Teoría de las Comunicaciones (I Bimestre)

ESCUELA : PONENTE : BIMESTRE : TEORÍA DE LAS COMUNICACIONES CICLO : CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN I BIMESTRE ING. ROMEL TORRES ABRIL – AGOSTO 2007

Introducción CAPÍTULO 1

Usos de las Redes de Computadoras

Aplicaciones para Negocios

Aplicaciones Domésticas

Aplicaciones para:

Usuarios Móviles

Factores Sociales

Redes para Aplicaciones de Negocios

Una red con dos clientes y un servidor.

El modelo cliente-servidor involucra peticiones y respuestas.

Redes para Aplicaciones de Negocios (2)

Redes para Aplicaciones Domésticas

Acceso a información remota

Comunicación punto a punto

Entretenimiento interactivo

Comercio electrónico

Redes para Aplicaciones Domésticas(2)

En un sistema punto a punto no hay clientes y sevridores fijos.

Redes para Aplicaciones Domésticas(3)

Algunas formas de comercio electrónico.

Redes para Usuarios Móviles

Combinación de redes inalámbricas y computación móvil.

Hardware de la Red

Redes de Área Local (LAN)

Redes de Área Metropolitana (MAN)

Redes de Área Extensa (WAN)

Redes Inalámbricas

Redes Domésticas

Trabajo entre Redes

Redes Broadcast

Tipos de tecnología de transmisión

Enlaces broadcast

Enlaces punto a punto

Redes Broadcast (2)

Clasificación por escala de los procesadores interconectados.

Redes de Área Local

Dos redes broadcast

(a) Bus

(b) Ring

Redes de Área Metropolitana

Redes de Área Metropolitana basadas en cable de TV.

Redes de Área Extensa

Relación entre los hosts de la LAN y la subred.

Redes de Área Extensa (2)

Flujo de paquetes desde el emisor hacia el receptor.

Redes Inalámbricas

Categorías de Redes Inalámbricas:

Sistemas de interconexión

LANs Inalámbricas

WANs Inalámbricas

Redes Inalámbricas (2)

(a) Configuración Bluetooth

(b) LAN Inalámbrica

Redes Inalámbricas (3)

(a) Computadoras móviles individuales

(b) A flying LAN

Categorías de Redes Domésticas

Computadoras (PC de escritorio, PDA, periféricos compartidos)

Entretenimiento (TV, DVD, VCR, cámara, stereo, MP3)

Telecomunicaciones (teléfonos, cell phone, interfono, fax)

Dispositivos (microondas, nevera, reloj, horno, airco)

Telemetría (medición, alarmas contra robos).

Software en Redes

Jerarquía de Protocolos

Diseño de factores en las capas

Servicios Orientados a la Conexión y sin Conexión

Servicios Primitivos

Relación entre servicios y protocolos

Software en Redes Jerarquía de los Protocolos

Capas, protocolos e interfaces.

Jerarquía de los Protocolos (2)

Arquitectura filósofo-traductor-secretaria

Jerarquía de los Protocolos (3)

Ejemplo: El flujo de información soporta comunicaciones virtuales en la capa 5.

Diseño de factores en las capas

Direccionamiento

Control de errores

Control de flujo

Multiplexación

Enrutamiento

Servicios Orientados a la Conexión y Sin Conexión

Seis tipos de servicios

Servicios Primitivos

Cinco servicios primitivos para la implementación de un servicio simple orientado a la conexión.

Servicios Primitivos (2)

Interacción de los paquetes en una red cliente-servidor, orientada a la conexión.

Relación entre los Protocolos y Servicios

La relación entre un servicio y un protocolo.

Modelos de Referencia

Modelo de Referencia OSI

Modelo de Referencia TCP/IP

Comparación entre los Modelos OSI y TCP/IP

Críticas al Modelo OSI y los Protocolos

Críticas al Modelo de Referencia TCP/IP

Modelos de Referencia Modelo de Referencia OSI

Modelos de Referencia (2)

Modelo de Referencia TCP/IP

Modelos de Referencia (3)

Protocolos y Redes en el Modelo inicial de TCP/IP

Comparación entre los Modelos OSI y TCP/IP

Servicios

Interfaces

Protocolos

Críticas al Modelo OSI y Protocolos

¿Por qué el Modelo OSI no asumió el control en el mundo?

Mal cronometraje

Mala tecnología

Malas implementaciones

Malas políticas

Mal cronometraje

El Apocalipsis de los dos elefantes.

Críticas al Modelo TCP/IP

Problemas:

No se distinguen los servicios, interfaces y protocolos

No existe un modelo general

La capa de Host-to-network no es realmente una capa

No se mencionan las capas: física y de enlace de datos

Modelo Híbrido

Ejemplos de Redes

La Internet

Redes Orientadas a la Conexión: X.25, Frame Relay, y ATM

Ethernet

LANs Inalámbricas: 802.11

LA ARPANET

(a) Estructura del Sistema de Telefonía

(b) El propósito de Baran’s: distribuir un Sistema de Conmutación.

LA ARPANET (2)

El diseño original de ARPANET.

LA ARPANET (3)

Crecimiento de ARPANET (a) Diciembre 1969. ( b) Julio 1970. (c) Marzo 1971. (d) Abril 1972. (e) Septiembre 1972.

NSFNET

El backbone NSFNET en 1988.

Uso de la Internet

Aplicaciones Tradicionales (1970 – 1990)

E-mail

Noticias

Autenticación remota

Transferencia de archivos

Arquitectura de la Internet

Visión general de la Internet

Circuitos Virtuales ATM

Un circuito virtual.

Circuitos Virtuales ATM (2)

Una celda ATM.

Modelo de Referencia ATM

Modelo de Referencia ATM (2)

Capas, subcapas y sus funciones.

Ethernet

Arquitectura original de Ethernet.

LANs Inalámbricas

(a) Red Inalámbrica con estación base.

(b) Red Ad hoc.

LANs Inalámbricas(2)

El rango de un solo radio no puede cubrir un sistema entero.

LANs Inalámbricas(3)

La red multicelda 802.11

Estandararización de las Redes

¿Quién está en el Mundo de la Telecomunicaciones?

¿Quién está en el Mundo Internacional de Estándares?

¿Quién está en el Mundo de Internet?

ITU

Principales Sectores

Radiocomunicaciones

Estandararización de Telecomunicaciones

Desarrollo

Miembros

Gobierno Nacional

Sectores

Asociados

Agencias Reguladoras.

Estándares 802 (IEEE) Los de más importancia son marcados con * Los que están en transición son marcados con  Los abandonados son marcados con †

Unidades Métricas

Los prefijos son la principales unidades métricas.

Capa Física Capítulo 2

Base Teórica para la Comunicación de Datos

Análisis de Fourier

Señales Ancho de Banda Limitadas

Tasa Máxima de Datos en un Canal

Señales de Ancho de Banda Limitadas (a) Una señal binaria y su root-mean-square en amplitudes de Fourier (b) – (c) Aproximaciones sucesivas a la señal original.

Señales de Ancho de Banda Limitadas (2) (d) – (e) Aproximaciones Sucesivas a la Señal original

Señales de Ancho de Banda Limitadas (3) Relación entre la tasa de datos y sus armónicos (componentes sinusoidales).

Transmisión Dirigida de Datos

Medios Magnéticos

Par Trenzados

Cable Coaxial

Fibra Óptica

Par Trenzado (a) C ategoría 3 UTP. (b) Categoría 5 UTP.

Cable Coaxial Cable coaxial

Fibra Óptica

Tres ejemplos de incidencia de un rayo de luz en fibra de silicio, al chocar en el aire/silicio como límite, en diferentes ángulos.

Luz capturada por la reflexión interna total

Transmisión de Luz a través de Fibra Atenuación de la luz a través de fibra en una región infrarroja.

Cables de Fibra

Vista lateral de la fibra (una)

Vista frontal de la fibra (tres)

Cables de Fibra (2) Comparación de Diodos Semiconductores y LEDs como origen de luz

Redes de Fibra Óptica Anillo de Fibra Óptica con repetidores activos

Redes de Fibra Óptica (2) Conexión Estrella Pasiva en redes de Fibra Óptica

Transmisión Inalámbrica

Espectro Electromagnético

Transmisión de Radio

Transmisión de Microonda

Señales Infrarrojas

Transmisión Señales de Luz

Espectro Electromagnético Espectro Electromagnético y su uso en las comunicaciones

Radio Transmisión

Bandas VLF, LF y señales de radio seguidas de la curvatura de la tierra.

En la banda HF, rebotan en la ionosfera.

Políticas del Espectro Electromagnético La banda ISM en Estados Unidos.

Transmisión de Señales de Luz Corrientes que pueden interferir con los sistemas de Comunicación láser. Sistema Bidireccional con dos láser.

Satélites de Comunicaciones

Satélites Geoestacionarios

Satélites en la Órbita Media de la Tierra

Satélites en la Órbita Baja de la Tierra

Satélites vs. Fibra

Satélites de Comunicaciones Satélites de Comunicaciones y algunas de sus propiedades

Satélites de Comunicaciones (2) Bandas principales de un Satélite

Satélites de Comunicaciones (3) VSATs utilizando un hub

Satélites en la Órbita Baja de la Tierra Iridium

El satélite Iridium de seis anillos alrededor de la tierra

1628 celdas en movimiento cubriendo la tierra

Globalstar (a) Transmisión en el Espacio (b) Transmisión sobre la Tierra

Sistema de Telefonía Público Conmutado

Estructura de un Sistema de Telefonía

Bucle local: módems, ADSL e Inalámbricas

Troncales y Multiplexación

Conmutar

Estructura de un Sistema de Telefonía

Red interconectada completamente

Conmutación Centralizada.

Jerarquía de dos niveles

Estructura de un Sistema de Telefonía (2) Circuito Típico para una llamada de media Distancia.

Principales Componentes del Sistema de Telefonía

Bucles Locales

Analogía del Par Trenzado (Casas y Negocios)

Troncal

Conexión de Fibra Óptica Digital a las Oficinas de Conmutación

Oficinas de Conmutación

Las llamadas son transferidas de un troncal a otro.

Políticas de los Teléfonos Relación LATAs, LECs y IXCs. Los círculos son LEC oficinas de conmutación. Cada Hexágono pertenece al IXC cuyo número esta en él

Bucle Local: Módems, ADSL e Inalámbrica Uso de transmisiones Digitales y Analógicas en los computadores. La Conversión es realizada por los Módems y Codecs.

Módems (a) Señal Binaria (b) Modulación de Amplitud (c) Modulación de Frecuencia (d) Modulación de Fase

Módems (2) (a) QPSK. (b) QAM-16. (c) QAM-64.

Módems (3) (a) V.32 por 9600 bps. (b) V32 bis por 14,400 bps.

Líneas de Suscripción Digital Ancho de Banda vs. Distancia cubierta por UTP categoría 3 para DSL.

Líneas de Suscripción Digital (2) Operación del ADSL usando modulación discreta

Líneas de Suscripción Digital (3) Configuración Típica del Equipo ADSL

Bucles Locales Inalámbricos Arquitectura de un Sistema LMDS

Multiplexación por División de Frecuencia

Ancho de Banda Original

Ancho de Banda en frecuencia

Canal de Multiplexación.

Multiplexación por División de Señal

Multiplexación por División de Tiempo Portador T1 (1.544 Mbps).

Multiplexación por División de Tiempo (2)

Multiplexación por División de Tiempo (3) Flujo de información en varias portadoras

Multiplexación por División de Tiempo (4) Dos tramas seguidas en SONET

Multiplexación por División de Tiempo (5) SONET y SDH tasas multiplexadas

Conmutación de Circuitos (a) Conmutación de Circuitos. (b) Conmutación de Paquetes

Mensajes de Conmutación

Conmutación de Circuitos

Mensajes de Conmutación

Conmutación de Paquetes

Conmutación de Paquetes Comparación Redes en conmutación de circuitos y paquetes.

Sistema de Telefonía Móvil

Teléfonos Móviles:

Primera Generación: Voz Analógica

Segunda Generación:

Voz Digital

Tercera Generación

Voz Digital y Datos

Sistema de Telefonía Móvil Avanzado (a) Frecuencias no se usan nuevamente en celdas adyacentes . (b) Es posible el uso de celdas más pequeñas para añadir usuarios.

Categorías de Canales

832 canales son divididos en 4 categorías:

Control (base al móvil) para manejar el sistema.

Llamadas (base al móvil) para alertar a los usuarios de sus llamadas.

Acceso (bidirecional) llamadas de configuración y asignación del canal.

Datos (bidirecional) voz, fax o datos.

D-AMPS Sistema Avanzado de Telefonía Móvil Digital (a) A D-AMPS canal con tres usuarios (b) A D-AMPS canal con seis usuarios.

GSM Sistema Global para Comunicaciones Móviles GSM utiliza 124 canales de frecuencia

GSM (2) Parte de la estructura GSM

CDMA – Acceso Múltiple de Banda Ancha por División de Código (a) Chip de Secuencias Binarias para cuatro estaciones (b) Chip de secuencias Bipolares (c) Seis ejemplos de transmisiones (d) Señal de Recuperación de la Estación C

Tercera Generación de Teléfonos Móviles Voz Digital y Datos