1 nivel fisico

Universidad Carlos III de MadridDpto. de Ingeniera Telemtica

Ingeniera de Telecomunicaciones. Curso Telemtica.

Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella 1

TEMA 1TEMA 1NivelNivel FsicoFsicoNivelNivel FsicoFsico

Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno NovellaProf. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella

ndice

IntroduccinCodificacin de datosModos de transmisinEjemplo de protocolo de nivel fsico

Nivel Fsico 1

Medios de TransmisinSistemas de cableado estructurado e ICT

Nivel Fsico: Introduccin

N1 de OSI, funciones: Aspectos Mecnicos y Aspectos Elctricos/pticos del

medio y conectores Aspectos Funcionales y de Aspectos de Procedimiento

Resumiremos: Tcnicas de codificacin de la informacin a transmitir

Nivel Fsico 1

sobre la seal electromagntica utilizada Modos de transmisin: dnde empieza/acaba la

informacin transmitida? Medios fsicos de transmisin

Protocolos de N1: RS-232, ADSL nivel 1, ... Sistemas de Cableado Estructurado (SCE)

Codificacin de Datos

Nivel Fsico 1

Introduccin Tipos de codificaciones

Datos digitales/ Seales digitales Datos digitales/ Seales analgicas Datos analgicos/ Seales digitales Datos analgicos/ Seales analgicas

Codificacin de datos: Introduccin

Diferenciar DATOS analgicos o digitales de SEALES analgicas o digitales

Transmisin digital = seal digital9 Una fuente (analgica o digital) g(t) se codifica en una

seal digital x(t)

Nivel Fsico 1

9 La forma de x(t) depender del tipo de codificacin Transmisin analgica = seal analgica

9 Se dispone de una seal portadora de frecuencia constante y compatible con el medio de transmisin

9 Modulacin: codificar datos de una fuente en una seal portadora de una determinada frecuencia f

9 Las seal de entrada m(t) (analgica o digital) se denomina seal banda-base y la seal de salida s(t) se denomina seal modulada

Codificacin de datos: Introduccin

CODECInformacin

Analgica

Seal Analgica

Seal Digital

Nivel Fsico 1

CODECTlf. digital

Analgica

Informacin Digital Transmisor

DigitalMDEM

Telfono normal




Nivel Fsico:Nivel Fsico:Modos de TransmisinModos de TransmisinModos de TransmisinModos de Transmisin

Modos de transmisin

Emisor y receptor deben conocer la velocidad, duracin y espaciamiento: sincronizacin Sincronizacin orientada a bit: Conocer el comienzo y el

final de un bit Sincronizacin orientada a carcter: Conocer el

comienzo y el final de cada carcter

Nivel Fsico 1

comienzo y el final de cada carcter Sincronizacin orientada a bloque: Conocer el comienzo

y el final de unidades de datos de ms de una carcter

2 formas de resolver la sincronizacin: Transmisin asncrona Transmisin sncrona

Transmisin asncrona

Se envan pequeos bloques de bits y se sincronizan al principio de cada bloque (transmisin comienzo y parada)

Orientada a carcter (de entre 5-8 bits) Requerimientos de sincronizacin modestos Sobrecarga alta

Solucin: Bloques ms grandes mayor prob de error

Nivel Fsico 1

Solucin: Bloques ms grandes mayor prob. de error y de requerimientos de sincronizacin

1111....001000001100100001010010000111....1111Ocioso OciosoCarcter A B C

Inicio Fin Inicio InicioFin Fin

En este caso: sobrecarga de 2/10

Transmisin sncrona

Dos alternativas: Uso de lnea de reloj adicional Uso de cabeceras fijas de sincronizacin

Dos tipos Transmisin sncrona orientada a carcter

Nivel Fsico 1

9 Bloque de datos tratado como secuencia de caracteres9 Se usa carcter SYN para sincronizacin

Transmisin sncrona orientada a bit9 Bloque de datos tratado como una secuencia de bits9 Flag: patrn de 8 bits usado para sincronizar

Trama = flag prembulo + datos + flag final Incurre en mucha menos sobrecarga

Nivel Fsico: Nivel Fsico: EjemplosEjemplosEjemplosEjemplos

INTERFAZ RS-232

EIA RS-232 / UIT-T V.24Protocolo de interfaz entre terminal DTE (equipo terminal de datos) mdem DCE (equipo terminacin del circuito de datos)

Especificaciones: Mecnicas:

Nivel Fsico 1

9 25 pines segn ISO 2110: ver esquema9 Normalmente slo se usan 9 pines

Elctricas: sealizacin DTEDCE NRZ-L 1 binario--> < -3 volts 0 binario--> > +3 volts

Funcionales: indica los circuitos (datos, control, temporizacin y tierra) conectados a cada una de las patillas

Procedimiento: secuenciacin de los diferentes circuitos en una aplicacin




INTERFAZ RS-232

Ejemplo de utilizacin

Nivel Fsico 1

INTERFAZ RS-232 Asignacin de terminales de contacto (pines)

en DTE

Nivel Fsico 1

INTERFAZ RS-232

Ordenador Peticin de envo (4)Recepcin de datos (3)

Transmisin de datos(2)

Tierra de proteccin (1)

Asignacin de algunos terminales de contacto (pines)

Nivel Fsico 1

Ordenadoro

terminal(DTE)

Mdem(DCE)

...DTE preparado (20)

...

Detec.de seal recib.(8)

DCE preparado (6)

Preparado para enviar(5)

Seal de tierra (7)

INTERFAZ RS-232

Algunos Circuitos de Intercambio en V.24/EIA-232

Seal de tierra (102): pin 1

Transmisin de datos (103): pin 2

Recepcin de datos (104): pin 3

Peticin de envo RTS (105): pin 4

Nivel Fsico 1

( ) p

Preparado para enviar CTS (106): pin 5

DCE preparado (107): pin 6

DTE preparado (108.2): pin 20

Indicador de llamada (125): pin 22

Detector de seal recibida (109): pin 8

INTERFAZ RS-232

EJEMPLO de llamada (RDSI): 1/3

Nivel Fsico 1

INTERFAZ RS-232 EJEMPLO de llamada (RDSI): 2/3

Nivel Fsico 1




INTERFAZ RS-232 EJEMPLO de llamada (RDSI): 3/3

Nivel Fsico 1

INTERFAZ RS-232 EJEMPLO DE MODEM NULO: DTEs conectados directamente (sin DCEs)

Ambos DTE creen que estn conectados a un DCE

Conexionado especial

Nivel Fsico 1

Conexionado especial

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Loop) ADSL define un nivel fsico que emplea

multiplexacin en frecuencia (FDM) 256 canales de 4 KHz repartidos entre el upstream y el

downstream Un splitter separa las seales de baja frecuencia

(telefona) de las de alta (datos)

Nivel Fsico 1

(telefona) de las de alta (datos)

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Loop)

PBX

POTSanalgico: 4 KHz

Nivel Fsico 1

Splitter Splitter

MdemADSL

ATM

DSLAMBucle local del abonado

(par trenzado)

upstream < 1 Mbps

downstream < 8 Mbps

Central TelefnicaAbonado

Nivel Fsico: Nivel Fsico: Medios de TransmisinMedios de TransmisinMedios de TransmisinMedios de Transmisin

Medios de transmisin

Medios guiados Par trenzado Cable coaxial

Transmisin en banda base Transmisin en banda ancha

Fib i

Nivel Fsico 1

Fibras pticas

Medios no guiados Microondas Ondas radio Infrarrojos




Medios de Transmisin: Par trenzado

2 hilos de cobre enrollados Se reducen las interferencias

electromagnticas Torsin entre:

9 1 vuelta/7cm (en calidad)9 2 vueltas/cm (en + calidad)

Nivel Fsico 1

Hilos de 0.2 - 0.4 mm de dimetro

Distancias de varios Km sin amplificar seal

Generalmente varios pares se apantallan juntos en tubos de PVC

Medios de Transmisin: Par trenzado Se pueden usar para:

Transmisin analgica (repetidores cada 5-6 Km) Transmisin digital (repetidores cada 2-3 Km)

Ancho de banda depende del calibre y la distancia Pueden obtenerse hasta 100 Mb/s en distancias cortas

Tipos bsicos: UTP (Unshielded Twisted Pair): No apantallado

9 Distintas categoras: Cat3 soporta hasta 16Mb/s, Cat4 hasta 20 Mb/s, Cat5 hasta 100 Mb/s, Cat6 hasta 1 Gb/s... !Cat7!

Nivel Fsico 1

9 4 pares de cables FTP (Foil Twisted Pair) o ScTP (Screened Twisted Pair): UTP con

apantallado general9 Menos interferencias y mayor velocidad de transmisin

STP (Shielded Twisted Pair): Par apantallado9 Doble apantallamiento + gruesos y rgidos9 Slo tiene 2 pares

Aplicaciones LANs: Categora 3, 5, 5e y 6 UTP Seal telefnica analgica y digital: bucle de abonado

Medios de Transmisin: Cable coaxial

2 conductores concntricos (Cu ,Al, ...) Buena combinacin entre gran ancho

de banda e inmunidad al ruido Transmisin en banda base

Empleado para transmisin digital Cables de 50 Aprox 1-2Gb/s en cables de 1 Km

Nivel Fsico 1

p Transmisin en banda ancha

Usado para transmisin analgica Cables de 75 Cableado estndar para televisin

por cable El cable se divide en varios

canales, alguno para transmitir datos digitales

Medios de Transmisin: Fibra ptica

Pulsos de luz transmitidos por fibra de slice Fuente de luz - Medio de transmisin - Detector

La luz se refracta singulo_incidencia > valor_crtico (v)v=f(n), n ndice de refraccin

Aplicaciones1 2 3

1 2 3

Nivel Fsico 1

Transmisin a larga distancia 9 En telefona, una fibra puede contener 60.000 canales

Transmisin metropolitana para enlaces cortos de entornos de 10 km sin repetidores 9 P.ej. capacidad de aprox. 100.000 conversaciones por fibra

Acceso a reas rurales para 50 a 150 km 9 P.ej. capacidad de aprox. 5000 conversaciones por fibra

Bucles de abonado avanzados FTTB/FTTH LAN de alta velocidad: Gigabit Ethernet

Tipos de fibras ndice de escala

Multimodo Monomodo

Medios de Transmisin: Fibra ptica

Nivel Fsico 1

Fibras multimodo de ndice gradual

Medios de Transmisin: No Guiados Radiocomunicacin:

Espacial Terrenal

Superposicin de informacin transmitida en portadora Tipos de transmisin inalmbrica

Omnidireccional

Nivel Fsico 1

Direccional




Medios de Transmisin: No Guiados

Ondas electromagnticas para comunicaciones

Microondas Muy direccionales Terrestres o por satlite

BANDAS DE FRECUENCIAS

300-3000KHzMF30-300KHzLF

3-30KHzVLFFrecuenciaSmbolo

Nivel Fsico 1

Ondas radio: 30 MHz - 1 GHz Omnidireccionales

Infrarrojos: Reflexin directa 3 1011 - 2 1014 Hz. 300-3000GHz

30-300GHzEHF3-30GHzSHF

300-3000MHzUHF30-300MHzVHF

3-30MHzHF300-3000KHzMF

Medios de Transmisin: No Guiados

Nivel Fsico 1

Nivel Fsico:Nivel Fsico:Sistemas de Cableado Sistemas de Cableado Estructurado e ICTEstructurado e ICT

Evolucin

Hasta los 80s los sistemas de cableado estaban ligados a las soluciones de red suministradas por los distintos fabricantes

Escenario basado en mltiples soluciones propietarias cerradas e incompatibles entre

Nivel Fsico 1

propietarias cerradas e incompatibles entre s.

Distintos tipos de LAN -> distintos tipos de sistemas de cableado.

Poca flexibilidad de reconfiguracin, distintos mecanismos de gestin y explotacin.

Evolucin (II)

En los 90 surgen los Sistemas de Cableado Estructurado (SCE)

Objetivo: crear una plataforma multiprotocolo que permita independizar el cableado de los sistemas

Nivel Fsico 1

cableado de los sistemas hardware/software que soporta

SCE: infraestructura y mtodo de organizacin de la distribucin de terminales de comunicacin en un rea mediante una topologa fsica de estrella jerrquica

Caractersticas de un SCERequisitos de Usuario

Puesto de TrabajoCaractersticas

de un SCE

Multifuncionalidad

Independencia de Proveedor

Movilidad

Capacidad de Integracin

Basado en Estndares

Flexibilidad de Interconexin

Nivel Fsico 1

Cambio de necesidades Dinmico

Ubicuidad

Ausencia de errores o averias

Capacidad de ampliacin y reconfiguracin

Administrable

Posibilidad de Alta Densidad de Cableado

Fiable

Flexibilidad para satisfacer necesidades actuales y futuras




Estandares Internacionales Electrical Industries Association/Telecommuni-

cations Industries Association EIA/TIA 568A (1994).

International Standarization Organization/Inter. Electrotechnical Comission ISO/IEC 11801 (1994). Adoptado por CENELEC (Comit Europeo de Normalizacin Elctrica) EN 50173 con ligeras

Nivel Fsico 1

) gvariantes.

Especifican: Tipos de cables a utilizar Distancias entre armarios/cuadros de distribucin Distancias entre armarios/cuadros de distribucin y las

tomas de usuario situadas en reas de trabajo.

Arquitectura de un SCE

Elementos funcionales Distribuidor de Campus (DC) Cable backbone de campus Distribuidor de Edificio (DE)

C bl B kb d Edifi i V ti l

Nivel Fsico 1

Cable Backbone de Edificio o Vertical Distribuidor de Planta (DP) Cable Horizontal Punto de Transicin (PT) Toma de Usuario o Roseta (TU)

Elementos Funcionales

REPARTIDORDE PLANTA

ROSETA

CABLEHORIZONTAL

CABLE DE EQUIPO DE USUARIO

Nivel Fsico 1

DISTRIBUIDORDE CAMPUS

DISTRIBUIDORDE EDIFICIO

CABLE DE CAMPUS

CABLE VERTICAL

Subsistemas de cableado

Subs. de Campus, constituido por DC y cableado de campus hasta los distribuidores de edificio. Permite la interconexin de las redes de los distintos edificios del campus y/o con los sistemas centrales.

Subs Verticales o de Edificio constituido por el

Nivel Fsico 1

Subs. Verticales o de Edificio, constituido por el DE y cableado backbone de edificio hasta los diferentes DP. Columna vertebral de las comunicaciones de edificio.

Subs. Horizontal, constituido por el DP y el cableado horizontal, as como el conjunto de tomas de usuario en dicha planta. Permite las comunicaciones de los distintos usuarios con el cableado vertical.

Componentes de un SCE

Cables:Cable balanceado: uno o ms pares metlicos

simtricos. Los ms habituales son:9 STP: totalmente apantallados. (150 )9 UTP: no apantallados. (100 )

Nivel Fsico 1

p ( )9 FTP: con apantallamiento global. (120 )9 FTP y UTP se clasifican en categorias en funcin

de su rendimiento y caractersticas de transmisin.Cable de F.O. MultimodoCable de F.O. Monomodo

Categorias de Cables de UTP/FTP

Categora Caractersticas de transmisin especificadas hasta: Flujo soportado

1 y 2 - Voz y Datos de baja velocidad

3 16 MHz 10 Mbps

Nivel Fsico 1

3 16 MHz 10 Mbps

4 20 MHz 16 Mbps

5 100 MHz 155 Mbps

6 250 MHz 1 Gbps




Distribuidores (repartidores): que permiten la interconexin entre un conjunto de cables entrantes y salientes. La interconexin se realiza mediante paneles de distribucin utilizando latiguillos. Los distribuidores estn interconectados entre s segn una arquitectura

Elementos de Interconexin

Nivel Fsico 1

interconectados entre s segn una arquitectura jerrquica.

Tomas de usuario (rosetas) : La ms habitual utiliza conectores hembra RJ-45 (equivalente a la toma telefnica RJ-11 con ligeras modificaciones mecnicas).

Conectores: UTP, FTP: RJ-45 F.O.: SC, ST

SCST

RJ-45 RJ-11

Gestin de Cableado

Mtodo de etiquetado de cables y rotulacin de armarios de distribucin y resto de componentes para su identificacin

Herramientas de prueba y verificacin de

Nivel Fsico 1

Herramientas de prueba y verificacin de cables (reflectmetros, ecmetros)

Registros de configuracin y conexionado, de instalacin y modificaciones, etc.

Programas de gestin: registro de infraestructura y ocupacin.

Especificacin de Subsistemas Longitud de Cableado

Subsistema Long. Mx. Cableado Otras limitaciones

Horizontal 90 m 100 m mx., incluyendo latiguillo DP,cable terminal usuario y cableequipamiento.

10 m mx. para los tres cablesanteriores

5 m mx. para el latiguillo

Nivel Fsico 1

p gVertical 500 m

Campus 1.500 m

20 m mx. para latiguillos dedistribuidor de edificio/campus

30 m mx. para cables deequipamiento

Backbone(vertical+campus)

2.000 m Posibilidad de ampliacin con F.O.monomodo: El mximo contempledoes de 3.000 m.

Especificacin de Subsistemas (II)

Subsistema Tipo de Cable Uso recomendado

Horizontal Balanceado 1 toma / 10m2 2 o 4 pares Al menos 2 tomas /usuario

F.O. Para necesidades especficas

Tipo de Cableado

Nivel Fsico 1

Vertical Balanceado Voz y datos de baja y mediavelocidad

F.O. Datos a media y baja velocidadCampus F.O. Mayora de escenarios

Balanceado Para necesidades especficas (PBX)

Especificacin de Subsistemas (III)

Tipo Enlace/Aplicacion Aplicaciones Cables que puedensoportarlo

A Voz y Datos a BajaVelocidad

100 KHz sobre cable metlico

B Media Velocidad 1 MHz sobre cable metlico

Especificacin de enlaces

Nivel Fsico 1

C Alta velocidad 16 MHz sobre cable metlico

D Muy Alta velocidad 100 MHz sobre cable metlico

Clase ptica Velocidades altas/muyaltas

Sobre F.O. ancho de banda noes un factor limitante

Especificacin de Subsistemas (IV)

Tipo Enlace/Aplicacion Clase de Aplicacin/EnlaceA B C D ptica

UTP/FTP (cat 3) 2000 m 500 m 100 m *

UTP/FTP (cat 4) 3000 m 600 m 150 m**

UTP/FTP (cat 5) 3000 m 700 m 160 m** 100 m *

Longitudes Mximas de Enlaces

Nivel Fsico 1

UTP/FTP (cat 5) 3000 m 700 m 160 m 100 m

STP 3000 m 1000 m 250 m** 150 m

F.O. multimodo 2000 m

F.O. monomodo 3000 m***

* Los 100 m incluyen 10 m para latiguillos, cables de usuario y equipamiento** Para distancias superiores a 100 m consultar especificaciones de los estndares LAN*** 3000 m es una limitacin del estndar, no del medio fsico que podra llegar a 60 Km.




Precableado de Edificios Disponibilidad dentro del edificio de zonas

adecuadas para ubicacin de electrnica de red(hubs, routers, PBX,...).

Disponibilidad de canalizaciones para cableado vertical y horizontal (falso techo, suelos tcnicos, canaletas, etc.) compartimentada para albergar cableado de

Nivel Fsico 1

compartimentada para albergar cableado de voz, datos y energa elctrica y con suficiente anchura para facilitar ampliaciones futuras.

El trazado de la red de canalizaciones debe garantizar que el acceso desde cualquier puesto de trabajo sea inferior a 1 m.

Disponibilidad de una red de tierras adecuada.

Canalizacin de Campus

Nivel Fsico 1

. . . . . . . . . .

Edificio_1 Edificio_2 Edificio_n

UTP

HubsHubs

Switch Ethernet Hubs

Nivel Fsico 1

Centro de Comunicaciones

Galera Multiservicio

Fibra Optica

Switch Ethernet

Conmutador ATM

Router

Hub ethernet

. . . . . . . . . .

Edificio_1

Repartidor Voz

Edificio_2 Edificio_3

Nivel Fsico 1

Centro de Comunicaciones

Galera Multiservicio

Mangueras de pares UTP

PBX

Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones (ICT)

Intenta extender las redes de acceso de los operadores al interior de los edificios

Deben permitir la captacin, adaptacin y distribucin (o permitir la instalacin posterior) de:

Nivel Fsico 1

Radio y Televisin (RTV) Terrestre y Satlite Telefona Bsica (TB) RDSI Servicio de Telecomunicaciones por Cable (TLCA)

Normativa obligatoria para edificios de nueva construccin (10 Marzo 1999) Proyecto tcnico visado por el Colegio de Ingenieros de

Telecomunicacin

Normativa ICT

Real Decreto-Ley 1/1998, de 27 de febrero Define el marco legislativo

Real Decreto 279/1999, de 22 de febrero Reglamento Regulador y Tcnico

Nivel Fsico 1

Orden Ministerial del 26 de Octubre de 1999 Modelos de Proyecto Tcnico, Certificados y

Boletines de Instalacin

Disposiciones posteriores




Elementos de Interconexin de las ICT

Dominios o Zonas donde se ubican las ICT Dominio Pblico Dominio de la Comunidad Dominio del Usuario

Punto de Interconexin o de Terminacin de Red (PI PTR)

Nivel Fsico 1

( ) Separacin Dominios Pblico/Comunidad

Punto de Distribucin (PD) Uno en cada planta del inmueble

Punto de Acceso a Usuario (PAU) Separacin Dominios Comunidad/Usuario

Base de Acceso al Terminal (BAT) Tomas de usuario

Redes de las ICT

Redes de Alimentacin Los operadores ofrecen Servicios de

Telecomunicaciones, a travs del Dominio Pblico, en el PI donde empiezan las ICT

Red de Distribucin

Nivel Fsico 1

Une el PI con los PD de cada planta del inmueble

Red de Dispersin Dentro de cada planta, une el PD con los PAU

de cada domicilioRed de Interior de Usuario

Une el PAU con los BAT

ICT para Inmuebles

Nivel Fsico 1

ICT para Viviendas Unifamiliares

Nivel Fsico 1

Recintos de las ICT

Arqueta de Entrada (AE) Registros de Enlace (RE) Recinto de Instalaciones de Telecomunicaciones Inferior

(RITI) Registro Principal (RP): PI PTR Equipamiento servicios TB + RDSI y TLCA

R i t d I t l i d T l i i S i

Nivel Fsico 1

Recinto de Instalaciones de Telecomunicaciones Superior (RITS) Equipamiento de Cabecera (Servicios RTV)

Recinto de Instalaciones de Telecomunicaciones nico (RITU) = RITI + RITS

Registros Secundarios (RS): PD Registros de Paso (RP) Registros de Terminacin de Red (RTR): PAU Registros de Toma: BAT

Canalizaciones de las ICT

Canalizacin Externa: Redes de Alimentacin Arqueta Entrada - Registro Enlace

Canalizacin de Enlace Inferior Registro Enlace - RITI

Canalizacin de Enlace Superior

Nivel Fsico 1

Antenas RTV - RITS Canalizacin Principal: Red de Distribucin

RITI - Registros Secundarios - RITS Canalizacin Secundaria: Red de Difusin

Registros Secundarios - RP - Registro Terminacin Red Canalizacin Interior de Usuario: Red Interior

Registro Terminacin Red - RP - Registros de Toma




Recintos y Canalizaciones de las ICT

Nivel Fsico 1

1 nivel fisico

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