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2500Hz Issue 01 - 09 Transmisiones
[//] Titulo Documento: TRANSMISIONES.
[//] Autor: |CoDeX| <codex@supercable.es>
[//] Miembro de 2500Hz - http://pagina.de/2500Hz
[//] TRANSMISIONES.
1. SEÑALES. CARACTERISTICAS FISICAS. PERTURBACIONES.
- Una señal es una función que se puede representar como variable en
el tiempo o en la frecuencia mediante dos formas: matemática o
gráficamente. Para su representación deberemos saber si es continua o
discreta. Las continuas se asocian con señales analógicas y las
discretas con señales digitales.
- Una señal continua se puede descomponer en una serie de términos más
simples, obteniendose un desarrollo de la función, el cual proporciona
una función compleja a partir de otras más simples y que son
conocidas. Cuando la función es periódica, se le llama desarrollo en
serie o desarrollo de "Furiel". Si no es periódica, el desarrollo es
una integral (Integrales de "Furiel").
Recordad que una función periódica es aquella que se repite cada
cierto tiempo, por tanto, cualquier función trigonométrica (seno,
coseno, tangente, ..) es periódica (funciones sinusoidales).
Podemos representar cualquier función periódica a partir de una
combinación lineal de senos y cosenos. Si la función no es periódica,
la representación es algo mas compleja puesto que se trataría de una
integral.
- Forma de representar una señal sinusoidal respecto al tiempo o en el
dominio del tiempo:
f(t)=A*sen (wt+Y) ; w=2*Pi / T ; f=1/T
A - Amplitud ; w - Frecuencia angular ; Y - Ángulo de desfase ; Pi -
el 3.1416 de toda la vida
f - Frecuencia lineal ; t - tiempo ; T - Periodo
La frecuencia angular es el nº de cliclos de una señal por unidad de
tiempo. La frecuencia lineal es el nº de veces que la función corta al
eje en una unidad de tiempo. La fase representa el desplazamiento de
la señal en el tiempo. La longitud de onda (landa) es la distancia que
existe entre 2 puntos de igual fase en dos ciclos consecutivos. (No
escribire el simbolo de landa)
landa= V/f = V*T ; /* V es la velocidad en m/s de la onda en el medio
*/
- Forma genérica de representar una señal sinusoidal en el dominio de
la frecuencia:
Se intenta representar la señal como un conjunto de frecuencias.
Algunos conceptos básicos:
Frecuencia fundamental: se toma como base para un desarrollo de ondas
en función de frecuencias siempre que se pueda establecer una relación
entre todas las frecuencias que componen la onda.
El espectro de una señal es el conjunto de frecuencias que constituyen
dicha señal. Cuanto mas amplio sea el espectro, más amplia será la
señal.
El ancho de banda es la anchura del espectro, es decir, la diferencia
entre la frecuencia máxima y mínima del espectro de una señal.
El ancho de banda efectivo sería la zona del espectro de frecuencia en
la que se concentra la mayor parte de la energía de la señal.
Un canal es capaz de transmitir sólo señales cuyo espectro se
encuentre dentro del ancho de banda del canal. El canal no permite el
paso de las señales que no cumplan esto.
- Relación entre el ancho de banda y la velocidad de transmisión:
La velocidad máxima de transmisión de una onda está limitada por el
medio en que se transmita. En general, cualquier onda de tipo digital
tiene un ancho de banda infinito pero la naturaleza del medio va a
limitar el ancho de banda que se puede transmitir, lo que implica una
distorsión en la señal. A mayor ancho de banda, mayor coste pero la
velocidad de transmisión sera mayor.
Existe una teoría que dice que si la velocidad de transmisión de una
señal es de "x" Bps, se conseguiría una representación de la señal con
un ancho de banda de 2*"x" Hz. Esto es teóricamente, pero a no ser que
el canal tenga un nivel de ruido muy elevado, podemos regenerar la
señal con un ancho de banda menor.
- Diferenciación entre señales, datos, transmisión analógica y
digital.
a) Datos: serían las entidades y transportan información. Si un dato
es analógico, puede tomar cualquier valor en un intervalo. Ej: la
temperatura, la luz, una imagen de la televisión, ...
Si un dato es digital, sólo toma valores discretos. Ej: un imagen
escaneada
b) Señales: Una señal es el medio por el cual se transmiten los datos.
Una señal añalógica es una onda electromagnética que varía de forma
continua. Una señal digital, es una secuencia de pulsos de tensión que
se pueden transmitir a través de un medio. Normalmente los datos de
tipo analógico, se representan a través de señales analógicas y los
datos digitales mediante señales digitales. Los datos analogicos se
pueden representar tambien a traves de señales digitales, por ejemplo,
el codec (codificador), equipo encargado de codificar señales electricas
digitales para ser transmitidas por un medio digital.
c) Transmisiones
Clasificación:
T.A. -- S.A -- DD ó DA
T.D. -- S.D. -- DD
T.D. -- S.A. -- DD
T > transmision; A > anlógica ; S > señal ; D > digital ó datos
Las señales analógicas y digitales pueden transmitirse a través de
medios adecuados al tipo de señales. Habrá medios que permitan el paso
de señales analógicas o digitales sólo y otros otros que permitan
ambos.
La transmision analógica es una form de transmitir señales analógicas,
que pueden representar tanto a datos digitales como analógicos. La
señal analógica se debilita con la distancia debido a su forma y para
evitarlo se insertan amplificadores en distintos puntos del sistema de
transmisión. El amplificador inyecta energía en la señal, pero a la
vez, también le esta inyectando más ruido, con lo cual tampoco se
soluciona el problema totalmente. La amplificación del ruido en
cascada puede provocar que la señal se distorsione aún más y que se
convierta en un ruido aditivo.
Si transmitimos datos analógicos, se pueden permitir distorsiones
pequeñas puesto que los datos siguen siendo inteligibles. Si el dato
es digital, la distorsión va a generar errores en los datos recividos
Cuando se quieren enviar datos digitales, se usa la transmisión
digital. Una señal digital sólo se puede transmitir a una distancia
limitada, menor que el de una señal analógica porque la atenuación y
otros efectos de ruido pueden provocar fallos en la transmisión de los
datos. Para evitar esto, se instalan repetidores en lugar de
amplificadores, los cuales, toman la señal y regeneran el patrón de
unos y ceros, volviendo a retransmitir una señal que ya esta limpia.
Si se va a transmitir una señal analógica por un medio digital, se
puede usar la misma técnica que si lo que transporta la señal
analógica son datos digitales. En este caso, el repetidor recupera los
datos digitales y genera una nueva señal analógica "limpia".
La "transmisión digital con señalización digital", es la que se está
usando más, ya que es mejor debido a una serie de características:
* La tecnología digital (a nivel de circuito integrado) es de menor
coste y tamaño, sin embargo, la circuitería analógica no ha avanzado
tanto.
* Debido a la integridad de los datos, puesto que al usar repetidores
en lugar de amplificadores, el ruido y los otros efectos negativos se
evitan. Se pueden enviar a mayores distancias conservando su
integridud, incluso con líneas de baja calidad.
* La utilización de la capacida del canal. Es más fácil y menos
costoso usar técnicas de multiplexación digitales (división en el
tiempo) que utilizar técnicas de multiplexación analógicas (división
en frecuencia).
* Encriptación: esta técnica se puede aplicar perfectamente a datos
digitalozados. La encriptación permite codificar los datos y mejora la
seguridad.
* Integración: con el tratamiento digital a las transmisiones, todas
las señales se pueden tratar de forma similar. Hay que tratar de
integrar en la misma señal estructura de video, voz, datos, ... Lo que
se pretende es crear sistemas que tengan unas características comunes.
d) Perturbaciones
Una perturbación es cualquier efecto que produzca que una señal emitida
se reciba con alguna diferencia de como fue emitida.
Las perturbaciones mas generales son:
* Atenuación
* Distorsión
* El ruido
* Atenuación:
Es la pérdida de la energía de la señal. Cuando la señal se transmite a
través de un medio guiado, tiene un comportamiento de tipo logarítmico.
Atenuacion=nº de decibelios/unidad de longitud
nº dB = 10 log (P1/P2) /* el log es en base 10 */
P1: potencia de salida ; P2: potencia de entrada
El decibelio (dB) es la medida de la diferencia entre 2 niveles de potencia.
Puede ocurrir 3 cosas:
1. nº dB > 0 --> P1 > P2
En este caso, se dice que el sistema funciona como un amplificador
ya que existe una ganancia de dB.
2. nº dB = 0 --> P1/P2 = 1
Las 2 potencias son iguales.
3. nº dB < 0 --> P1 < P2
El sistema se comporta como un atenuador, ya que existe una perdida
de dB.
Ejemplo: Tenemos un sistema con una potencia de entrada de 1w y una potencia
de salida de 1 mw. La distancia entre Pe y Ps es de 100m y se quiere averiguar
la atenuación que se ha producido.
Pe = 1 w
Ps = 1 mw = 0.001 w
nº dB = 10 log (0.01/1) = 10 (-3) = -30 dB
El signo negativo (-30 dB) nos indica que ha habido una perdida de energia y
por tanto, una atenuacion.
Atenuacion = 30/100 = 0.3 dB/m
En la atenuacion, la señal recibida tiene que tener suficiente energia para ser interpretada, pero ademas, tiene que tener un nivel de potencia suficientemente
mayor que el ruido. La atenuacion es una funcion creciente con la frecuencia,
es decir, a mayor frecuencia, mayor atenuacion.
Para intentar resolver el problema de la atenuacion, se instalan ecualizadores,
es decir, incorporarle potencia a aquellas frecuencias en las que se sabe que la
señal se va a atenuar. Otra alternativa es utilizar amplificadores, que
amplifiquen mas las señales de frecuencia alta que las de frecuencia baja
para que no se atenue.
En el caso de las señales digitales, el efecto de la atenuacion es menor porque la
mayoria de los componentes se centran en torno a lo que se denomina
"frecuencia fundamental".
* Distorsion de retardo:
Es un fenomeno que suele ocurrir en los medio guiados y se debe a que la velocidad
de propagacion de una señal en un medio varia con la frecuencia. Es mayor en las
zonas cercanas a la frecuencia central y menor en los extremos de las bandas. Esto
va a probocar que los distintos componentes de la señal lleguen en tiempos distintos
al receptor.
Para controlar la distorsion de retardo tambien se pueden utilizar tecnicas de
ecualizacion.
* El Ruido:
El ruido es la union de varias señales no deseadas a una señal emitida. Tambien se
puede decir que el ruido es la suma de varis interferencias, aunque esta otra no es
tan exacta.
Una interferencia es la union de una señal conocida y no deseada a otra señal. Una interferencia se puede separar de la señal original puesto que es conocida,
en cambio, el ruido no se puede de separar.
Tipos de ruidos:
1. Ruido Termico
2. Ruido de Intermodulcion
3. Diafonia
4. Ruido de Impulso
1. Ruido termico: Se debe a la agitacion termica de los electrones del conductor.
Esta presente en todos los dispositivos electronicos y en cualquier medio de
transmision y no se puede eliminar. Esta igualmente ditribuido por todo el espectro
de la frecuencia y por eso recibe el nombre de "ruido blanco".
2. Ruido de Intermodulacion: Es debido a la interaccion entre ruidos de distintas
frecuencias que comparten un mismo medio de transmision. Debido a esto, se producen
señales que tienen como frecuencia la sum o diferencia de las otras señales.
3. Diafonia: Es la interaccion o acoplamiento entre señales cercanas. Suele ocurrir
cuando se acoplan los cables de pares y rara vez en cables coaxiales. El caso mas
tipico de la diafonia es cuando estamos hablando por telefono y a la vez estamos
escuchando otra conversacion de alguien.
4. Ruido de Impulso: Consiste en pulsos irregulares y de amplitud relativamente
grande. Se genera por perturbaciones electromagneticas exteriores. Ej: las producidas
por tormentas electricas, por fallos en el sistema, por motores, ...
Afecta sobre todo a la transmision de datos digitales. En la transmision de datos
analogicos, no es tan importante este tipo de ruido.
2. TECNICAS DE TRANSMISION: MULTIPLEXACION,CONCENTRACION Y CONMUTACION
* Multiplexacion y concentracion:
- Concepto de multiplexacion y concentracion: en ambas tecnicas, se hace
compartir un canal por parte de varias señales procedentes de emisores
distintos, es decir, que compartimos un canal fisico estableciendo
varios canales logicos.
- Multiplexacion: la capacidad del canal comun tiene que ser >= que la
suma de las capacidades de cada uno de los emisores.
C=C1+C2+C3+...+Cn
- Concentracion: se realiza un sistema de particion de tiempo espera
para arbitrar el uso del canal.
- Tecnicas de multiplexacion:
a) Por division en frecuencias (FDM)
b) Por division en el tiempo (TDM)
a) Por division en frecuencias (FDM)
Consiste en multicanalizar el canal fisico estableciendo distintos canales
logicos con distintas bandas de frecuencia. A cada canal logico se le va
a asignar una banda de frecuencia centrada en la frecuencia de la señal
portadora, sobre la que se va a modular la señal.
(f)|
|-----------------------------
| BANDA 3 <-----------|
|----------------------------- |
|/////////////////////////// |
|----------------------------- |
| BANDA 2 <-----------|--- CANALES
|----------------------------- | LOGICOS
|////////////////////////// |
|----------------------------- |
| BANDA 1 <-----------|
|_____________________________________
(t)
[ /////// ] --> Bandas de Seguridad
Caracteristicas:
- Cada canal canal logico debe tener un ancho de banda menor que
el del canal fisico.
- Las señales portadoras tienen que estar suficientemente separadas
para evitar la diafonia y la intermodulacion.
- La señal compuesta que realmente se transmite por el medio es de
tipo analogico.
- La señal de entrada puede ser digital o analogica.
Analogica -> se le hace una modulacion (multiplexacion)
Digital -> ademas de una modulacion, se hace una conversion de
digital a analogica (modem).
Puede ocurrir que una señal modulada se vuelva a modular para transmitirla
por un medio o canal logico concreto.
b) Por division en el tiempo (TDM)
Lo usamos para señales digitales o analogicas que previamente se hayan
digitalizado.
La idea consiste en transmitir varias señales por mun mismo canal
fisico, mezclando a distintos intervalos de tiempo, distintas partes
o porciones de la señal.
(f) |
| | | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
| e1 | e2 | e3 | e1 | e2 | e3 |
-------------------------------------------------------->
(t)
e = estacion
Esta mezcla de porciones se puede hacer bit a bit o por bloques.
Normalmente se hace por bloques. Este tipo de multiplexacion es posible
siempre que: Bps señal canal > Bps señal entrada
En muchos sistemas de comunicacion se usa una tecnica mixta de
FDM y TDM.
- Conmutacion:
En las transmisiones a larga distancia se utilizan nodos intermedios
de conmutacion. Estos nodos tienen la caracteristica de que no se
preocupan por los datos que estan transmitiendo, sino que simplemente
se dedican a proporcionar un translado de datos desde un punto hasta
otro.
En una red conmutada, lo que realizan los nodos de comunicacion es un
encaminamiento de los datos del origen hasta el destino. En una red
conmutada, no existe la comunicacion completa, es decir, todos los nodos
de comunicacion no estan comunicados entre si.
Tipos de redes conmutadas:
a) Red de Conmutacion de Circuitos (RCC)
b) Red de Conmutacion de Paquetes (RCP)
Derivadas de la RCD: Frame Relay y ATM
a) Red de Conmutacion de Circuitos (RCC):
Establece un camino dedicado para la comunicacion entre 2 estaciones
(un canal logico). Ese camino es la secuencia de enlace entre el emisor
y el receptor, con todos los nodos intermedios. En las redes conmutadas,
habitualmente la comunicacion es full duplex.
Hay 3 fases en el proceso de comunicacion:
1. Establecimiento del circuito
Si queremos comunicar A con B, deberia existir una comunicacion
directa con el nodo mas cercano. En funcion de la informacion
del nodo y de la saturacion de las lineas se establecera una
conexion con un nodo u otro nodo hasta la estacion receptora de
la señal. No importa que datos se estan transmitiendo.
2. Transmision de datos
Se pueden transmitir datos digitales o analogicos
3. Desconexion del circuito
Una vez terminada la transmision, se liberan los recursos asignados
a ella, es decir, se liberan los canales logicos.
b) Red de Conmutacion de Paquetes (RCD o RCP):
Las RCD se crearon inicialmente para la transmision de voz y presentan
una serie de problemas a la hora de transmitir datos.
La red de conmutacion de paquetes tambien esta basada en nodos, pero
estos van a poder almacenar temporalmente los paquetes hasta que este
habilitado el receptor, permaneciendo mientras tanto a la espera.
Ej: la red de los bancos.
Estos paquetes deben estar etiquetados (con direcciones del E/R). Cada
nodo debe realizar dos funciones:
- Almacenamiento y transmision.
- Encaminamiento de los paquetes.
En este tipo de red la ocupacion de la linea es menor porque solo en
cada momento se esta usando el segmento de linea que interconecta
dos nodos o un nodo con una estacion terminal (E/R).
El receptor(R) recibe los paquetes, pero estos no tienen por que
estar necesariamente ordenados. En funcion del tipo de red, sera una
tarea del nodo o del receptor el ensamblar todos los paquetes en su
orden original.
Funcionan de 2 formas:
- Modo datagrama:
No se ocupa del orden de llegada de los paquetes al receptor.
Los nodos solo se preocupan de saber donde tienen que enviar
los paquetes, encaminandolos hacia ese destino y luego la
estacion receptora se encargara del ensamblaje.
- Modo circuito virtual:
La propia red es la que analiza la secuencia de paquetes, de
modo que al receptor le son entregados en orden. Se le llama
circuito virtual porque segun la vision del usuario, parece
que hay un solo canal y que sus mensajes llegan en el mismo
orden de como fueron enviados.
3. MEDIOS DE TRANSMISION.
El medio de transmision es el soporte fisico que permite el
transporte
* Medios de transmision: (guiados y no guiados)
En los guiados, las ondas electromagneticas se desplazan por un medio material
solido, mientras que en los no guiados, las ondas se desplazan o bien por
la atmosfera o bien por el espacio exterior.
La calidad de transmision dependera tambien del medio por donde se envien.
Esto influye sobre todo en los medios guiados (ancho de banda, velocidad, ...)
En los no guiados, no es relevante.
Las señales no guiadas, tienen la propiedad de la directividad, que es una
propiedad de las transmisiones mediante antena, que cuando se transmite a
frecuencias bajas, se emiten en todas direcciones (omnidireccionales). A
frecuencias altas, se puede concentrar la señal en un haz unidireccional.
- Objetivos: aumentar la distancia de transmision y su velocidad.
- Factores que influyen al aumentar la distancia y la velocidad de transmision:
a) Ancho de banda:
Si los factores que influyen se mantienen constantes, al aumentar el ancho
de banda, aumenta la velocidad de transmision.
b) Dificultades:
Al aumentar la distancia, aumenta la atenuacion.
c) Interferencias:
Son resultantes de la interaccion entre señales cercanas. Este efecto es mas
relevante en los medios no guiados puesto que no se puede evitar. En los
guiados, se puede evitar mediante un proceso de apantallamiento de cables.
d) Receptores:
Afecta solo a los medios guiados. Los conectores pueden atenuar la señal.
La velocidad disminulle al haber muchos equipos conectados.
* Medios guiados:
a) Cable aereo:
Se utiliza en transmisiones a larga distancia. Suelen ser de cobre o bronce.
Es usado normalmente en zonas rurales.
Son un par de cables paralelos que van sobre unos postes y poseen unos
aislantes que suelen ser de vibrio o porcelana.
b) Cables de pares (trenzados):
Un par trenzado consiste en 2 cables de cobre recubiertos por un aislante
de forma independiente y trenzados en espiral. Cada par es un enlace de
comunicacion. Lo que se usa es haces de cables, compuesto por varios pares
trenzados y todos ellos rodeados por una funda aislante.
El trenzado se hace para reducir la diafonia, es decir, la interferencia que
se produce por señales cercanas. Cuando una corriente electrica circula por
un conductor, crea alrededor de ese conductor una corriente electromagnetica
que provoca interferencias en las otras señales electromagneticas que se
esten transmitiendo.
Entre los distintos que esten paralelos tambien se puede producir algo de
diafonia y para evitarlo, se establece el "paso de torcion", es decir,
distintos pasos de torcion y de distinta forma.
El cable de par trenzado sirve para transmitir tanto señales analogicas como
digitales, independientemente del tipo de datos a transmitir.
Tipos de cables de par trenzado:
- Cables sin apantallar (UTP)
Son flexibles y faciles de manipular. Son baratos y la calidad es baja
puesto que el aislante es malo.
- Cables apantallados (STP)
El cable se encapsula en una malla metalica que reduce las interferencias
externas, produciendose el efecto de "Jaula de Faraday". Este cable es
mas rigido, mas dificil de manipular y mas caro pero ofrece una calidad
y velocidad mayor.
Posicionamiento de los cables:
Un cable de par trenzado consta de 4 pares de cables, es decir, 8 cables
trenzados dos a dos.
Los cables se conectarán al RJ45 de la siguiente forma.
1 2 3 4 5 6 7 8
V B/V N B/A A B/N M B/M
V: verde; B: blanco; N: naranja; A: azul; M: marron
Esta tabla debes seguirla para los dos conectores del cable en caso
de que vayas a utilizar un hub o concentrador para conectar los
ordenadores de la red.
Los dos machos tienen que tener el mismo orden de posicionamiento de
los cables.
Si vamos a utilizas par trenzado para conectar 2 pc's, uno de los rj45
debera ir cruzado.
En la hembra, se hara de la siguiente manera:
V ---------------- A
V/B ---------------- A/B
M ---------------- N
M/B ---------------- N/B
c) Cable de cuadretes:
El cable de cuadretes esta compuesto por 4 hilos de cobre aislados individualmente
y se pueden poner de dos formas:
1.- Twisted o DM
Se trata de 2 pares trenzados y aislados. Se usa en lineas interurbanas cuando
la distancia no es demasiada y en algunos casos esta sustituyendo al cable
coaxial. Ademas, tambien se puede usar en conaxiones de baja frecuencia (ancho
de banda bajo).
2.- Estrella
En esta otra forma, se trenzan los 4 hilos y se usa para transmisiones de alta
frecuencia. El uso que se le suele dar a este tipo de cable es el de convertir
un cable aereo a un cable de cuadrete para evitar las interferencias.
d) Cable coaxial:
El cable coaxial esta compuesto por un par de conductores de cobre o
aluminio dispuestos de forma concentrica. Podemos distinguir tres partes:
malla, nucleo y dielectrico
El nucleo es el que transmite la señal y esta protegido por el dielectrico
(es un aislante).
La malla hace de punto de conexion y de "Jaula de Faraday" para atenuar las
interferencias. Suele ser de cobre porque cuando un conductor se encierra
sobre otro conductor, hace que se anule el campo magnetico del 1er conductor,
con lo cual se atenua la diafonia.
En comparacion con el cable de pares, podemos destacar los siguientes aspectos:
se produce menos atenuacion de la señal, menos diafonia, menos interferencias,
se puede utilizar en distancias mas largas y su velocidad de transmision es de
100 Mbps (que se alcance o no dependera del tipo de tarjeta de red que poseamos)
e) Fibra Optica:
La principal caracteristica de la fibra optica es que no transmite señales
electromagneticas, sino photones (luz). Otras de las cacarteristicas de este
tipo de cable es que es flexible, muy fino (entre 2 y 100 micras) y esta
realizado en cristal o plastico. El cable ideal para la fibra optica es el
de silicio fundido ultrapuro.
La luz se transmite por el cable de la siguiente forma:
***********************************************
REVESTIMIENTO
***********************************************
-----------------------------------------
| /\ / \ / \ / \ <-|------ NUCLEO
| / \ / \ / \ / \ |
|__/ \ / \ / \ / \ __|
|L | \/ \ / \ / | L|
-----------------------------------------
CUBIERTA
***********************************************
REVESTIMIENTO
***********************************************
Led (L)-> diodo emisor de luz. Normalmente es un laser y es un transductor.
La cubierta -> esta compuesta por un tipo de plastico de caracteristicas
distintas al del plastico usado para la transmision de la luz. Posee
distintos materiales en las distintas capas que lo van a proteger de la
humedad y la degradacion.
Con esta cubierta se intenta que la luz no transpase. Esto se consigue con
una ley fisica llamada "reflexion total".
Nota: al que recibe la luz se le llama fotodiodo y el que la emite se le
llama diodo emisor.
Ventajas de la fibra optica:
- Mayor ancho de banda. Se pueden llegar a alcanzar hasta 2 Gb/s
- Menor tamaño y peso
- Muy flexible
- Menos atenuacion. (La atenuacion es constante para algunos anchos
anchos de banda).
- No son vulnerables a los efectos de los campos electromagneticos,
tales como la atenuacion, la diafonia, ...
- Permite una mayor separacion entre repetidores, con lo cual se reduce
el coste.
Inconvenientes de la fibra optica:
- Los hilos son muy fragiles.
- Las terminaciones deben llevar un dispositivo en cada extremo, con
lo cual encarece mucho.
* Medios inalambricos o no guiados:
No necesitan un medio material para la retransmision de la señal,
pero si un sistema de antenas emisoras y receptoras. Estos tipos de
medios evitan el tipo de cableado.
- Desventajas:
- Menor velocidad de transmision que los medios guiados.
- Controlados por la administracion publica (obligatorio tener
permiso).
- Se ve influenciado por las condiciones climatologicas.
- Procedimiento de transmision:
La transmision y la recepcion se realiza mediante antenas y se puede
configurar de dos maneras: unidireccional y omnidireccional.
Unidireccional: la antena emisora concentra toda la energia en un haz
(una unica direccion) y por tanto, va a implicar que la antena receptora
este bien orientada. Es mas facil de conseguir cuando la frecuencia de
la señal es mas alta.
Omnidireccional: la radiacion de la señal se dispersa y se emite en
todas las direcciones, por tanto, la señal podra ser recibida por
varias antenas receptoras.
- Tipos:
a) Ondas de radio
b) Microondas (terrestres y por satelite)
c) Infrarrojos
d) Laser
a) Ondas de radio:
Son ondas omnidireccionales, con lo cual no necesitaremos antenas
alineadas y poseen un ancho de banda de entre 30 MHz y 1 GHz. Este
ancho de banda cubre las frecuencias VHF, UHF y FM. Sufren menos
atenuacion que las microondas.
b) Microondas:
- Caracteristicas generales:
* Ancho de banda de entre 2 y 40 GHz.
* Alta unidireccionalidad
- Microondas terrestres:
Se suelen utilizar para servicios de telecomunicaciones a larga
distancia (TV, telefono,... ) y necesita la instalacion de menos
repetidores o amplificadores que con el cableado.
Este tipo de medio tambien se suele usar en enlaces punto a punto
para conectar 2 edificios cercanos, ej: circuitos cerrados de TV.
Enlaces entre redes locales (LAN´s). Otra aplicacion es el
"bypass", por ejemplo, para mantener un enlace privado entre una
empresa y un ISP.
Las antenas usadas son de tipo parabolico, de un diametro aprox. de
3 metros y estan situadas a cierta altura con respecto al suelo
para salvar obstaculos. Si no hubiera ningun obstaculo entre las
2 antenas se cumple que: d=7.14 * raiz2(k*h)
d: distancia entre antenas (en Km)
h: altura de la antena (en metros)
k: factor de correccion (en general, k=4/3)
Ej: si tenemos una antena a una h=100 metros...
d=7.14 * raiz2 (4/3 * 100)= 82 Km
La distancia maxima de separacion entre las antenas seria de
82 Km.
- Microondas por satelite:
Sigue el siguiente esquema:
Antena Emisora >> Satelite >> Antena Receptora
Los satelites usados son Geoestacionarios, es decir, que mantienen
su posicion fija con respecto a la antena emisora y receptora.
Aplicaciones: TV, transmisiones telefonicas a grandes distancias,
redes privadas, Internet, ...
En general pueden generar enlaces punto a punto y enlaces de
difusion.
Contradiccion: el retardo de la señal.
c) Infrarrojos:
En este tipo de medio, el dispositivo que se va a usar para emitir y
recibir es el "transceiver" (transceptor). Se instalaran uno en cada
extremo y deberan estar alineados de forma directa o bien que se refleje
en algun tipo de dispositivo.
Los infrarrojos no atraviesan las pareces, no necesitan ningun tipo de
permiso de frecuencia y les afecta la lluvia, la humedad, la niebla,...
d) Laser:
El principal problema que tienen es que no poseen un radio de accion
muy grande y le afecta mucho la niebla y la humedad.
4. TOPOLOGIA
La topologia es la disposicion de los equipos que forman una red.
Hay 2 tipos de topologias:
a) Fisica
b) Logica
La "Fisica" es el modo de conectar unos equipos con otros (tipo de
cableado, ...). La "Logica" se refiere a la forma de conectar los
equipos en cuanto a software (sistema operativo); cada S.O. utilizara
una forma.
La topologia va a afectar al coste de cableado, al rendimiento global
de la red, a las expansiones de la red y al efecto que un fallo de
un equipo pueda tener en el sistema.
Tipos:
a) Bus d) Arbol
b) Estrella e) Malla
c) Anillo f) Hibridas
Nota: no voy a comentar nada acerca de los tipos de topologias. Si deseas
mas infomacion sobre esto: http://www.undersec.com/sjfproject
5. DETECCION Y CORRECCION DE ERRORES
* Deteccion de errores:
La pérdida de información es el hecho en que se emite una información
y no coincide con la infromación recibida.
- Métodos de detección de errores:
Mediante la información redundante se puede comprobar si se han
cometido errores en la transmisión. Esta información adicional se
envia junto con la señal.
Hay 3 métodos:
a) Paridad simple (par o impar)
b) Paridad de bloque (par o impar)
c) Redundancia cíclica (CRC)
Los métodos de paridad se basan en transmitir junto con la información
unos bits (bits de paridad), que permiten comprobar si la información
ha llegado correctamente al receptor.
a) Paridad simple:
Después de cada secuencia de bits, se transmite 1 bit de paridad. El
cálculo de este bit se hace realizando el X-OR de los bits de
información consigo mismo y el resultado dará la paridad (0 ó 1).
Ej: 0011011
0011011
0011011
--------------
0000000
El bit de paridad es 0, resultando: 00110110
Paridad par: si el número de unos es par, el resultado del X-OR es 0.
Si es impar, el resultado es 1.
Paridad impar: si el número de unos es par, el X-OR es 1. Si es impar,
el resultado es 0.
Generalmente, en las transmisiones síncronas se usa la paridad par y
en la asíncronas, la impar. Tanto el emisor como el receptor tienen
que estar de acuerdo con el método de detección a usar.
b) Paridad de bloque:
Es un caso especial de la paridad simple y puede se par o impar. Se
trata de establecer los bits que se van a transmitir por bloques. Se
va estableciendo un bit de paridad por fila y otro por columna. Además
existe un bit de checksum, que es la intersección de la fila con la
columna.
Ej: Info. a enviar: 00110,01010,11001,11111
0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 0
1 1 0 0 1 1
1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 0 0
La ultima fila y columna se han obtenido haciendo un X-OR.
El 0 de la esquina derecha inferior es el bit de checksum (conjunto
de bits de paridad de todo el bloque)
Los bits de paridad de columna se envían l final de la transmisión.
Todos los bits que se calculan se llaman "bits de paridad".
El receptor al recibirlos, vuelve a calcular los bits de paridad y los
compara con los bits de paridad que envió el emisor. Si no coinciden,
es que hay un error, incluso se puede localizar el bit que ha fallado
y corregirlo.
c) Redundancia cíclica (CRC)
Consiste en mandar junto con el mensaje una secuencia con información
redundante (info. adicional), la cual, va a permitir la detección de
errores.
Hay 3 procedimientos para llevar a cabo la CRC:
a) Aritmética módulo 2
b) Polinomio
c) Lógica digital
En cualquiera de los 3 casos, el emisor tiene un bloque de "k" bits
que quiere transmitir. El FCS (Secuencia de Comprobción de Trama) va a
generar una secuencia de "n" bits, de manera que al unirla con el
mensaje sea divisible por algún número predeterminado. El receptor
recibe la trama con los bits de comprobación, la divide por el nº
predeterminado y si el resto es 0, se supone que no ha habido errores
en la transmisión.
a) Aritmética módulo 2
Utiliza sumas binarias pero sin "acarreo", es decir, que utiliza la
suma como si se tratara de un X-OR. Igual pasa con la resta.
T - Trama (k+n bits)
M - Mensaje (k bits)
F - FCS (n bits)
P - Patrón (n+1 bit)
El objetivo es que cuando el receptor haga T/P, el resto sea 0.
Ejemplo: (se hace un X-OR)
M: 10111
FCS: 101
10111000
101
-------------------
10111101
T: 10111101
Procedimiento para calcular el FCS:
T=2^n * M + F
(2^n * M)/P = Q + R/P
Tras una serie de deducciones de formulas, nos quedamos con la
siguiente:
T/P = Q «« Sirve como trama de chequeo
b) Polinomio:
Todos los parámetros (T,F,M,...) se expresan como polinomios.
Ejemplo:
M - 1010001101
P - 110101
M(x) = x^9 + x^7 + x^3 + x^2 + 1
P(x) = x^5 + x^4 + x^2 + 1
El polinomio x^16 + x^12 + x^5 + 1 es usado en la norma CCITT, que
dicta todas las normas de comunicaciones.
c) Lógica digital
Se trata del mismo método que el de polinomio pero con lógica digital.
* Correccion de errores
a) En el destintrio
b) Por retransmisión
a) En el destinatario
Una vez que el destinatario detecta que hay errores en la transmisión,
se encarga mediante la información redundante de modificar los bits
erroneos recibidos. Este método se llama también "corrección hacia
adelante".
El código más importante es el de "Hamming", que sirve para la
detección y corrección de errores, pero tiene una limitación del
número máximo de bits que puede corregir en cada palabra y por ello,
el emisor y el receptor se ponen de acuerdo en el número de bits que
puede haber en cada palabra.
Los códigos de Hamming son distintos según el nº de bits erroneos que
pueden ir en cada palabra y son seguros en un porcentaje muy alto.
b) Por retransmisión
Este método es el más usado en la mayoria de los protocolos. Cuando el
receptor detecta un error, pide al emisor que retransmita el mensaje.
Para poder usar este método, la comunicación debe ser bidireccional.
Tipos:
- Envio y espera: el emisor envía bloques de información al receptor
secuencialmente. Esta forma de retransmisión es lenta pero segura.
- Envio continuo: el mensaje se fracciona en pequeños bloques que se
numeran y se envian secuencialmente al receptor. Cuando el emisor
detecta un bloque erroneo, manda una información al emisor indicándole
en número de bloque que es incorrecto y entonces el emisor envía ese
bloque otra vez ó envía ese bloque y todos los que le siguen.
6. MODULACION
La modulacion consiste en enviar una señal que no es adecuada para
transmitirse por un medio concreto a traves de otra señal que si
es adecuada para ese medio.
La señal portadora es la que lleva la informacion que no se puede
transmitir por el medio y la señal moduladoras es la que permite
transmitir la señal por ese medio.
************* ******
* MODULADOR *============* DM * ------> i(t)
************* ******
^ ^ ^
i(t) ^ s(t)
p(t)
DM: demodulacion ; p(t): portadora ; i(t): informacion
Tanto la señal portadora como la moduldora pueden ser analogicas
o digitales.
Tipos de modulacion:
| - Lineal
Clasificacion general: | - Pulsos o Impulsos
(*) | - Codificada
(*) Dependiendo de la señal a transmitir y del medio por el cual
vamos a transmitir
/ - Mod. en Amplitud -> AM
| Moduladora analogica: - Mod. en Frecuencia -> FM
| - Mod. en Fase -> PM
|
Portadora analogica: | - Mod. en Amplitud -> ASK
| Moduladora digital: - Mod. en Frecuencia -> FSK
\ - Mod. en Fase -> PSK
/
| - Mod. en Amplitud por Pulsos -> PAM
| - Mod. en Posicion por Pulsos -> PPM
Portadora digital: | - Mod. en Duracion por Pulsos -> PDM
| - Mod. por Codificacion de Impulsos -> ICM
\
