REDES DE TRANSMISIÓN DE DATOS

1. REDES DE TRANSMISIÓNDE DATOS (PARTE A) Elaborado por: García, Josué C.I: 19984107 Medina, Heidi C.I: 20702243 Profesor: Ing. Henry Romero Cuidad Guayana, Julio del 2011

2. SUMARIO REDES DE TRANSMISIÓN DE DATOS Definición Componentes de una Red Clasificación TÉCNICAS DE MULTICANALIZACIÓN TDM : Por División de Tiempo FDM: Por División de Frecuencia CDM: Por División de Código

3. SUMARIO MULTICANALIZACIÓN DE LOS CANALES TELEFÓNICOS JERARQUÍA DE LOS SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE DATOS SISTEMA TRONCAL T1 Estándares que lo rigen REDES DE ÁREA AMPLIA (WAN) Características y Facilidades de la WAN

4. Redes de Transmisión de Datos Definición Es el conjunto formado por los equipos, los medios físicos y lógicos que permiten la comunicación para compartir recursos e información entre diferentes usuarios a cualquier distancia que se encuentren.

5. Redes de Transmisión de Datos Componentes de una Red Estaciones de Trabajo Las redes están formadas por conexiones entre grupos de computadoras y dispositivos asociados que permiten a los usuarios la transferencia electrónica de información. La red de área Cable o Línea Telefónica Servidor local, representada en la figura, es un ejemplo de la configuración utilizada en muchas oficinas y empresas.

6. Servidor: Ejecuta el sistema operativo de red y ofrece los servicios de red a las estaciones de trabajo.

7. Estación de Trabajo: Cuando una computadora se conecta a una red, la primera se convierte en un nodo de la ultima y se puede tratar como una estación de trabajo o cliente.

8. Tarjetas o Placas de Interfaz de Red: Toda computadora que se conecta a una red necesita de una tarjeta de interfaz de red que soporte un esquema de red específico, como Ethernet por ejemplo. El cable de red se conectará a la parte trasera de la tarjeta.

9. Sistema de Cableado: Es el sistema constituido por cable utilizado para conectar entre sí el servidor y las estaciones de trabajo.

10. Recursos y Periféricos Compartidos: Incluyen los dispositivos de almacenamiento ligados al servidor, las unidades de discos ópticos, las impresoras, los trazadores y el resto de equipos que puedan ser utilizados por cualquiera en la red.

11. Redes de Transmisión de Datos • Niveles de Redes • El software de aplicaciones • El software de red • El hardware de red

12. - EL SOFTWARE DE APLICACIONES: Está formado por programas informáticos que se comunican con los usuarios de la red y permiten compartir información (como archivos, gráficos o vídeos) y recursos (como impresoras o unidades de disco).

13. - EL SOFTWARE DE RED: Consiste en programas informáticos que establecen protocolos, o normas, para que las computadoras se comuniquen entre sí. Estos protocolos se aplican enviando y recibiendo grupos de datos formateados denominados paquetes.

14. - EL HARDWARE DE RED: Está formado por los componentes materiales que unen las computadoras. Dos componentes importantes son los medios de transmisión que transportan las señales de los ordenadores (típicamente cables o fibras ópticas) y el adaptador de red, que permite acceder al medio material que conecta a los ordenadores, recibir paquetes desde el software de red y transmitir instrucciones y peticiones a otras.

15. Conexiones de Red Conexiones Físicas Están definidas por el medio empleado para transmitir la señal, por la disposición geométrica de los ordenadores (topología) y por el método usado para compartir información.

16. Conexiones de Red Conexiones Lógicas Son creadas por los protocolos de red y permiten compartir datos a través de la red entre aplicaciones correspondientes a ordenadores de distinto tipo.

17. Tendencias Futuras El uso extendido de ordenadores portátiles ha impulsado avances en las redes inalámbricas. - Las redes inalámbricas utilizan transmisiones de infrarrojos o radiofrecuencias para unir las computadoras portátiles a las redes. - Las LAN inalámbricas de infrarrojos sólo funcionan dentro de una misma habitación, mientras que las LAN inalámbricas de radiofrecuencias pueden funcionar a través de casi cualquier pared. - Las WAN inalámbricas emplean redes de telefonía celular, transmisiones vía satélite o equipos específicos y proporcionan una cobertura regional o mundial.

18. Redes de Transmisión de Datos Clasificación Según el Método de la Conexión: Guiados No Guiados Según el tipo de transferencia de datos que soportan: Redes de Transmisión Simplex Redes Hall Duplex Redes Full Duplex

19. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según la tecnología de transmisión: Redes de Broadcast (Difusión) • Son aquellas redes en las que la transmisión de datos se realiza por un sólo canal de comunicación, compartido entonces por todas las máquinas de la red. Cualquier paquete de datos enviado por cualquier máquina es recibido por todas las de la red.

20. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según la tecnología de transmisión: Redes Point–To–Point (Punto a Punto) • Son aquellas en las que existen muchas conexiones entre parejas individuales de máquinas. Para poder transmitir los paquetes desde una máquina a otra a veces es necesario que éstos pasen por máquinas intermedias, siendo obligado en tales casos un trazado de rutas mediante dispositivos routers. 

21. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según la relación funcional: Cliente - Servidor • Se refiere a una relación donde servidores dedicados le dan soporte a los clientes que están conectados a ellos. Las comunicaciones cliente - servidor son comúnmente encontradas en redes grandes, de alto desempeño, multiplataformas donde la seguridad es una prioridad. (ejemplo, una red Novell, Windows NT, Solaris,…). 

22. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según la relación funcional: Peer to Peer (Igual a Igual) En una red p2p, no hay servidores dedicados, y no existe una jerarquía entre los equipos. Todos los dispositivos conectados son iguales (peers). Cada dispositivo actúa como cliente y servidor, y no hay un administrador responsable de la red completa. El usuario de cada equipo determina los datos de dicho equipo que van a ser compartidos en la red. 

23. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según la Topología de la Red: Red en Bus Una Red en forma de Bus o Canal de difusión es un camino de comunicación bidireccional con puntos de terminación bien definidos. Cuando una estación trasmite, la señal se propaga a hacia todas las estaciones conectadas al Bus.

24. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según la Topología de la Red: Red en Bus En este tipo de topología cualquier ruptura en el cable impide la operación normal y es muy difícil de detectar. Por el contrario, el fallo de cualquier nodo no impide que la red siga funcionando normalmente, lo que permite añadir o quitar nodos a la red sin interrumpir su funcionamiento. Una variación de la topología en Bus es la de árbol, en la cual el Bus se extiende en más de una dirección facilitando el cableado central al que se le añaden varios cables complementarios. La técnica que se emplea para hacer llegar la señal a todos los nodos es utilizar dos frecuencias distintas para recibir y transmitir.

25. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según la Topología de la Red: Red en Anillo Esta se caracteriza por un camino unidireccional cerrado que conecta todos los nodos. Dependiendo del control de acceso al medio, se dan nombres distintos a esta topología: Bucle; se utiliza para designar aquellos anillos en los que el control de acceso está centralizado (una de las estaciones se encarga de controlar el acceso a la red). Anillo; se utiliza cuando el control de acceso está distribuido por toda la red.

26. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según la Topología de la Red: Red en Anillo Como las características de uno y otro tipo de la red son prácticamente las mismas, se utiliza el término anillo para las dos. En cuanto a fiabilidad, presenta características similares al Bus: la avería de una estación puede aislarse fácilmente, pero una avería en el cable inutiliza la red. Sin embargo, un problema de este tipo es más fácil de localizar, ya que el cable se encuentra físicamente dividido por las estaciones. Cuando uno de los nodos falla, el concentrador (llamado concentrador de cables o centro de cableado) aísla el nodo dañado del resto del anillo y permite que continúe el funcionamiento normal de la red.

27. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según la Topología de la Red: Red en Estrella • La topología en estrella se caracteriza por tener todos sus nodos conectados a un controlador central. • Todas las transacciones pasan a través del nodo central, siendo éste el encargado de gestionar y controlar las comunicaciones. Por este motivo, el fallo de un nodo en particular es fácil de detectar y no daña el resto de la red, pero un fallo en el nodo central desactiva la red completa.

28. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según su tamaño y extensión: Redes LAN (Local AreaNetwork) Las Redes de Área Local son redes privadas ypequeñas, habituales en oficinas, colegios y empresas pequeñas. Su extensión es del orden de entre 10 metros a 1 kilómetro. . Muy usadas para la interconexión de computadores personales y estaciones de trabajo.

29. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según su tamaño y extensión: Redes LAN (Local AreaNetwork) • Características: • Tamaño restringido • Tecnología de transmisión por lo general broadcast • Alta velocidad y topología: Velocidades de transmisión típicas que van de 10 a 100 Mbps (Megabits por segundo). 

30. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según su tamaño y extensión: Redes MAN Las redes de área metropolitana (MetropolitanArea Network) son redes de ordenadores de tamaño superior a una LAN, soliendo abarcar el tamaño de una ciudad. Son típicas de empresas y organizaciones que poseen distintas oficinas repartidas en un mismo área metropolitana, por lo que, en su tamaño máximo, comprenden un área de unos 10 kilómetros. 

31. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según su tamaño y extensión: Redes MAN • Teóricamente, una MAN es de mayor velocidad que una LAN, pero existe una división o clasificación: • Privadas que son implementadas • en Áreas tipo campus debido a la • facilidad de instalación de Fibra • Óptica • Públicas de baja velocidad • (< 2 Mbps), como FrameRelay, • ISDN, T1-E1, etc.

32. Redes de Transmisión de Datos - Clasificación Según su tamaño y extensión: Redes WAN • Las redes de área amplia (Wide Area Network) tienen un tamaño superior a una MAN, y consisten en una colección de host o de redes LAN conectadas por una subred. Esta subred está formada por una serie de líneas de transmisión interconectadas por medio de routers, enviándose así de un router a otro. • Su tamaño puede oscilar entre 100 • y 1000 kilómetros.  • Ejemplo: Los satélites o sistemas de radio.

33. Técnicas de Multicanalización El proceso de operación multicanal permite, mediante las técnicas llamadas de “multiplicidad”, “multiplex” o “multicanal”, combinar en el extremo transmisor los mensajes de varias fuentes de información, transmitirlos como un solo bloque sobre un solo canal de comunicaciones y luego separarlos en el extremo receptor. La banda de frecuencias o intervalo de tiempo signado a cada mensaje comúnmente se denomina “canal”.

34. Técnicas de Multicanalización Entre las Técnicas de Multicanalización tenemos: • Multicanalización por División de Tiempo: TDM • Multicanalización por • División de Frecuencia: FDM • Multicanalización por División de Código: CDM

35. Multicanalización por División de Tiempo: TDM La señal en el dominio del tiempo, se va muestreando periódicamente, trasmitiéndose las muestras a través del canal de transmisión. Si se supone que la señal que contiene la información, no contiene componentes espectrales mayores que fm Hz, basta con que la frecuencia con que se tomen las muestras sea por lo menos igual a 2fm Hz. Lo anterior constituye el Teorema del Muestreo.

36. Multicanalización por División de Tiempo: TDM Como solo se tiene que trasmitir las muestras de la señal en este número finito de instantes, entonces, se pueden intercalar muestras de varias señales, para de esta forma, transmitir varias señales por el mismo canal en forma sincrónica y periódica.

37. Multicanalización por División de Tiempo: TDM Como se puede observar, la transmisión no es simultanea. Proceso de Transmisión

38. Multicanalización por División de Tiempo: TDM Proceso de Recepción

39. Multicanalización por División de Frecuencia (FDM) Este método hace uso del teorema de traslación en frecuencia, el cual establece: Si la señal que contiene la información (la modulante), se multiplica por una onda senusoidal periódica (portadora), se traslada el espectro de frecuencia de la modulante hasta el valor de frecuencia de la portadora.

40. Multicanalización por División de Frecuencia (FDM) El teorema de traslación en frecuencia, establece que la multiplicación de una señal f(t) por una señal sinusoidal de frecuencia c, traslada su espectro de frecuencia en c radianes. Consideremos el esquema de la figura f(t) f(t).Cos(wct) X Cos(wct)

41. Teorema de Traslación en Frecuencia Señal Modulante Señal Portadora F(w) F(w) Se muestra el proceso de traslación del espectro de la señal F(w) desde el origen (w = 0) hasta wc -wm +wm w -wc w +wc Señal Modulada F(w) w -wc +wc wc+wm wc-wm

42. Multicanalización por División de Frecuencia (FDM) Si se desea transmitir varias señales simultáneamente, solo hace falta desplazar los espectros de cada una de las señales hasta valores de frecuencia tales que, no se traslapen unos con otros, evitando así las posibles interferencias entre ellos.

43. Multicanalización por División de Frecuencia (FDM) F1(w) F2(w) F3(w) wm1 w wm2 wm3 w w Información en Banda Base Datos C Datos B Datos A A n c h o d e B a n d a d e l C a n a l No Hay solapamiento de espectros No Hay solapamiento de espectros wInicial wc2 wc3 wc1 wFinal w

44. Multicanalización por División de Frecuencia (FDM) En el receptor, será necesario primero utilizar un filtro pasa banda que seleccione el espectro adecuado, para luego proceder recuperar la información original. A n c h o d e B a n d a d e l C a n a l Filtro Pasa Banda wInicial wc2 wc3 wc1 wFinal w

45. Multicanalización por División de Código (CDM) Asigna a cada usuario un código único para colocar diversos usuarios en el mismo ancho de banda al mismo tiempo. Los códigos, llamados secuencias de pseudoruido, son utilizados para distinguir los diversos canales.

46. Multicanalización por División de Código (CDM) Todos los usuarios de CDM pueden compartir el mismo canal de frecuencia debido a que se distinguen por código digital. Usuario 1 - Usuario 2 - Usuario 3 - Usuario 4 Requiere una potencia mucho menor que las tecnologías FDM y TDM.

47. Multicanalización de los Canales Telefónicos El proceso de asignación de las bandas de frecuencia en los sistemas telefónicos ha sido estandarizado por el UIT-T, cuyas recomendaciones establecen las bandas de frecuencia para la formación de conjuntos de 12 hasta 900 canales en multiplex. En la Figura se muestra la configuración de los grupos FDM normalizados por el IUT-T en su Recomendación G.233 para transmisión por canales analógicos de banda ancha.

49. Multicanalización de los Canales Telefónicos Un uso común de FDM es la difusión en la televisión. Cada canal de televisión tiene su propio ancho de banda de 6Mhz. • FDM en Telefonía Móvil 2G La 2G de teléfonos móviles utiliza FDM. A cada usuario se asigna 2 canales de 30Khz, uno enviar voz y otro para recibir. La señal de voz se modula utilizando FM, lo cual resulta en un canal con un BW=10x3Khz. Por tanto, cada usuario recibe de la estación base un BW=60Khz en un rango disponible cada vez que se realiza una llamada. El sistema de teléfonos móviles avanzado (AMPS) utiliza 2 bandas.

50. Multicanalización de los Canales Telefónicos • La primera de 824 a 849Mhz: Se utiliza para el envío. • La otra banda es de 869 a 894Mhz para la recepción. • Cada usuario tiene un BW=30KHZ en cada dirección. La voz se modula utilizando FM, que crea una señal modulada de 30Khz. • Cada Banda es de 25Mhz. Si se divide 25Mhz entre 30Khz, se obtiene 833,33. En realidad se divide en 832 canales; de estos, 42 se utilizan para control lo que significa que sólo 790 canales están disponibles para los usuarios banda de 6Mhz.