Redes INivel FísicoConceptos GeneralesMedios de Transmisión

Adaptado del Material del Dr. Juan A. Nolazco

y de los libros de Tanenbaum y Stallings.

Señal Análoga

Es continua en tiempo y en amplitud

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

Representación de una señal

En el tiempoEn frecuencia (espectro)

Representación de una señal

Amplitud, período, frecuencia y fase

Series de Fourier

La serie de fourier para una señal periódica está dada por :

Tf

donde

nftanftsenactgnn

nn

1

)2cos()2(2

1)(

11

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

Series de Fourier

Ejemplo:

http://www.jhu.edu/~signals/fourier2/index.html

Ejemplo

Armónicas de una señal

EjemploPrimera y seguna armónica

EjemploMás armónicas

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.

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.

Ejemplo

¿Cuál es la razón de datos que necesita una aplicación que requiere transferir 5 megabytes cada minuto?

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.

Ejemplo

APLICACIÓN 2: Acceso a una base de datos cada 5 minutos. En cada acceso se transfieren 2 archivos de 2 Megabytes promedio.

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.

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).

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

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.

Ejemplo

¿Cuá es la razón de datos máxima de un canal telefónico si solo se utilizan señales binarias?

Ancho de banda del canal =3KHz

Ejemplo

¿Cuál es la razón de datos máxima de una canal telefónico para una S/R de 30dB ?

Medios de Transmision

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)

Medios de transmisión

Medios de transmisión

Medios de transmisión

Cable coaxial 50 ohms banda base

(transmisión digital)

75 ohms banda ancha ( transmisión

analógica)

Medios de transmisión

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.

Medios de transmisión

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

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

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.

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?