Este documento describe las primeras formas de comunicación humana y los conceptos básicos de la capa física de las redes de comunicaciones. Explica tecnologías tempranas como el telégrafo y conceptos clave como ancho de banda, modulación, líneas de transmisión y multiplexación. También cubre tecnologías más recientes como ADSL, fibra óptica, SDH y jerarquías digitales.
5. INFORMACIÓN
ANCHO DE BANDA
CAPACIDAD DE UN CANAL
LINEAS DE TRANSMISIÓN
BIT POR SEGUNDO
BAUDIOS
MODULACIÓN EN CUADRATURA
CONCEPTOS BÁSICOS CAPA FISICACONCEPTOS BÁSICOS CAPA FISICA
6. Información.- Es un conjunto de datos procesados que se
Interrelacionan lógicamente, con significado para el
Receptor y que reduce la incertidumbre, permitiendo la
toma de decisiones.
Telecomunicación.- Transporte de Información en el cual
La propagación de la señal se hace en combinación de
Medios electromagnéticos u ópticos
Dato.- Señal que se va a procesar
Procesamiento.- La señal de entrada es sometida a un
Proceso de transformación mediante la aplicación de un
conjunto de operaciones lógicas y/o matemáticas para
obtener un resultado o solución
7. Ancho de Banda es la medida de la capacidad de
transporte de información de una línea de transmisión,
va a depender de la frecuencia de operación
ANCHO DE BANDA
Los criterios establecidos por Fourier (Series y
Transformadas) dicen que cualquier señal F(wt) se
puede representar por un nivel constante, una señal
F0(wt) llamada fundamental y una sumatorias de
señales con frecuencias multiples de F(wt): F1(2wt) +
F2(3wt)+ F3(4wt)+....
8. Serie de Fourier de tiempo Continuo
Conceptos Principales
En 1807, Fourier, establece en los trabajos presentados en el
instituto de Francia que: cualquier señal periódica puede ser
representada por una serie de sumas trigonométricas en senos y
cosenos relacionadas armónicamente.
Los argumentos establecidos por Fourier eran imprecisos y en 1829
Dirichlet proporcionó las condiciones precisas para que una señal
periódica pueda ser representada por una serie de Fourier.
Fourier obtuvo además, una representación para señales no
periódicas, no como suma de senoides relacionadas
armónicamente, sino como integrales de senoides, las cuales no
todas están relacionadas armónicamente. Al igual que las series de
Fourier, la integral de Fourier, llamada Transformada de Fourier, es
una de las herramientas más poderosas para el análisis de sistemas
LTI (Sistema Lineal Invariante en el Tiempo).
9. Los coeficientes ak y bk, se obtienen mediante el siguiente cálculo
integral:
15. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Una Línea de Transmisión es un sistema coductor metálico
que se utiliza para transferir energía eléctrica de un lugar a
otro.
Para una máxima transferencia de potencia, desde la fuente
a la carga, una línea de transmisión debe terminar en una
carga puramente resistiva igual a la Impedancia
Característica de la Línea (Z0)
Z0 = (R + jwL)/(G + jwc) ; w = 2 π f
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22. FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSMISIÓN EN
BANDA BASE
ATENUACIÓN
RUIDO
DISTORSIÓN Y DISPERSIÓN
23. Capacidad de canal
La capacidad de un canal en un medio de transmisión indica el "caudal" de
información que puede transportar dicho canal. Normalmente se expresa en KB/s
(Kilobytes por segundo), bps (bits por segundo) o baudios.
Ampliando los estudios sobre el lenguaje de programación Nyquist, Claude Shannon
demostró en 1949 que la capacidad teórica máxima de un canal de comunicaciones con
ruido responde a la ecuación:
La capacidad de un canal (que es medida de velocidad de transmisión) se mide en
bits/segundo y está limitada por la anchura de banda W y por la relación señal/ruido
(en inglés Signal to noise ratio, SNR o S/N) S/R. En términos de eficiencia resulta:
bps/Hz
Se cumple, por tanto, que
es decir, la eficiencia máxima depende de la calidad del canal (de su nivel de ruido).
bps
37. 16-QAM (Modulación de amplitud en cuadratura de 16 estados)
Cada flujo de datos se divide en grupos de cuatro bits, y a su vez en
subgrupos de 2 bits, codificando cada bit en 4 estados o niveles
en QAM es:
44. Ventajas Desventajas
Para el usuario:
- Acceso de alta velocidad
- Conexi�n permanente
- A diferencia de la conexi�n por cable,� el ancho de
banda no se comparte con otros usuarios
Para la compa��a telef�nica:
- Doble funci�n del mismo cable
- Ocupaci�n nula de la central
- No existe riesgo de colapso en la red conmutada
- Adem�s, no es necesario acondicionar toda una
central telef�nica, basta con instalar el servicio solo en
aquellas l�neas de los clientes que as� lo requieran.
- No todas las l�neas pueden ofrecer este servicio (por
ejemplo las que se encuentren en muy mal estado o a
mucha distancia de la central)
- En el caso del "ADSL lite" la (mala) calidad del
cableado en el domicilio del usuario puede afectar
negativamente el funcionamiento del sistema.
- Los m�dems ADSL son costosos. Con la
introducci�n del est�ndar ADSL LITE los precios
bajar�n considerablemente
- El costo mensual por el servicio es elevado, para un
usuario normal (a partir de unos 56000 Bs sin I.V.A.).
- Se requiere que la l�nea telef�nica sea utilizada
s�lo para transmitir voz, por lo que servicios como el
hilo musical, intercomunicadores, etc. no podr�n ser�
utilizados con la misma l�nea empleoada por el ADSL
�Ventajas y Desventajas del ADSL
45. Tecnología PDHTecnología PDH
Estructura de trama de 2 MBEstructura de trama de 2 MB
0 1 2 15 16 17 31
X 0 0 1 1 0 1 1
8 bits
D Bit de servicio para alarma urgente
N Bit de servicio para alarma No urgente
X Bits reservados para utilización internacional
Y Los bits reservados para uso nacional en el DSMX64K/2F están
disponibles para que el usuario transmita datos a baja velocidad
30
X 1 D N Y Y Y Y
0,49
µs
Señales codificadas telefónicas
1 a 15 o señales digitales 1 a 15
Señales codificadas telefónicas
16 a 30 o señales digitales 16 a 30
Información de
señalización o
señal digital
Intervalo
del tiempo
Palabra de
alineamiento de
trama en las tramas
Nº 1,3, 5, ...
Palabra de alarma
en las tramas Nº
2, 4, 6, ...
125 µs
3,9 µs
46. Estructura de Multitrama de SeñalizaciónEstructura de Multitrama de SeñalizaciónEstructura de Multitrama de SeñalizaciónEstructura de Multitrama de Señalización
0 1 16 0 1
Númerodebitsporbloque
31 16 31 0 1 16 31
Tramade2Mbit/sn.º0 n.º 8 n.º 15
0
0 0 0 0 D K
N K
1 1
1 2 8
X 0 0 1 1 0 1 1
14 15
X 0 0 1 1 0 1 1
Intervalosdetiempo
deseñalización
Palabrade
alineamientode
tramade
señalización
Palabradealarma
DK=0 Nohayalarma
NK=1
DK=1 Alarmaurgente
NK=0 Alarmanourgente
Canal 8 Canal23
Palabrasdeseñalización
Canal 15 Canal30
Palabrasdeseñalización
125 µ s
Tramadeseñalización2ms
47. Niveles de la Jerarquía Plesiócrona E1Niveles de la Jerarquía Plesiócrona E1
Nivel
Jerárquico
64Kb
/
2Mb
64Kb
/
2Mb
64Kb
/
2Mb
64Kb
/
2Mb
1
30
1
30
1
30
1
30
2Mb
/
8Mb
8Mb
/
34Mb
E1 E2 E3 E4
34Mb
/
140Mb
48. Estructura de Trama de 8 MBEstructura de Trama de 8 MB
Bitsde Servicio D N
OperaciónNormal 0 1
AlarmaUrgente 1 1
AlarmaNoUrgente 0 1
1...10 11 12 13...212 1...4 5...212 1...4 5...212 1...4 5...8 9...212
1 1 1 1 D 1 0 0 0 0 D N
BlockI BlockII BlockIII BlockIV
FI FI FI
FN
Númerodebitsporbloque
Palabradealineamientodetrama Bitsdeservicio
NI Bitsdeinformaciónútil
FI Bitsdeinformaciónderelleno
FN Bitsderellenodeinformaciónútil
D Urgente
N Nourgente
4 x 212 =848bit
NI
208bit
NI
208bit
NI
208bit
NI
208bit
49. Estructura de Trama de 34 MBEstructura de Trama de 34 MB
Bitsde Servicio D N
OperaciónNormal 0 1
AlarmaUrgente 1 1
AlarmaNoUrgente 0 1
1...10 11 12 13...384 1...4 5...384 1...4 5...384 1...4 5...8 9...384
1 1 1 1 D 1 0 0 0 0 D N
BlockI BlockII BlockIII BlockIV
FI FI FI
FN
Númerodebitsporbloque
Palabradealineamientodetrama Bitsdeservicio
NI Bitsdeinformaciónútil
FI Bitsdeinformaciónderelleno
FN Bitsderellenodeinformaciónútil
D Urgente
N Nourgente
4 x 384 =1536bit
NI
372bit
NI
372bit
NI
372bit
NI
372bit
50. El hecho de que la temporización vaya ligada a cada nivel jerárquico, hacen que en la
práctica sea imposible identificar una señal de orden inferior dentro de un flujo de orden
superior sin demultiplexar completamente la señal de línea.
Uno de los mayores inconvenientes de la demultiplexación plesiócrona es que una vez
formada la señal múltiplex, no es posible extraer un tributario concreto sin demultiplexar
completamente la señal.
Supongamos por ejemplo que tenemos un flujo de 140 Mbit/s, y que en un punto intermedio
deseamos extraer un canal a 2 Mbit/s; es necesario para ello recurrir a las voluminosas y
rígidas cadenas de multiplexación, que de forma esquemática se representan en la siguiente
figura:
51.
52. La Jerarquía digital síncrona (SDH) (Synchronous Digital
Hierarchy) , se puede considerar como la revolución de los
sistemas de transmisión, como consecuencia de la
utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así
como de la necesidad de sistemas más flexibles y que
soporten anchos de banda elevados. La jerarquía SDH se
desarrolló en EEUU bajo el nombre de SONET y
posteriormente el CCITT en 1989 publicó una serie de
recomendaciones donde quedaba definida con el nombre
de SDH.
53. Cada trama va encapsulada en un tipo especial de estructura
denominado contenedor. Una vez encapsulados se añaden
cabeceras de control que identifican el contenido de la
estructura (el contenedor) y el conjunto, después de un
proceso de multiplexación, se integra dentro de la estructura
STM-1.
Los niveles superiores se forman a partir de multiplexar a nivel
de Byte varias estructuras STM-1, dando lugar a los niveles
STM-4,STM-16 y STM-64.
