónicos por agitación de los electrones. El ruido térmico es dependiente de la temperatura del sistema. Se le denomina ruido blanco pues presenta una densidad uniforme en toda la banda de trabajo. Supongamos un conductor de resistencia R. Ésta se comporta como una fuente de ruido cuyo equivalente Thévenin se muestra en la figura. La transferencia de potencia de ruido producido por R es máxima cuando el equivalente de Thévenin del resto del circuito tiene impedancia R. vn 2 R

38 Señales de Telecomunicación XXVIII La densidad espectral de potencia de ruido térmico (= varianza del voltaje por hertzio de ancho de banda) es: Donde v 2 n = 4kTR -23 k, constante de Boltzmann, k = 1, W/(Hz.K). T, temperatura absoluta en grados Kelvin. R, resistencia del conductor en Ω. El valor máximo de la potencia de ruido disponible (caso de adaptación de impedancias), que habitualmente se denomina potencia de ruido, es: 2 vn B n = = 4 R n, potencia de ruido en valor eficaz (W). B, anchura de banda en Hz. ktb

39 Señales de Telecomunicación XXIX Trabajando en db, expresamos la constante de Boltzmann como: Expresado en dbm/(hz.k): Para la temperatura de referencia de t 0 =290 º K obtenemos La potencia de ruido en dbm en un sistema será por tanto: B en Hz. N = log ( B)

40 Señales de Telecomunicación XXX Factor y temperatura equivalente de ruido. Se pueden modelar los sistemas de telecomunicación como una fuente de ruido y un conjunto de cuadripolos en cascada. Estos bloques se caracterizan por una ganancia genérica g, que puede representar tanto ganancia (>1) como atenuación (<1). La potencia de ruido a la salida de cada bloque viene dada por la potencia de ruido a la entrada multiplicada por la ganancia, añadida a la del propio ruido generado por el cuadripolo.

41 Señales de Telecomunicación XXXI El ruido a la salida será por tanto En cierta manera se puede decir que el bloque ha aumentado la temperatura de ruido. Por ello podemos sustituir nuestro bloque ruidoso por un cuadripolo hipotético sin ruido al que se le incrementa la temperatura de ruido a la entrada con una temperatura hipotética de ruido que se denomina temperatura equivalente de ruido t eq y se define como: Y, por lo tanto, la potencia de ruido a la salida es: e i o eq ( t t ) n = n g + n = k t b g + k t b g = k b g + o eq

42 Señales de Telecomunicación XXXII Es evidente que la calidad de una señal se deteriora cuando atraviesa un cuadripolo, ya que este actúa como un generador de ruido. Por lo tanto, se puede definir un factor que caracterice el sistema a partir de sus relaciones de señal-ruido. Este parámetro es el factor de ruido. Notar que la temperatura de entrada es la de referencia t 0. El factor de ruido del cuadripolo f c expresado en unidades logarítmicas (db) se denomina Figura de Ruido, F. ( ) ( ) ( ) t t f b g t k b g t k g n n g n n g n S g n S N S N S f eq c eq e i e i e e s e c + = = + = + = + = = log( ) 10 c f F =

43 Señales de Telecomunicación XXXIII Evidentemente, podemos expresar la temperatura equivalente de ruido del cuadripolo en función del factor de ruido. Es interesante poder expresar el ruido a la salida en función del ruido de entrada y del factor de ruido del cuadripolo n s = k t0 b g f c En general se utiliza la temperatura equivalente de ruido t eq para caracterizar dispositivos de bajo ruido, mientras que para dispositivos de alto nivel de ruido se utiliza el factor de ruido f c, o la figura de ruido F.

44 Señales de Telecomunicación XXXIV Hasta ahora todo ha ido referido a una temperatura de entrada de referencia t 0. Si, en vez de t 0, la temperatura es t e, debemos hablar de factor y figura de ruido del sistema, en vez de factor o figura de ruido del cuadripolo. Obviamente, ambos valores deben coincidir si t 0 =t e.

45 Señales de Telecomunicación XXXV En términos de ruido ambos sistemas son equivalentes. Por lo tanto podemos describir el sistema a través de una nueva temperatura equivalente t eq El factor de ruido del sistema se obtiene según la expresión. Al cociente entre t e y t 0 se le llama factor de ruido de la fuente f d. La potencia de ruido a la salida se puede obtener de manera directa desde el factor de ruido del sistema.

46 Señales de Telecomunicación XXXVI Factor de ruido de un atenuador Un atenuador es un dispositivo pasivo que tiene la característica de que, si se encuentra a la misma temperatura física que la correspondiente a la potencia de ruido de entrada sobre sus terminales, la potencia de ruido a su salida no variará. (Para toda temperatura, en especial para t 0 ). a f g f b g f t k b t k n n c c c s e = = = = Podemos hallar el valor de la temperatura equivalente de ruido del atenuador a partir del valor del ruido interno. ( ) ( ) ( ) = = = = a t t a a b t k n f g b t k n g b t k n eq i c i eq i

47 Señales de Telecomunicación XXXVII La expresión anterior es igualmente válida para el caso de que el atenuador se encuentre a una temperatura genérica t f. Finalmente hallamos el valor del factor de ruido de un atenuador a una temperatura genérica t f.

48 Señales de Telecomunicación XXXVIII Factor de ruido de cuadripolos en cascada. Supongamos el sistema de la figura. Observamos dos cuadripolos de ganancias g 1 y g 2 con factores de ruido f n1 y f n2. Consideramos que ambos se encuentran perfectamente adaptados entre sí y que la entrada al primer cuadripolo está a una temperatura equivalente de t 0.

49 Señales de Telecomunicación XXXIX La potencia de ruido a la salida está compuesta por tres componentes. Ruido originado por la fuente, kt o bg 1 g 2. Ruido interno del primer cuadripolo amplificado por el segundo cuadripolo: kt eq1 bg 1 g 2. Ruido interno del segundo cuadripolo: kt eq2 bg 2. La potencia de salida será la suma de todas las componentes: n s ( k t g g + k t g g + k t g ) b = eq1 1 2 eq2 2 Podemos sustituir la interconexión de los dos cuadripolos por un cuadripolo equivalente con el que se obtenga a la salida la misma potencia de ruido. g t = g 1 g 2 eq = teq 1 + t eq2 g 1

50 Señales de Telecomunicación XL Se puede extrapolar este resultado al caso de un número arbitrario de cuadripolos en cascada, obteniendo como temperatura equivalente de ruido (Fórmula de Friis): t eq = t eq1 + t eq2 g 1 + g t 1 eq3 g g 1 t g eqn 2... g n 1 De forma directa es posible deducir la expresión del factor de ruido equivalente. f c = f c1 + f c 2 g 1 f c g cn 1 g1 g2 g1 g2... f n 1

51 Canal de Telecomunicación I Canal de telecomunicación: en sentido amplio es el conjunto de recursos en espectro, espacio, tiempo y equipos necesarios para realizar una comunicación. En la práctica se habla de canal para designar una parte de la totalidad del sistema. Canal de transporte: medio físico que soporta el transporte de energía entre el transmisor y el receptor. Es lineal y recíproco. En sistemas radioeléctrico se conoce como canal de propagación (sin las antenas). En los sistemas de cable se denomina canal de cable o canal de fibra. Canal de radio: aplicable a sistemas radioeléctricos y comprende desde la salida del transmisor hasta la entrada en el receptor (incluye antenas, líneas de transmisión y otros elementos). Es lineal, pero no necesariamente recíproco. Canal de radiofrecuencia (RF): comprende desde la salida del modulador hasta la entrada del demodulador. No tiene por qué ser ni lineal ni recíproco. Canal digital: en los sistemas digitales comprende desde la entrada de la secuencia digital no modulada a la salida del codificador hasta la señal regenerada en la salida del demodulador. No es lineal ni recíproco.

52 Canal de Comunicación II Representación gráfica de los canales

53 Canales de Comunicación III Ejemplo de canal de fibra óptica.

54 Canales de Comunicación IV Ejemplo de canal de cable : Tendido de cable submarino Sudáfrica Portugal (Fuente: Foro histórico Colegio de Ingenieros de Telecomunicación). Reparación y tendido de cable submarino de AT&T en Hawai en (Fuente: Observatorio Científico de Hawai).

55 Canales de Comunicación V Ejemplo canal radio (terrestre). Ejemplo canal radio (satélite).

56 Canales de Comunicación VI Para sistemas radio-eléctricos (radio), se entiende como la transmisión de señales a través del espacio (no guiada) mediante ondas electromagnéticas, sin que haya conexión física entre el transmisor y el receptor. El medio de transmisión es el aire o el vacío. Se suele emplear el término radio frecuencia (RF). Abarca desde unos pocos KHz hasta más de 100 GHz. No confundir los términos radiofrecuncia, RF, y frecuencia intermedia, FI. La FI es generada internamente en un sistema o equipo. Los sistemas radio utilizan el espectro radioeléctrico. Es un recurso escaso gestionado (normalmente) por la autoridad competente. Las bandas en las que se subdivide se definen en términos de longitudes de onda según la ITU (International Telecommunication Union). λ = c f

57 Canales de Comunicación VII 9 bandas de radiofrecuencia. Nomenclatura de las bandas de frecuencia:

58 Canales de Comunicación VIII La designación anterior es sumamente general ya que cada banda se subdivide a su vez en numerosas sub-bandas (asignadas en general a diferentes tipos de servicios). En particular las frecuencias de microondas son designadas usando diferentes letras:

59 Redes de Telecomunicación I Concepto de Red de Telecomunicación. Conjunto de nodos y enlaces que proporcionan conexiones entre dos o más puntos definidos para proporcionar un servicio de telecomunicación entre ellos. Existen diversos tipos de clasificaciones dependiendo del atributo o perspectiva bajo estudio. Atributo (Perspectiva) Funcional Estructural Tecnológico Movilidad Poseedor Valores Típicos Transmisión, Conmutación, Señalización, Gestión SAN (Subscriber Access), AN (Access), BBN (Backbone) Analógica / Digital, Eléctrica / Óptica Fija, Móvil Pública, Privada, Virtual

60 Tradicionales: Redes de Telecomunicación II Las funciones de las redes de telecomunicación han ido evolucionando: Modernas: Transmisión. Multiplexación. Transmisión Física. Conmutación. Gestión. Inteligencia. Señalización. Transporte. Nivel lógico: Conmutación. Transconexión (ATM). Nivel físico: Transconexión. Multiplexación. Transporte físico.

61 Redes de Telecomunicación III Modelos para la descripción de Redes de Telecomunicación. Realizan una descripción de las mismas con objeto de clasificarlas o identificarlas, total o parcialmente, asignando atributos a sus elementos para poder identificar su arquitectura, situación geográfica o jerárquica y, finalmente, la entidad que las opera, mantiene y administra. Estos modelos facilitan el diseño de red ya que dividen la tarea global en sub-tareas. Sin embargo no proporcionan soluciones para el diseño. Se pueden definir dos modelos: Modelo funcional: Modelo estructural: orientado a la definición de la arquitectura, los protocolos y las funciones. define la jerarquía de la red y su extensión geográfica.

62 Redes de Telecomunicación IV Los modelos funcionales se basan en la subdivisión mediante capas jerárquicas dotadas de protocolos propios. Podemos definir un modelo simplificado (fuente: Stallings):

63 Redes de Telecomunicación V Existen dos modelos estratificados por capas. El primero de ellos es el modelo OSI (Open System Interconnection) de la ISO (International Standardarization Organization). El segundo es un modelo ad-hoc, y no fue creado expresamente, sino que apareció como consecuencia del despliegue de la red Internet a traves del IETF y de las correspondientes RFC. TCP / IP OSI Aplicación Transporte (TCP) Red Internet (IP) Acceso a la red Fisico Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Fisico IETF: Internet Engineering Task Force (grupos de trabajo) RFC: Request For Comments (propuestas de protocolos)

64 Redes de Telecomunicación VI Podemos establecer un conjunto de ocho funciones de red que se identifican con las diversas capas del modelo funcional. Por otra parte, en una red se definen tres planos: Plano de transporte de información de usuario (Information, I). Plano de control (Control, C). Plano de gestión (Management, M). Función Plano Capa OSI Descripción Adicional Enrutamiento - Conmutación C, I 3 Transporte lógico. Transconexión y multiplexación estocástica I 2 Distribución lógica. Transconexión y multiplexación determinística I 1 Distribución física. Transmisión I 1 Transporte física. Señalización C 3-1 Inteligencia C 7-4 Gestión de función M X-1 Gestión global M Global

65 Redes de Telecomunicación VII Es fácil comprender que tenemos un modelo en tres dimensiones conformando una especie de Cubo de Rubik para las Redes de Telecomunicación. Plano de Gestion Por Capa Global Plano de Control Plano de Información de Usuario Capas Superiores Capa de Red Capa de Enlace Capa Física

66 Redes de Telecomunicación VIII Modelo Estructural: Describe la división de una red (extensa, por ejemplo a nivel nacional) en diferentes partes funcionalmente independientes. A cada parte se le aplica la arquitectura más adecuada a su caso, que es interconectada mediante los correspondientes interfaces. Se definen los siguientes interfaces: Interfaz Usuario-Red (IUR): describe los protocolos de los planos y capas correspondientes para el acceso del usuario a la red. Interfaz Nodo-Red (INR): describe los protocolos de los planos y capas correspondientes entre dos nodos en la misma red. Interfaz Red-Red (IRR): describe los protocolos de los planos y capas del modelo funcional entre dos nodos conectados en diferentes redes. En la terminología clásica (evidentemente en inglés), se denominan, UNI (user to network interface) y NNI (network to network interface). Este último corresponde al INR y al IRR.

67 Redes de Telecomunicación IX El modelo estructural permite realizar una división moderna de las redes: Red de acceso del usuario a la red, SAN (Subscriber Access Network). Red de acceso, AN (Access Network). Red troncal, BBN (Backbone Network).

68 Redes de Telecomunicación X Capa lógica vs Capa física. El diseño de redes de telecomunicación (por ejemplo, la red telefónica clásica) se divide en dos capas. En el diseño de la capa lógica, se determina la estructura jerárquica de la red. Se establecen cifras como la distribución de tráfico, la matriz de la demanda y el establecimiento de los circuitos y enlaces a nivel lógico necesarios, normalmente en forma de grupos E1. El diseño de la capa física se encarga de fijar la topología estableciendo los sistemas de transmisión necesarios (sistemas SDH). También calcula el flujo final en grupos E1 por cada enlace físico determinado, y su enrutamiento y el número y tipo de los equipos en los nodos. E1: formato de transmisión digital que transporta datos a una tasa de 2048 Mbps.

69 Redes de Telecomunicación XI

70 Redes de Telecomunicación XII Ejemplos de Topologías Topología en Estrella Topología en Arbol

71 Servicios de Telecomunicación I Se puede definir como el conjunto de funciones y la información que una organización ofrece a un conjunto de usuarios con el fin de satisfacer una necesidad de comunicación específica. Existen diversas clasificaciones de los servicios dependiendo de su entidad, del colectivo de usuarios, del tipo de información, etc La clasificación más relevante desde el punto de vista del CCITT (ahora ITU-T) es la siguiente: Servicios portadores: comprenden las capas 1-3 del modelo de OSI y proporciona el soporte de la comunicación. Tele-servicios: engloban las capas 4-7 y proporcionan las facilidades de comunicación entre los interfaces finales de los terminales (normalmente de usuario).

72 Servicios de Telecomunicación II Otras clasificaciones: Según su entidad: servicios básicos y servicios suplementarios. Según el colectivo al que van dirigidos: grupo restringido o de masas (comunicación social). Según el tipo de información: voz/datos, telecontrol, telealarma, telemedida Según el ancho de banda: banda estrecha, banda media y banda ancha (el término banda media está obsoleto). Según el tipo de red-movilidad: servicios de red fija y servicios de red móvil.

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