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Transmisión de datos (II) Comunicación. Transmisión de datos (I) Redes de ordenadores. dos entidades. Es el intercambio de información entre.

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(1)

Redes de ordenadores

José Miguel

Buenaposada

Biencinto

jmbuenaposada@escet.urjc.es

Ed

. Departamental II, Despacho 054

Redes de ordenadores 2

Comunicación

Es el

intercambio de información

entre

dos entidades.

Origen Destino Medio Información Información Redes de ordenadores 3

Transmisión de datos (I)

Intercambio de información binaria

entre dos

dispositivos a través de un medio de transmisión.

Origen Destino Sistema de transmisión Transmisor Receptor Sistema origen Sistema destino Redes de ordenadores 4

Transmisión de datos (II)

Mensaje.

Los datos a comunicar (texto, gráficos, vídeo, etc).

Origen.

Genera los datos a transmitir.

Transmisor.

Envía los datos del mensaje de acuerdo al medio de

transmisión.

Receptor.

Recibe e interpreta los datos del mensaje del medio de

transmisión.

Destino.

Toma los datos del receptor

Sist. de transmisión.

Una señal de radio, un haz láser, etc.

Protocolo.

El conjunto de reglas que gobiernan la transmisión de

(2)

Redes de ordenadores

5

Datos/señales

Datos

: Son las entidades que contienen

información. –

Pueden ser : •

naturaleza continua

(voz, números reales)

naturaleza discreta

(texto, enteros)

Señales

: Son codificaciones electromagnéticas de

los datos.

Redes de ordenadores

6

Transmisión (I)

Comunicación de los datos mediante la propagación de señales a través del medio. En sus variaciones va contenida la información.

Se pueden considerar dos tipos de transmisión: –

Analógica

: Se propaga una señal continua.

Digital

: Se propaga una señal digital.

Redes de ordenadores 7

Transmisión (II)

Analógica. Cualquier

valor comprendido entre el máximo y el mínimo es válido.

Transmisión Digital

:

la señal recibida debe aproximarse a uno de los valores permitidos.

V t V1 t V2 Redes de ordenadores 8

Digital

vs

Analógico

Ventajas de la transmisión digital

Tecnología.

P

ermite reducir costes y

tamaños.

Fiabilidad.

N

o se acumulan todos los

efectos perturbadores.

Seguridad.

L

a criptografía es más fácil

sobre señales digitales.

Integración.

D

istintas señales de

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Redes de ordenadores

9

Datos a Señales

Es necesario transformar los datos en señales antes de enviarlos:

Métodos de representación

Digital/Digital

A/A

Analógico/Digital

Digital/Analógico

Códigos Banda Base:

NRZ, RZ, Manchester, ... PCM (MIC) ASK, FSK, PSK, QAM AM, FM, ... CODIFICACIÓN DIGITALIZACIÓN MODULACIÓN Redes de ordenadores 10

Medios de transmisión

Los dispositivos de telecomunicación usan

señales

para representar los datos.

Estas

señales

se transmiten en forma de

energía electromagnética.

Las

señales electromagnéticas

pueden

viajar a través del

vacío, el aire u otros

medios.

Redes de ordenadores 11

Unidades de frecuencia

10 9 Hz Gigahercio (KHz ) 10 12 Hz Terahercio (KHz ) 10 3 Hz Kilohercio ( KHz ) 10 6 Hz Megahercio ( KHz ) Equivalente Unidad Redes de ordenadores 12

(4)

Redes de ordenadores

13

El espectro electromagnético (I)

Radio FM, TV, radio AM de aviones y ayuda a la navegación aérea

30 MHz – 300 MHz Very high frecuency VHF Radioaficionados, comunicaciones

militares, larga distancia

aviones y barcos. 3 MHz – 30 MHz High frecuency HF

Radio AM, radio

marítima, buscadores autodireccionables

(RDF) 300 KHz – 3 MHz Medium frecuency MF

Navegación marítima, control de tráfico aéreo

30 KHz -300 KHz Low frecuency LF Radio navegación de largo alcance y comunicación submarina 3 KHz -30 KHz Very low frecuency VLF Servicios Rango de frecuencias Significado Banda Redes de ordenadores 14

El espectro electromagnético (II)

RADAR, satélite, LMDS 30 GHz en adelante Extrenely high frecuency EHF

Servicios por satélite y microondas, MMDS

(Multichannel

Multipoint Distribution Service)

, LMDS ( Local Multipoint Distribution Service), RADAR 3GHz – 30 GHz Super high frecuency SHF TV UHF, telefonía móvil, WLL ( Wireless Local Loop ), comunicaciones

móviles, comunicación microondas (a partir de

1 GHz ). 300 MHz – 3 GHz Ultra high frecuency UHF Servicios Rango de frecuencias Significado Banda Redes de ordenadores 15

El espectro electromagnético (III)

WPANs

(Wireless

Personal Area Networks)

300 GHz -430 THz Infrarrojo Fibras ópticas 430 THz – 750 THz Luz visible Servicios Rango de frecuencias Significado Banda Redes de ordenadores 16

Parámetros de la transmisión

La relaci ó n se ñ al/ruido. R elaci ó n, o proporci ó n, entre la intensidad de la se ñ al y la intensidad del

ruido que la acompa

ñ a. Se mide en decibelios, dB (escala logar ítmica), 10 log 10 (S/R). • Ancho de banda.

Cada medio de transmisión

tiene un límite inferior y superior para las frecuencias de señales que puede transmitir. Ese rango limitado es el

ancho de banda.

Régimen binario o capacidad.

Número de bits

(5)

Redes de ordenadores

17

Medios de transmisión (I)

Tipos de medios Guiados No guiados Par trenzado Coaxial Fibra óptica Infrarrojos Radiofrecuencia Monomodo Multimodo STP UTP Redes de ordenadores 18

Medios de transmisión (II)

Medios de transmisión guiados

. Soporte

sólido (cables eléctricos, fibras ópticas). Las

señales se propagan confinadas en el medio.

Medios de transmisión inalámbricos.

Transporte sin conductor físico (aire).

Propagación/radiación libre de las señales

emitidas.

Redes de ordenadores

19

Pares trenzados

Dos conductores enrollados con

-un cierto paso

(entre 2 y 12 torsiones por pie).

Medio de transmisión muy utilizado en

LAN

.

UTP. Pares trenzados sin blindaje (Hasta 100

Mbps

)

STP. Pares trenzados con blindaje.

Redes de ordenadores

20

Cable Coaxial

Formado por dos conductores concéntricos.

• De 100 KHz a 500 MHz . • Conector típico, BNC ( Bayonet Network Connector ). • Se usa en LAN y en TV.

(6)

Redes de ordenadores

21

Fibra óptica (I)

Propagación de una señal luminosa por una

fibra de vidrio o plástico.

Diodo Emisor de Luz

(LED) en distancias

cortas

o un

Láser en distancias largas

.

Ancho de banda enorme.

Redes de ordenadores

22

Fibra óptica (II)

Monomodo

.

Múltiples rayos de luz (con ángulos de

reflexión muy cercanos).

Multimodo

.

Múltiples rayos de luz (con ángulos de

reflexión muy diferentes).

Redes de ordenadores

23

Medios inalámbricos

Sus características dependen de las frecuencias de las señales propagadas: –

Ondas de radio.

300

KHz

1 GHz.

Omnidireccionales, telefonía y redes de datos (GSM, GPRS, UMTS). LAN Inalámbricas.

Microondas.

2GHz

40 GHz. Terrestres y por satélite

(en este último caso retardos de propagación).

Infrarrojos. 300 GHz – 200 THz. Muy direccionables,

no atraviesan obstáculos. Conexiones locales

-> Redes inalámbricas. Redes de ordenadores 24

Velocidades de transmisión

1,5 a 45 Mbps 9,6 a 19,2 Kbps 1 Mbps a 10 Gbps 1 Mbps a 10 Gbps

Radio digital (banda 2GHz)

Telefonía celular Microondas Satélites 1 Mbps a 10 Gbps Radio 100 Mbps OC -1: 52 Mbps a O -192: 10 Gbps 1.600 Gbps o más Fast Ethernet

Redes troncales (1 señal) Redes troncales WDM

10 Mbps a 3,2 Tbps Fibra óptica 10 Mbps Ehternet 1 Mbps a 1 Gbps Cable coaxial 33,6 Kbps 2 x 64 Kbps y 1x16 Kbps 512 Mbps /1,5 Mbps 100 Mbps Canal Telefónico (4KHz) RDSI ADSL Fast Ethernet 1 a 150 Mbps Pares trenzados 114 Kbps a 4 Mbps IrDA 100 Kbps Infrarrojo Ejemplo Velocidad Banda

(7)

Redes de ordenadores

25

Efectividad de la transmisión

Seguridad.

Se deben entregar los datos en

el destino correcto (dispositivo y/o usuario).

Fiabilidad.

Los datos alterados en la

transmisión no se pueden usar.

Rendimiento.

Los datos entregados tarde

son inútiles (

p.ej

. Vídeo

-conferencia).

Redes de ordenadores 26

Fuentes de perturbación

Pueden variar el contenido de

información

.

Errores de transmisión:

Propias de la señal:Atenuación.Distorsión de amplitud y de fase. – Externas a la señal:Ruido. S

eñal recibida se compone de la señal

emitida modificada por las distorsiones transmitidas por el sistema de transmisión (Ruido térmico, ruido impulsivo, diafonía, etc.).

Redes de ordenadores

27

Fuentes de perturbación

Señal origen Atenuación Distorsión Ruido externo Señal recibida

Redes de ordenadores

28

Errores de transmisión

Para tener una

comunicación fiable

, es necesario

detectar y corregir los errores

. • Tipos de errores: – De bit .

En la unidad de datos sólo cambia un

bit

entre

el emisor y el receptor (los

más probables en trans . paralelo ). – De ráfaga.

Dos o más bits de la unidad de datos

cambian (los más probables en trans . serie ) y pueden no ser consecutivos.

(8)

Redes de ordenadores

29

Detección de errores

Redundancia.

Se añaden bits extra para

detectar los errores en destino.

Métodos de detección VRC Suma de comprobación LRC CRC Vertical Redundancy check o verificación de paridad Longitudinal Redundancy Check Ciclic Redundancy Code

(Código de redundancia cíclica)

Check sum Redes de ordenadores 30

VRC

Se añade a cada unidad de datos

un

bit

de paridad

para

que: –

El número de unos sea par (paridad par).

El número de unos sea impar (paridad impar).

Detecta todos los errores de un

bit

.

Detecta ráfagas de error con número impar de bits.

• Ejemplo: – Queremos transmitir 1100001 – Paridad par: 1100001 1 – Recibimos: 1100011 1 => Error de paridad Redes de ordenadores 31

LRC

Un bloque de bits se divide en filas y se añade una fila de redundancia a todo el bloque.

11100111 11011101 00111001 10101001 11100111 11011101 00111001 10101001 11100111 11011101 00111001 10101001 10101010 Datos originales LRC Datos originales más LRC Redes de ordenadores 32

CRC

Si VRC y LRC se basan en la suma, el CRC (código de redundancia cíclica) se basa en la división binaria. Datos

00...0 n bits Divisor CRC n bits n+1 bits Divisor Resto

Cero aceptar, No cero rechazar

Datos CRC Datos 00...0 Emisor Receptor

(9)

Redes de ordenadores

33

Propiedades del CRC

Es un método de detección de errores

muy

efectivo

(n

grado del polinomio generador):

Detecta todos los

errores de ráfaga

de un

número impar de bits

.

Detecta todos los

errores de ráfaga

de

longitud menor o igual que

n

.

Puede detectar con

probabilidad muy alta

errores de ráfaga

con

longitud mayor que

n . Redes de ordenadores 34

Multiplexación

en frecuencia

El ancho de banda útil del medio supera al del canal.

Cada señal se modula con una portadora diferente (con frecuencia diferente).

Las frecuencias portadoras están separadas de manera que las señales no se solapen (bandas de guarda).

Redes de ordenadores

35

Multiplexación

en el tiempo

La velocidad de transmisión

por el medio excede al de las

señales digitales a transmitir.

El proceso de mezcla puede

ser a nivel de bits o bloques

de octetos.

Las ranuras temporales se

asignan aún sin datos.

Redes de ordenadores

36

Configuración de la línea

Define la conexión a un enlace de los

dispositivos que se comunican entre sí.

Punto a punto.

Proporciona un enlace

dedicado entre dos dispositivos.

Multipunto.

Varios dispositivos comparten

(10)

Redes de ordenadores 37

Topología

• Es la representación geométrica de la relación

entre todos los enlaces y los dispositivos (nodos).

Topología Malla Estrella Árbol Bus Anillo Redes de ordenadores 38

Modo de transmisión

• Define la

dirección del flujo

de las señales entre dos

dispositivos enlazados. Modo de transmisión Símplex Semidúplex Full -dúplex Sólo en un sentido Sólo en un sentido a la vez

En los dos sentidos a

la vez

Redes de ordenadores

39

Clases de Redes de Ordenadores

Redes de Área Local

(LAN

). Conecta enlaces en

una única oficina, edificio o

campus (Ethernet , Token Ring , etc.). •

Redes de Área Metropolitana

(MAN). El ámbito

es el de una ciudad entera (

tv

por cable, por

ejemplo).

Redes de Área Extensa

(WAN). Transmisión a

larga distancia de datos, voz e imágenes (un país, un continente o alcance global).

Redes de ordenadores

40

Interconexión de redes

Cualesquiera dos o más redes

interconectadas es una

internet

.

No confundir con

Internet

(la red de redes

(11)

Redes de ordenadores

41

Protocolos

Un protocolo es un conjunto de convenios que gobiernan el intercambio de datos entre dos entidades, incluyendo: –

Sintaxis.

Formato de los datos y niveles de señal.

Semántica.

Control para la coordinación y el

manejo de errores. – Temporización . Sincronización de velocidades y secuenciación. Redes de ordenadores 42

Interconexión de sistemas

abiertos (OSI)

Es un estándar ISO que cubre todos los

aspectos de comunicación.

El objetivo de OSI es servir como

marco

de referencia para el desarrollo de

protocolos estándares.

OSI no es un protocolo es un modelo para

comprender y diseñar arquitecturas de

redes.

Redes de ordenadores

43

El modelo OSI

Aplicación Presentación Sesión Transporte

Red Enlace Físico Red Enlace Físico Enlace Enlace Enlace Físico Nodo intermedio

Aplicación Presentación Sesión Transporte

Red Enlace Físico Comunicación Física Comunicación Física Redes de ordenadores 44

Nivel Físico

Transmite los bits sobre el medio físico.

Proporciona las especificaciones mecánicas

y eléctricas.

Sus responsabilidades:

(12)

Redes de ordenadores

45

Nivel de Enlace

Transforma el nivel físico en un enlace

fiable nodo a nodo.

El nivel físico aparece ante el nivel de red

como un medio libre de errores.

Sus responsabilidades:

División en tramas, direccionamiento físico, control de flujo, control de errores, control de acceso al medio.

Redes de ordenadores

46

Nivel de Red

Responsable de la entrega de un paquete

desde el origen al destino, a través de

múltiples enlaces (conexión entre redes).

Sus responsabilidades:

Direccionamiento lógico . Cobra sentido en la interconexión de redes. – Encaminamiento. En interconexión de redes

los dispositivos de interconexión, o pasarelas, encaminan los paquetes a su destino final.

Redes de ordenadores 47

Nivel de Transporte

• Es responsable de la entrega origen a destino

(extremo a extremo) de todo el mensaje de forma fiable con recuperación de errores.

El nivel de red entrega paquetes separados, el de transporte entrega

todo el mensaje.

Sus responsabilidades: –

Direccionamiento en punto de servicio, segmentación y reensamblado, control de conexión, control de flujo extremo a extremo, control de errores extremo a extremo.

Redes de ordenadores

48

Nivel de Sesión

Es el controlador de diálogo en la red.

Establece, gestiona y termina sesiones.

Sus responsabilidades:

Control de diálogo.

P.Ej. Un terminal

conectado a un servidor en modo

semiduplex

.

Sincronización.

Un proceso establece puntos

de prueba (

checkpoints

(13)

Redes de ordenadores

49

Nivel de Presentación

Relacionado con la sintaxis y la semántica

de la información intercambiada entre dos

sistemas.

Responsable de la interoperabilidad entre

formatos de representación de la

información.

Sus responsabilidades:

Traducción, cifrado y compresión.

Redes de ordenadores

50

Nivel de Aplicación

Permite al usuario (humanos y software)

acceder a los recursos de red.

Proporciona:

Terminal virtual de red.

Transferencia, acceso y gestión de archivos.

– Servicios de correo. – Servicios de directorio. Redes de ordenadores 51

Arquitectura TCP/IP y OSI

Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Físico

Aplicación SMTP FTP TELNET DNS SNMP NFS HTTP

Protocolos definidos por las redes subyacentes

UDP IP ICMP IGMP ARP RARP TCP Redes de ordenadores 52

Bibliografía

“Introducción a la informática”. Alberto Prieto Espinosa, Antonio Lloris Ruiz, Juan Carlos Torres Cantero. MacGraw Hill. 2002.

“Transmisión de datos y redes de comunicaciones”. Behrouz A. Forouzan. MacGraw

-Hill, 2002.

Referencias

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