Pr. Dr. Xavier Bonnaire

Transcripción

1 Pr. Dr. Xavier Bonnaire Slide 1 María Departamento de Informática

2 Temario Ancho de Banda Transmisión Analogía y Digital Códigos de nivel uno Bloques de Hardware para configurar Redes Slide 2 María Departamento de Informática

3 Ancho de Banda Ancho de Banda (BandWidth) BW Número de bits que se transmite en un período de tiempo Es diferente el BW entre un link de comunicación que el que se obtiene proceso a proceso El BW está influenciado por otros factores Costo del protocolo Manejo de informaciones: Corrección de errores, etc.. Cuantos bits caben aquí? t Slide 3 María Departamento de Informática

4 Tiempo de Propagación Tiempo de propagacion Es el tiempo que se demora un bit en propagarse de un extremo a otro Depende de la tecnología física que se usa para la red Slide 4 Una Fibra óptica permite tiempos de propagaciones menor que un cable coaxial El tiempo de propagación también se llama Tiempo de Vuelo Se exprime en mseg o en µseg María Departamento de Informática

5 Tiempo de Propagación Tiempo de propagación para un sistema de comunicación con satélite 135 mseg Km Slide 5 María Departamento de Informática

6 RTT Round Trip Time Round Trip Time Tiempo de ida y vuelta de un bit Es diferente de 2 x Tiempo de Propagación Toma en cuenta el tiempo de tratamiento para la vuelta Fuente RTT Slide 6 Destino Tiempo de tratamiento María Departamento de Informática

7 Latencia La latencia tiene 3 componentes: Latencia = propagación + transmisión + cola propagacion= distancia k velocidad de la luz en el vacio K es un factor que depende del medio Para el vació k = 1 tranmision= Slide 7 tamaño del mensage BandWidth Cola es el tiempo de tratamiento de la información María Departamento de Informática

8 Tiempo de Propagación Tiempo de propagación en distintos medios Medio Slide 8 Velocidad en [m/seg] 8 Vacío 3.0 * 10 Cobre 2.3 * 10 Fibra óptica 2.0 * María Departamento de Informática

9 Bits en Transito Número de bits en tránsito N de bits en transito=tiempo de propagacion BandWidth Bandwidth Tiempo de propagación Slide 9 María Departamento de Informática

10 Transmisión Análoga y Digital Slide 10 La información se transmite sobre un medio variando alguna propiedad: Si el medio es un cable de cobre, se varía su voltaje o su corriente Si es fibra óptica, se varía la energía luminosa Esta variación de alguna variable física en el tiempo, se llama señal Una señal se expresa como una función del tiempo g(t) María Departamento de Informática

11 Información en una señal Cuando g(t) es una función continua en términos matemáticos, se dice que g(t) es una señal analógica Cada nivel aporta información t Slide 11 María Departamento de Informática Información g(t)

12 Información en una señal Cuando g(t) es una función discreta se dice que g(t) es una señal digital. Solo los niveles discretos aportan información 4 niveles Nivel 4 Nivel 3 Nivel 2 Nivel 1 Slide 12 María Departamento de Informática t

13 Discusión Se puede ver que en últimos términos sólo existen señales analógicas Sólo la forma de procesar la información determina si es digital o analógica Por ejemplo una compuerta digital sólo discrimina entre dos niveles de voltaje La compuerta determina el tipo de señal Object 6 Slide 13 María Departamento de Informática

14 Espectro de Frecuencia Slide 14 Si g(t) es una señal periodica de periodo T, g(t) se puede expresar como nuna suma de senos y cosenos María Departamento de Informática

15 Ecuaciones para expandir g(t) 1 g t = c a n sin 2 f n t b n cos 2 f n t 2 n=1 n=1 T an= 2 g t sin 2 f n t dt T 0 T b n= Slide 15 2 g t cos 2 f n t dt T 0 1 f= T T 2 c= g t dt T 0 María Departamento de Informática

16 Ancho de Banda Analógico El BW (BandWidth) analógico Es una medida del ancho de una banda de frecuencia Se llama Ancho de Banda (BW)a la frecuencia a la cual la amplitud de la señal se cae a 1 su valor de 2 A A/ 2 BW Hz Slide 16 María Departamento de Informática

17 Discusión Slide 17 Ancho de Banda Todo los medios fisicos presentan un ancho de banda (BW) limitado Las señales digitales sufren una severa distorsión al pasar por medios físicos con Ancho de Banda reducidos Se denomina transmisión en Banda Base a la transmisión de señal digital sobre medios analógicos María Departamento de Informática

18 Velocidad de Transmision Relación entre Ancho de Banda Digital (bps) y Ancho de Banda analógico (Hz) Teorema de Nyquist Si el medio físico tiene un ancho de banda de BW, y la señal se codifica en N niveles discretos, Nyquist establece que: Velocidad Max=2 BW log 2 N En Bits por segundo (bps) Slide 18 El ecuacion no considera el efecto del ruido María Departamento de Informática

19 Cota Máxima de Velocidad Teorema de Shanon Establece una cota máxima para la capacidad de un canal en bps (bits por segundo) en función de la relación señal a ruido S Valocidad Maxima=BandWidth log 2 1 N S/N se denomina relación Señal a Ruido y representa el cociente entre la potencia del ruido y la potencia de la señal S S =10 log 10 N db N Slide 19 María Departamento de Informática

20 Ejemplo Velocidad maxima de un sistema telefonico de grado de voz: BandWidth (BW) = 3000Hz S/N = 30db S 30 db=10 log 10 N S =10 =1000 N velocidad =3000 log =29.9 Kbps Slide 20 Se puede lograr velocidades mayores con menos ruido y usando compresión María Departamento de Informática

21 Códigos de Nivel 1 Las señales viajan entre componentes de señalización Slide 21 Los Bits fluyen entre adaptadores El componente de señalizacion de un adaptador de red permite Transformar secuencias de bits en señales Transformar señales en secuencias de bits María Departamento de Informática

22 Adaptadores de red Componente de Señalización Nodo Nodo señales Adaptador de red Slide 22 Bits María Departamento de Informática

23 Código NRZ (Non Return to Zero) Codificar los bits de datos con una señal digital Bits NRZ Slide 23 Problema con secuencias largas de 0 o 1 El receptor necesita sincronizarse Se necesita detectar presencia o ausencia de señal María Departamento de Informática

24 Señal de Reloj - Clock Es una señal de referencia Señal digital periódica Solamente dos niveles La señal cambia de nivel con una frecuencia F en Hz t Slide 24 María Departamento de Informática

25 Codigos NRZ, Manchester, NRZI Bits Clock NRZ Manchester NRZI Slide 25 María Departamento de Informática

26 Generación de Código Manchester NRZ Clock OR Exclusivo Manchester Slide 26 María Departamento de Informática

27 Código Manchester Sincronización fácil Siempre hay una transición de la señal durante un periodo de bit Diseño de circuitos fácil y económico Problemas Necesita una bando de ancho de Ejemplo: para transmitir 2400 bps T =3600 Hz Slide 27 Buscar otro tipo de código María Departamento de Informática

28 Definición Bauds - Bits Slide 28 En la literatura varias veces se confunde bauds y bits en la velocidad de transmisión de datos Definición del Baud Viene del ingeniero francés Jean-Maurice-Emile Baudot que lo usaba para medir la velocidad de un telégrafo Se dice que la velocidad de transmisión es de N Bauds si la señal que se usa tiene N cambios electricos (de niveles) por segundo Es diferente de la velocidad en bps (bits por secundo) Una señal de 4 niveles de 2400 Bauds puede transmitir 4800 bps Cada nivel puede codificar 2 bits María Departamento de Informática

29 Código 4B/5B Problema Resolver la ineficiencia del código Manchester Evitar secuencias largas de 0 y 1 Idea del Código 4B/5B Correspondencia entre grupos de 4 bits y de 5 bits Se transmiten los grupos de 5 bits Se construyen los grupos de 5 bits de tal manera que nunca tenemos secuencias de más de 3 ceros seguidos La salida se codifica en NZRI Slide 29 Evita la formación de secuencias de muchos 1 María Departamento de Informática

30 Código 4B/5B Tabla de Correspondencia Entrada 4b Código 5b Slide 30 Entrada 4b Código 5b María Departamento de Informática

31 Bloques de Hardware Las redes se construyen usando varias clases de hardware Slide 31 Nodos PC, Estaciones de trabajo Routers Puntos de Acceso Inalámbricos Links Cables coaxiales Cables tipo UTP5/UTP6 Fibra Óptica María Departamento de Informática

32 Estructura de un Nodo CPU Memoria Bus de E/S Caché Adaptador de Red Tarjeta Ethernet Modem Tarjeta ATM Slide 32 María Departamento de Informática Red

33 Adaptador de Redes Tarjeta de Red Conector para el computador PCI,... Bus PCI Conector 10Base2 -Coaxial Slide 33 Conector 10/100 BaseTX -UTP5 María Departamento de Informática

34 Adaptador de redes Slide 34 Tarjetas Inalámbricas María Departamento de Informática

35 Adaptador ATM Slide 35 María Departamento de Informática

36 Links Slide 36 Las redes se construyen sobre una gran diversidad de medios Un medio transporta señales que pueden ser digitales o analógicas Los links pueden ser HDX (Half Duplex) o FDX (Full Duplex) HDX: No se puede emitir y recibir al mismo tiempo FDX: Se puede emitir y recibir al mismo tiempo En general se asume FDX Un Modem (Modulator/Demodulator) Es un dispositivo que codifica datos binarios en señales análogas para transmitirlos en un medio análogo También sirve para hacer la conversión análogo/digital María Departamento de Informática

37 Modem o rad g k Li n z o v de Modem Slide 37 Modem María Departamento de Informática

38 Links Locales Cable Categoría 5/6 UTP Coax 50 ohm Coax 75 ohm Fibra Multimodo Fibra modo simple Slide 38 BW[Mbps] Distancias 100m 200m 500m 2 Km 40 Km María Departamento de Informática

39 Cables Locales UTP-5 / 6 Slide 39 María Departamento de Informática

40 Fibra Óptica Slide 40 María Departamento de Informática

41 Links de larga distancia S ervicio Isdn DS 1 (T1) DS 3 (T3) S TS 1 S TS 3 S TS 12 S TS 24 Slide 41 BW 64 kbps Mbps Mbps Mbps Mbps Mbps Mbps Optical Carrier STS = Synchronous Tranport Signal STS-N = N veces el ancho de banda de STS-1 María Departamento de Informática