REDES TEMA 6 EL NIVEL FÍSICO

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1 REDES TEMA 6 EL NIVEL FÍSICO ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. TRANSMISIÓN ANALÓGICA LA RECOMENDACIÓN ITU-T V TRANSMISIÓN DIGITAL INTERFASE DIGITAL X CMUTACIÓN 5. GESTIÓN DE TERMINAL 6. PROBLEMAS EL NIVEL FÍSICO 2

2 INTRODUCCIÓN Nivel físico Transmisión bit a bit entre un emisor y un receptor Se encarga de la modulación, la amplificación, de la codificación, regeneración Detección de errores Los problemas de temporización requieren un mecanismo para sincronizar al transmisor y al receptor Dos soluciones: Transmisión asíncrona Transmisión síncrona EL NIVEL FÍSICO 3 Transmisión asíncrona Los datos se transmiten enviándolos carácter a carácter: De 5 a 8 bits La temporización se debe mantener durante la duración del carácter Resincronización al principio de cada carácter nuevo EL NIVEL FÍSICO 4

3 Transmisión asíncrona Estado de reposo de la línea de 5 a 8 bits de datos Impar, par o no utilizada 1 a 2 bits Permanece en reposo o siguiente bit de comienzo Bit de comienzo Bit P (a) Formato de un carácter Elemento de parada Bit de comienzo Elemento de parada Intervalo de tiempo inapreciable entre dos caracteres Bit de comienzo Elemento de parada (b) Cadena de caracteres de 8 bits asíncronos Temporización en el transmisor (µs) Bit de comienzo Elemento de parada EL NIVEL FÍSICO Temporización en el receptor (µs) 5 (c) Efecto de un error en la temporización Comportamiento asíncrono En una cadena estacionaria de caracteres, la separación entre cada dos caracteres será uniforme (duración del elemento de parada) En estado de reposo, el receptor buscará una transición de 1 a 0 Entonces, muestreará ocho veces la señal de entrada, una vez por cada intervalo A continuación buscará la siguiente transición de 1 a 0 Sencillo Barato Requiere 2 o 3 bits por cada carácter (~20%) Bueno para datos con vacíos grandes (teclado) EL NIVEL FÍSICO 6

4 Transmisión síncrona: nivel de bits Se transmite un bloque de bits sin códigos de comienzo o parada. Los relojes han de estar sincronizados. Se puede proporcionar la señal de reloj a través de una línea independiente: Funciona bien a distancias cortas. Es susceptible de dificultades y defectos. Incluir la señal del reloj en la señal de datos: Codificación Manchester. Portadora (analógica). EL NIVEL FÍSICO 7 Transmisión síncrona: nivel de bloque Necesita indicar dónde está el comienzo y el final de cada bloque de datos Utiliza un preámbulo y un final: Ejemplo: series de caracteres SYN (hex 16) Ejemplo: bloque de patrones finalizando en Para los bloques de datos que sean de suficiente tamaño, la transmisión síncrona es mucho más eficiente que la asíncrona Delimitador de 8 bits Campos de control Campos de datos Campos de control Delimitador de 8 bits EL NIVEL FÍSICO 8

5 REDES DE COMPUTADORES TEMA 6.2 TRANSMISIÓN ANALÓGICA 2. TRANSMISIÓN ANALÓGICA Conectar dos ordenadores cuando hay mucha distancia resulta prohibitivo Sistema telefónico Se utilizan para transmitir datos las líneas telefónicas Módems Modulan y demodulan la señal Texto Cadena de bits Señal analógica Señal analógica Cadena de bits Texto Fuente Transmisor Sistema de transmisión Receptor Destino Información Datos de Señal Señal Datos de Información de entrada entrada transmitida recibida salida de salida m EL NIVEL FÍSICO g(t) s(t) r(t) g (t) m 10

6 TRANSMSIÓN ANALÓGICA EL NIVEL FÍSICO 11 LA RECOMENDACIÓN ITU-T V.24 Interfase localizada entre un ordenador y un módem. Ejemplo de protocolo de capa física Equivalente a la RS-232 DTE (equipo terminal de datos, ordenador) DCE (equipo terminal de circuito de datos, módem) Mecánica: Conector 25 patillas Eléctrica: 1 binario -3 voltios 0 binario +4 voltios Longitud máxima 15 metros Velocidades de hasta 20 kbps EL NIVEL FÍSICO 12

7 Especificaciones mecánicas Malla Transimisión de datos Recepción de datos Petición de envío/preparado para recibir Preparado para enviar DEC preparado Señal de tierra Detector de Detector de señal señal recibida recibida Reservado para test Reservado para test No asignado Detector de señal recibida secundario/ Selector de la velocidad de transmisión Preparado para enviar secundario Transimisión de datos secundario Elemento de temporización de la señal transmitida Recepción de datos secundario Elemento de temporización de la señal recibida Bucle local Petición de envío secundario DTE preparado Bucle remoto/ Detector de calidad de señal Indicador de llamada Selección de la velocidad de transmisión Modo de text Elemento de temporización de la señal transmitida EL NIVEL FÍSICO 13 Asignación de los terminales de contacto para V.24/EIA-232 (conector del DTE) LA RECOMENDACIÓN ITU-T V.24 Patilla Abreviatura Dirección Función Tierra de seguridad 2 TD Hacia DCE (modem) Salida de datos DTE 3 RD Hacia DTE (ordenador) Entrada de datos DTE 4 RTS Hacia DCE DTE desea cambiar a modo transmisión 5 CTS Hacia DTE DCE listo para transmitir 6 DSR Hacia DTE DCE listo para comunicar con DTE Línea común (masa) del circuito 8 DCD Hacia DTE Enlace de datos instalándose 20 DTR Hacia DCE Pone a trabajar el módem 22 RI Hacia DTE Anuncia una llamada 23 DSRD ambas Indicador de velocidad de datos Computador modem (modulador-demodulador) Señal analógica Línea telefónica EL NIVEL FÍSICO Señal digital 14

8 LA RECOMENDACIÓN ITU-T V.24 DTE TD RD RTS CTS DSR Común DCD DTR DCE TD RD RTS CTS DSR Común DCD DTR Siempre a porque el módem es full-duplex Línea telefónica RI RI 2º) El ordenador detecta los 1º) El módem recibe una timbrazos solicitud de conexión por la EL NIVEL FÍSICO línea telefónica y pone la 15 señal de RI a / LA RECOMENDACIÓN ITU-T V.24 DTE DCE TD TD RD RTS CTS DSR Común DCD RD RTS CTS DSR Común 5º) cuando el DTR DTR módem recibe la portadora del RI RI módem remoto 3º) Indica al activa DCD. A módem que se partir de este ponga a trabajar momento puede (Data Terminal iniciarse la EL Ready NIVEL = ) FÍSICO comunicación16 DCD 4º) Módem comienza a transmitir la portadora (DSR=0 listo para comunicar). Ha finalizado las tareas preliminares

9 LA RECOMENDACIÓN ITU-T V.24 6º) intercambio de información full-duplex DTE DCE TD TD RD RD RTS RTS CTS DSR Común DCD CTS DSR Común DCD 7º)el ordenador inhibe DTR. El módem elimina la portadora, inhibe DCD, DSR DTR DTR RI RI EL NIVEL FÍSICO 17 REDES DE COMPUTADORES TEMA 6.3 TRANSMISIÓN DIGITAL

10 3. TRANSMISIÓN DIGITAL Aparecen las líneas interurbanas digitales Transmiten ceros y unos en vez de una señal continua Desaparecen los amplificadores (analógicos) que no regeneraban la señal de forma exacta Multiplexación de diferentes tipos de información para realizar un uso más eficiente de los equipos EL NIVEL FÍSICO 19 INTERFASE DIGITAL X.21 T (Transporte) C (Control) R (Recepción) I (Indicación) DTE S (Señal; por ejemplo, debida a la temporización de bits) B (Octeto de temporización) opcional Ga (Vuelta común del DTE) G (Tierra) DCE EL NIVEL FÍSICO 20

11 INTERFASE DIGITAL X.21 Pasos C I Evento DTE (T) DCE (R) 0 Sin conexión, la línea está inutilizada T=1 R=1 1 El DTE descuelga el teléfono T=0 2 El DCE da el tono de marcar R= El DTE marca el número de teléfono T=dirección 4 Campanilla de llamada en teléfonos a distancia R=llamada en progreso 5 Descolgar el teléfono a distancia R=1 6 Conversación ó datos T=datos R=datos 7 El DTE se despide T=0 8 El DCE se despide R=0 9 El DCE cuelga R=1 10 El DTE cuelga T=1 EL NIVEL FÍSICO 21 REDES DE COMPUTADORES TEMA 6.4 CMUTACIÓN

12 REDES CMUTADAS La transmisión de datos a larga distancia se realiza generalmente a través de una red de nodos de conmutación intermedios El contenido de los datos no es del interés de los nodos de conmutación Los dispositivos finales se denominan estaciones: Computadores, terminales, teléfonos, etc El conjunto de nodos y conexiones conforma una red de comunicaciones Los datos se encaminan hacia el destino mediante su conmutación de nodo en nodo EL NIVEL FÍSICO 23 NODOS Algunos nodos sólo se conectan con otros nodos, o con estaciones Los enlaces entre nodos están normalmente multiplexados Generalmente, la red no está completamente conectada: Resulta deseable tener más de un camino posible para mejorar la fiabilidad de la red. Dos tecnologías de conmutación diferentes: Conmutación de circuitos Conmutación de paquetes EL NIVEL FÍSICO 24

13 Red de conmutación simple Computador principal Computador personal Servidor Computador personal Computador personal Nodo de conmutación Computador personal EL NIVEL FÍSICO 25 CMUTACIÓN DE CIRCUITOS Conmutación de circuitos Transmisión de datos sobre la red telefónica Se establece una ruta física que no se interrumpe hasta que alguno de ellos finaliza la conversación Si la conversación se repitiera más tarde la ruta podría ser distinta Establecimiento de una conexión física cuando la llamada se ha realizado Central de conmutación EL NIVEL FÍSICO 26

14 Red pública de conmutación de circuitos Central de larga distancia Central de larga distancia Central final Central final Bucle de abonado Línea de conexión principal Línea principal entre ciudades Conexión principal PBX digital EL NIVEL FÍSICO 27 CMUTACIÓN DE MENSAJES/PAQUETES Conmutación de mensajes No se establece una ruta inicialmente El mensaje se transmite de un IMP a otro Conmutación de paquetes Se pone límite al tamaño de los datos. Se fraccionan los mensajes Paquetes ordenados en línea para transmitirse enseguida Central de conmutación Ordenador EL NIVEL FÍSICO 28

15 CMUTACIÓN Señal de solicitud de llamada Conmutación De Circuitos Tiempo Retardo de propagación Tiempo perdido en espera de una línea de salida Mens. Mens. Mens. Retardo de encolamiento P. 1 P. 2 P. 3 P. 1 P. 2 P. 3 P. 1 P. 2 P. 3 Conmutación De Paquetes Troncal AB Datos Troncal Troncal BC CD Señal de aceptación de llamada Conmutación De Mensajes A B C D A B C D IMP s A B C D IMP s A B C D EL NIVEL FÍSICO 29 REDES DE COMPUTADORES TEMA 6.5 GESTIÓN DE TERMINAL

16 5. GESTIÓN DE TERMINAL Línea de comunicación costos superior al equipo conectado Para reducir el costo varios equipos conectados a la misma línea Para gestionar la línea aparece un elemento al que denominamos controlador de terminales (concentrador, servidor de terminales, etc) T T T T Controlador De terminal T Controlador De terminal T EL NIVEL FÍSICO 31 GESTIÓN DEL TERMINAL Aparece el problema que varios terminales quieran enviar información a la vez Se utiliza una técnica denominada de sondeo. El controlador da la señal de adelante a los equipos para que estos comiencen a transmitir El controlador pregunta ordenadamente a los equipos si tienen datos a transmitir si los tienen los transmiten y si no envían un mensaje indicándolo Sondeo de pasada de lista: el controlador pregunta a cada uno de los terminales por turno Sondeo circular: el controlador pregunta al terminal más alejado. Si tiene datos los envía, y si no los tiene (o acaba de enviar la información) envía un mensaje de sondeo al terminal más próximo EL NIVEL FÍSICO 32

17 GESTIÓN DEL TERMINAL Cuando la información va del controlador a los terminales la técnica utilizada se denomina selección Habrá que direccionar a que terminal se le quiere enviar la información terminales controlador La información se transmite en los dos sentidos Habrá que intercalar ciclos de selección con ciclos de sondeo EL NIVEL FÍSICO 33 GESTIÓN DEL TERMINAL Transmisión del controlador al ordenador Multiplexor por división de tiempo (TDM) Datos procedentes del terminal 0 Datos procedentes del terminal 1 Datos de relleno del terminal 2 Datos procedentes del terminal 3 Datos de relleno del terminal 0 a g p d i k g o Tiempo Multiplexor asíncrono por división en el tiempo (ATDM) o multiplexor estadístico Direcciones Datos 0 a 1 g 3 p 1 d 3 i 0 k 1 g 3 o EL NIVEL FÍSICO 34 Tiempo