Apoyos Módulo I
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Redes INivel FísicoConceptos GeneralesMedios de Transmisión
Adaptado del Material del Dr. Juan A. Nolazco
y de los libros de Tanenbaum y Stallings.
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Señal Análoga
Es continua en tiempo y en amplitud
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Señal digital
Es continua en tiempo y discreta en amplitud.
Ventajas Mayor inmunidad al ruido La señal es exacta Permite discreción y corrección de errores
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Representación de una señal
En el tiempoEn frecuencia (espectro)
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Representación de una señal
Amplitud, período, frecuencia y fase
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Series de Fourier
La serie de fourier para una señal periódica está dada por :
Tf
donde
nftanftsenactgnn
nn
1
)2cos()2(2
1)(
11
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Series de Fourier
Las amplitudes están dadas por:
)()(2
)()2cos()(2
)()2()(2
0
0
0
tdtgT
c
tdfttgT
b
tdftsentgT
a
T
n
T
n
T
n
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Series de Fourier
Ejemplo:
http://www.jhu.edu/~signals/fourier2/index.html
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Ejemplo
Armónicas de una señal
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EjemploPrimera y seguna armónica
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EjemploMás armónicas
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Razon de datos
Se define como la cantidad de bits (bytes) que se pueden transmitir por un medio en una unidad de tiempo (generalmente segundos).
También se le conoce como velocidad de transmisión.
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Algunas cosas importantes ...
Unidad mínima de transmisión : bit1 byte = 8 bits1 megabit=1,000,000 bits = 106 bits
La velocidad de las lineas se mide en megabits no en megabytes.
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Ejemplo
¿Cuál es la razón de datos que necesita una aplicación que requiere transferir 5 megabytes cada minuto?
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Ejemplo
Si en un enlace computacional se requiere enviar dos aplicaciones con los siguientes requierimientos:
APLICACIÓN 1: Transferencia de imágenes de video cada minuto. La resolución de la imagen de video es de 512*512 pixeles. Cada pixel utiliza un byte para diferenciar entre 256 tonos de gris.
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Ejemplo
APLICACIÓN 2: Acceso a una base de datos cada 5 minutos. En cada acceso se transfieren 2 archivos de 2 Megabytes promedio.
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Capacidad de un canal
Se define como la razón de datos máxima que se puede transmitir en un canal.
Depende del ancho de banda del canal.
Ancho de banda: es el rango de frecuencias (armónicas) que permite el canal.
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Atenuación
Es la disminución en magnitud y fase, o potencia y fase, que sufre una señal senoidal al pasar por un sistema.Es la razón de la potencia de entrada contra la potencia de salida.Las amplitudes de las armónicas que componen las señales se transmiten sin atenuación desde 0 hasta fc (frecuencia de corte).
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Cálculo de la capacidad máxima de un canal (Teorema de Nyquist)
Canal sin ruido
tasa de datos máxima= 2Hlog2V bits/seg
DondeH es el ancho de banda (Hz)V es el número de niveles de la señal discreta
log2(x)=)2(log
)(log
10
10 x
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Cálculo de la capacidad máxima de un canal (Teorema de Shannon)
Canal con ruido
tasa de datos máxima= Hlog2(1+S/N) bits/seg
DondeH es el ancho de banda (Hz)S/N es la relación señal a ruido en decibeles (dB)10log10 S/N =dB
Una relación S/N de 10 es igual a 10 dB, una relación de 100 es igual a 20db, una relación de 1000 es igual a 30 db y así sucesivamente.
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Ejemplo
¿Cuá es la razón de datos máxima de un canal telefónico si solo se utilizan señales binarias?
Ancho de banda del canal =3KHz
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Ejemplo
¿Cuál es la razón de datos máxima de una canal telefónico para una S/R de 30dB ?
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Medios de Transmision
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Medios de transmisión
Par trenzado UTP (unshielded twisted pair)
Categoría 3 (16 MHz) Categoría 4 (20 MHz) Categoría 5 (100 MHz)
STP (shielded twisted pair)
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Medios de transmisión
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Medios de transmisión
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Medios de transmisión
Cable coaxial 50 ohms banda base
(transmisión digital)
75 ohms banda ancha ( transmisión
analógica)
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Medios de transmisión
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Medios de transmisión
Fibra óptica Fibra multimodal
Varios rayos se utilizan para transmitir. Debido a que éstos pueden rebotar en distintos ángulos.
Fibra monomodalLa luz no puede rebotar y viaja en línea recta.
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Medios de transmisión
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Medios de transmisión
Par tenzado Cable coaxial
Fibra óptica
Materia prima
Cobre Cobre Arena
Señales Digitales o Análogas
Digitales o Análogas
Digitales
Ancho de banda
Valores típicos:4MHzDepende del diámetro del cobre y separación de los pares
Valores típicos:500MHzDepende del diámetro del cobre y del diámetro del blindaje interior.
Valores típicos:1 a 100 THz
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Medios de transmisiónPar tenzado Cable
coaxialFibra óptica
Tiempo de propagación
5.13 nseg/metro
4.33 nseg/metro
5.33 nseg/metro
Interferencia
Electromagnética y crosstalk
Electromagnética
Nada
Atenuación(db/km)
6 6 0.2 –0.6
Onda Eléctrica Eléctrica Luz
Comentario UTP y STPDos cables en paralelo forman una antena
Menor vulnerabilidad a la interferencia electromagnética que el par trenzado
MonomodalMultimodal
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Ejemplo
Se renta un cable de 1MHz para la transmisión de datos en una línea terrestre de 2000m que utiliza cable coaxial.
El costo por mes del enlace es de $100, 000
Si el enlace solamente se utiliza para transmitir archivos de 1 Mbytes cada 10 minutos.
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Ejemplo
¿cuál es el tiempo de atraso?¿cuál es la capacidad si la S/R es de 30dB?
Si se transmite todo el archivo continuamente: ¿cuál sería el tiempo de transmisión? ¿cuál es la razón de datos de la aplicación? ¿cuál es el costo por byte de la aplicación?