Nivel Físico. Redes de altas prestaciones UCLM 11/05. Lucas González Muñoz. Redes de altas prestaciones 11/05

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1 Nivel Físico UCLM Lucas González Muñoz

2 Índice 1.- Nivel Físico Codificación de la señal. Canal analógico y digital Modulación Comunicación y transmisión Medios de transporte Cable Fibra óptica Inalámbrico Estándares nivel 1 Ethernet Token Ring FDDI

3 Nivel Físico El nivel físico recibe una trama binaria que debe convertir a una señal electro magnética. Dicha trama de bits es transmitida por el medio de transmisión y ha de ser interpretable correctamente en el receptor.

4 Nivel Físico La capa física se encarga sólo de la transmisión de bits No entiende de direcciones ip, mac o puertas de enlace. Los canales pueden ser analógicos o digitales.

5 Codificación de la señal La información analógica se puede convertir en digital y viceversa.

6 Codificación de la señal Modulación: Modular una señal consiste en modificar alguna de las características de esa señal, llamada portadora, de acuerdo con las características de otra señal llamada moduladora.

7 Codificación de la señal Las características que podemos variar de la señal son la frecuencia, la amplitud y la fase. De ahí que haya tres tipos de modulación: Modulación en frecuencia (FM) Modulación en amplitud (AM) Modulación de fase (PM)

8 Codificación de la señal Modulación en frecuencia:

9 Codificación de la señal Dirección de la comunicación: Simplex en una dirección. Dúplex (full-dúplex) ambas direcciones. Semi dúplex ambas alternativamente. Transmisión serie y paralelo. Serie un bit detrás de otro. Paralelo varios bit a la vez.

10 Codificación de la señal Transmisión síncrona y asíncrona.: Síncrona: el Tx y Rx. Comparten una referencia temporal El reloj de transmisión. Asíncrona: el Tx y Rx no comparten una referencia temporal. El receptor se sincroniza en cada carácter. Ejemplo: la RS232.

11 Codificación de la señal En Ethernet: la transmisión se realiza de manera asíncrona, es decir no hay un reloj maestro que mantenga sincronizados los equipos. Sincronismo embebido en los propios datos mediante el uso de códigos que incorporan cierto nivel de redundancia. Métodos: Manchester Manchester diferencial 8b/6t PAM 5x5

12 Codificación de la señal Código Manchester: utiliza dos voltajes (+0,85 y -0,85 voltios en 10BASE5) identifica el bit 0 como una transición alto-bajo y el 1 como una transición bajo-alto. Ventajas: sencillo y barato de implementar. Inconvenientes: Poco eficiente. duplica la frecuencia de funcionamiento, el emisor debe poder generar doble número de pulsos de lo que haría falta con un código binario simple. Dicho de otro modo, en Manchester se transmiten 20 Mbaudios (o Msímbolos/s)para enviar 10 Mb/s de información útil. Como consecuencia de esto la señal transmitida por el cable es también de una frecuencia doble de lo que sería necesario con un código binario simple. Su mayor inconveniente : elevada frecuencia de la señal, que requiere un cable de altas prestaciones.

13 Codificación de la señal Codificación Manchester

14 Codificación de la señal Redes que usan codificación manchester: 10BASE-5 10BASE-T

15 Codificación de la señal Código Manchester diferencial: Consiste en que un bit con valor 1 se indica por la ausencia de transición al inicio del intervalo Un bit con valor 0 se indica por la presencia de una transición al inicio del intervalo. En ambos casos, existe una transición en la parte media del intervalo como en el Manchester.

16 Codificación de la señal

17 Codificación de la señal Redes que usan codificación Manchester diferencial: Token Ring

18 Codificación de la señal Busqueda de reducción de frecuencia y el requerimiento en cuanto al cable. Se eligieron otros códigos mas ricos. Código 4B/5B: Originalmente para FDDI Emplea 5 símbolos para enviar 4 bits. De las 2^5 = 32 combinaciones posibles solo se utilizan 16. Cierta capacidad de detección de errores. La señalización para 100 Mb/s es de 125 Mbaudios, con lo que la frecuencia fundamental es de 62,5 MHz. Esto permite utilizar cable categoría 5 (especificado hasta 100 MHz).

19 Codificación de la señal Redes que usan codificación 4B/5B : 100BASE-FX 100BASE-TX

20 Codificación de la señal Debido a que cuando se estandarizó Fast Ethernet ademas del cable cat5 habia una base instalada de cat3 importante por lo que se diseñaron otros códigos que redijeron aun mas la frecuencia de trabajo. Para reducir la frecuencia máxima a valores aceptables se adoptaron dos medidas novedosas: emplear códigos que utilizan más de dos voltajes y permiten una mayor eficiencia Código 8B/6T: tres voltajes posibles eficiencia de 1,33 señal repartida en tres pares: el 1, 3 y 4 para un sentido y el 2, 3 y 4 para el contrario cada par transmite 25 Mbaudios, que equivalen a 33,33 Mb/s, con lo que la frecuencia máxima transmitida es de 25 MHz. No permite FULL-DUPLEX

21 Codificación de la señal Redes que usan codificación 8B/6T: 100BASE-T4

22 Codificación de la señal Códificación PAM 5x5: codificación quinaria (5 voltajes) Los símbolos se agrupan de dos en dos cada grupo tiene por tanto 5^2=25 posibles valores que se utilizan para representar 4 bits (16 estados). Esto permite elegir los 16 valores más adecuados y descartar los 9 menos interesantes desde el punto de vista de sincronismo (por ejemplo los que no provocan transiciones), con lo que se tiene además cierta capacidad de detección de errores. La codificación PAM 5x5 tiene una eficiencia de 2 (cada baudio representa dos bits).

23 Codificación de la señal Redes que usan codificación PAM 5x5 : 100BASE-T2 100BASE-TX

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25 Medios de transporte Medios de transporte Cable Coaxial UTP STP ScTP Fibra óptica Multimodo Monomodo Inalámbrico Por radio Por satelite Visual

26 Transmisión por Cable Cable coaxial:

27 Transmisión por Cable Dos conductores con el mismo eje de simetría. Buena inmunidad al ruido. Buen ancho de banda. Pequeña atenuación. Dificultad de montaje y de ramificación. Ramificación en T. Caro.

28 Transmisión por Cable Cable par trenzado: Muy utilizado Diferentes tipos y categorías Trasmiten señales analógicas y digitales. El trenzado trata de reducir las interferencias. Ancho de banda varios Mbps. Bajo coste del cable y de la electrónica de Tx.

29 Transmisión por Cable Los utilizados en redes son: UTP:(Unshielded twisted pair) UTP-CAT3 (categoria 3) Permiten la conexión de telefonos, datos a 10 Mbps y señal de video. UTP-CAT5 (categoria 5) Ademas datos a 100 Mbps. El paso del trenzado es menor y el aislante es mejor. UTP-CAT5e y CAT6

30 Transmisión por Cable STP: (Shielded twisted pair) Par trenzado apantallado Esta recubierto de una malla de blindaje. Original de IBM. Son más caros y no les afectan las interferencias como a los UTP.

31 Transmisión por Cable ScTP Screened Twisted Pair Nuevo híbrido de UTP con STP tradicional Se denomina UTP apantallado (ScTP), conocido también como par trenzado de papel metálico (FTP). Consiste, básicamente, en cable UTP envuelto en un blindaje de papel metálico. ScTP, como UTP, son cables de 100 Ohms Han de estar bien hechas las conexiones a tierra a ambos lados Moderadamente caro

32 Transmisión por Cable

33 Fibra óptica La transmisión se hace por luz: Destello de luz = 1. Ausencia de luz =0. El sistema se compone de: Emisor de luz (LED láser o LED). Fibra óptica. Fotodetector.(fotodiodo) Características: Magnífica inmunidad al ruido. Altísimo ancho de banda. Pequeña atenuación. Electrónica cara. Empalmes caros.

34 Fibra óptica

35 Fibra óptica Pueden ser: Multimodo: hay varios caminos del rayo.

36 Fibra óptica Monomodo : solo hay un camino. El núcleo de la fibra es de menor diámetro (»10mm). Permiten mayores velocidades. 30 Gbps a 1km. Es más difícil de fabricar.

37 Inalámbrico Puede transmitirse por el vacío o por la atmósfera. Usan una parte de espectro electromagnético.

38 Inalámbrico Por radio. El espectro esta saturado Quedan pocas frecuencias libres: microondas. Hay bandas libres para WLAN. Necesitan una licencia del ministerio.

39 Inalámbrico Radioenlaces de microondas. Propagación rectilínea. No puede haber obstáculos. Alcance 30 Km. Bajo coste de la obra civil.

40 Inalámbrico

41 Comunicación visual: Espectro no visible. No necesitan una licencia del ministerio. Desvanecimiento por lluvia, niebla y turbulencias. Inalámbrico

42 Estándares nivel Estándares nivel 1 Ethernet Media Independent Interface Token Ring FDDI

43 Estándares de nivel 1 Tecnologías Ethernet A cada tecnología de ethernet le corresponde su medio físico.

44 Estándares de nivel 1 ETHERNET de 10Mbps 10BASE5 (1980) 10 Mbps 500m (con repetidores 2500m) Banda base Thick Ethernet o ethernet gruesa 10BASE2(1985) 10 Mbps 200m Banda base Thin Ethernet o ethernet fino Coaxial 50Ώ con terminadores

45 Estándares de nivel 1 10BASE-T (1990) 10 Mbps 100m Banda base Par trenzado UTP categoría 3 Semiduplex y full-dúplex

46 Estándares nivel 1 Ethernet de 100Mbps o Fast Ethernet 100BASE-TX (1995) 100Mbps 100m Par trenzado UTP categoría 5 Semiduplex y full-dúplex Mismos pines 10BASE-T 100BASE-FX 100Mbps +100Mbps full-dúplex La fibra siempre se utiliza de manera full-dúplex. 200m a 400m Backbone substituida por Gigabit Ethernet. Full-dúplex

47 Media Independent Interface Desarrollado para las redes Fast Ethernet MII (Media Independent Interface o interfaz independiente de medios) Ofrece un modo flexible de soportar distintos medios de 100 Mbps. MII es un modo popular de conectar enlaces 100BASE-FX a los dispositivos Fast Ethernet basados en cobre.

48 Media Independent Interface La MII incluye 4 grupos de señales: transmisión, recepción, control de colisión, manejo y alimentación.

49 Estándares nivel 1 100BASE-T2 Uso de dos pares pares restantes se pueden aprovechar para servicios de baja velocidad, tales como telefonía Full-duplex 100Mbps 100 m Par trenzado UTP categoría 3 o superior 100BASE-T4 Uso de los cuatro pares Dos en modo bidireccional y dos en modo unidireccional. En cualquier dirección, siempre se usan tres pares para transmitir datos. Cuarto se emplea para la detección de la colisión. 100Mbps 100m Par trenzado UTP categoría 3 o superior Semiduplex

50 Estándares de nivel 1 Ethernet de 1Gbps o Giga Ethernet 1000BASE-T Cable de pares categoría 5e. Utiliza los 4 pares (250Mbps por par) Full-dúplex y semidúplex. 100 m 1000BASE-SX multimodo 850 nm. LED 1000BASE-LX mono y multimodo 1310nm Monomodo láser distancias 5000m

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53 Estándares de nivel 1

54 Estándares de nivel 1

55 Bibliografía Modelo de interconexión de sistemas abiertos B3n_de_sistemas_abiertos Curso: CCNA Cisco Certified Network Associate Tipos de redes Nivel físico Ethernet: de 2,94 a 1000 Mb/s en 25 años. Segunda parte: El Medio Físico

56 Bibliografía Guía didactica de Ethernet: Principios Básicos s/lantronix/guia_et_p1.html The Physical Media /training/broadband%20networks/web/ main/ethernet/theme/chapter1/enetph ysicalmedia.html

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