cap 2 revision conceptos de transmisión de señales; modulación; mux y conmutación; conceptos de teo de tráfico.

1. Curso Optativo
REDES DE
TELECOMUNICACIONES
EIE 551
Francisco Apablaza M.
2012
famapablaza@hotmail.com

2. Programa
Capítulo 2
2.- Revisión de Transmisión de Señales
- Concepto de Modulación: analógica y digital
- Optimización de recursos
- Multiplexión y Conmutación
- Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
- Aplicación de modelos de pérdida y espera
2

3. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
¿porqué se modula?
Para adaptar una señal - fuente de información al
medio de transmisión haciendo uso de una
“portadora” que permita la adecuada propagación
por dicho medio.
3

4. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
Modulación
Concepto: Modular una señal consiste en modificar
alguna de las características de esa señal, llamada
portadora, de acuerdo con las características de
otra señal llamada moduladora.
Los parámetros o magnitudes fundamentales de una señal
analógica “portadora”son:
4
Amplitud Frecuencia Fase

5. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
Señales Moduladas
Analógica o Continua
AM: Modulación en Amplitud
FM: Modulación en Frecuencia
PM: Modulación en Fase
Discontinua (de pulsos)
PAM: Modulación por Amplitud de Pulsos
PWM: Modulación por Anchura de Pulso
PPM: Modulación por Posición de Pulso
Digital o disContinua
ASK: Modulación en Amplitud, Apagado Encendido
FSK: Modulación por Desviación de Frecuencia
PSK: Modulación por Desviación de Fase
5

6. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
Tiempo v/s Frecuencia
Dos modos de análisis: respuestas en el tiempo y
en frecuencia
Ancho Espectral y Ancho de Banda 6

7. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
Diagrama fasorial: constelación
 Cada punto representado un estado
binario
 mayor cercanía aumenta probabilidad
de error 7

8. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
Errores v/s Ruido
BER
A mayor
modulación,
requiere mayor
C/N
C/N 8

9. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
Distorsión v/s Ancho de Banda
9

10. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
Distorsión v/s Ancho de Banda: criterios
10

11. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
Ejemplos Espectrales
11

12. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Se reduce ISI (Interf Inter Simbolo) e
ICI (Interf Inter Canal) 12

13. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Concepto de Modulación: analógica y digital
OFDM: Orthogonal Frequency-Division Multiplexing
 OFDM ha sido desarrollado como un esquema de modulación multiportadoras
para sistemas de banda ancha, que permiten un tratamiento diferenciado por
imperfecciones del canal.
 Ejemplos de aplicación:
 ADSL, SDSL y VDSL sobre pares de cobre.
 Wi-Fi (IEEE 802.11a/g).
 DVB en sistemas de TV.
 IEEE 802.16 or WiMAX Wireless MANs.
 Flash-OFDM cellular systems.
 Power line communication (PLC).
Preguntas: ¿ ? 13

14. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Optimización de recursos
 Alto costo de medios de transmisión
 Necesidad de compartir recursos en
una dirección
 Reducción de infraestructura
 Creación de REDES
14

15. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Optimización de recursos
Múltiples fuentes con necesidad de conexión
Conexiones permanentes
Conexiones compartidas
Conexiones conmutadas
Multiples Medios de Transmisión
15

16. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Optimización de recursos
Áreas de Servicio: Local; Larga Distancia;
Regionales; Nacionales e Internacionales; …
16
GLOBAL

17. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Optimización de recursos
UN enlace … N canales para M Fuentes 17

18. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Clases de multiplexación
18

19. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
FDM
19

20. 2.- Revisión de Transmisión de Señale
Multiplexión y Conmutación
Proceso de multiplexación FDM
20

21. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Proceso de demultiplexación FDM
21

22. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
TDM
22

23. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
TDM Síncrona
23

24. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
TDM síncrona, proceso de multiplexación
24

25. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
TDM síncrona, proceso de demultiplexación
25

26. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Cálculo de la tasa de datos para las tramas
26

27. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Jerarquías Estandarizadas
27

28. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Jerarquías Estandarizadas: TDM-PCM Plesiócrono
28

29. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Jerarquías Estandarizadas: TDM Sincrónico
29

30. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Jerarquías Estandarizadas : WDM
30

31. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Jerarquías Estandarizadas : WDM
31

32. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Jerarquías Estandarizadas WDM
32

33. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Comparación
33

34. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Red telefónica
Origen de las redes conmutadas
Conmutación de Circuitos 34

35. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Red telefónica: histórica
Conmutadores Paso a Paso y luego
de barras cruzadas 35

36. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Red de Datos
36

37. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Taxonomía de MAC
37

38. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Taxonomía según tipo de Nodo de conmutación
Redes
Redes Conmutadas Broadcast
Circuitos Paquetes
Conmutados Conmutados
Datagramas Hibrido
38

39. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Broadcast Communication Networks
 Information transmitted by any node is received
by every other node in the network
Examples:
• Usually in LANs (Local Area Networks)
• E.g., Ethernet (classical), WiFi
 What problems does this raise?
• Problem #1: limited range
• Problem #2: privacy of communication
• Problem #3: coordinating access to the shared
communication medium (Multiple Access Problem)
39

40. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Switched Communication Networks
Information transmitted along a path of
intermediary nodes (“switches” or
“routers”)
Basic issue: how the switches figure
out the next hop along the path
40

41. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Circuit Switching (e.g., Phone Network)
• Establish: source creates circuit to destination
Nodes along the path store connection info Nodes
generally reserve resources for the connection If
circuit not available: “Busy signal”
• Transfer: source sends data over the circuit No
destination address, since nodes know path
• Teardown: source tears down circuit when done
41

42. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Switched Communication Networks
Node (switch) in a circuit switching network
How does the node connect the incoming link to
the outgoing?
Conmutación Manual, conmutadores mecánicos, 42
conmutadores electrónicos, conmutadores temporales

43. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Switched Communication Networks: Timing
43

44. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Packet Switching
Data sent as chunks of formatted bit-sequences
(Packets)
Packets have following structure:
Each packet traverses the network from node to
node along some path (Routing) based on header info
Usually, once a node receives the entire packet, it
stores it (hopefully briefly) and then forwards it to
the next node (Store-and-Forward Networks) 44

45. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Packet Switching
Node in a packet switching network
45

46. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Datagram Packet Switching
 Each packet is independently switched
• Each packet header contains full destination address
 No resources are pre-allocated (reserved) in advance
 Leverages “statistical multiplexing” (or statmuxing)
• Essentially: “chances are good that packets from
different flows won’t all arrive at the same time, so we
can get by without enough capacity for all of them at
their peak transmission rate”
• Assuming independence of traffic sources, can
compute probability that there is enough capacity
 Example: IP networks; postal system
46

47. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Timing of Datagram Packet Switching
47

48. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Timing of Datagram Packet Switching
48

49. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Advantages of Circuit Switching
 Guaranteed bandwidth
• Predictable communication performance
 Simple abstraction
• Reliable communication channel between hosts
• No worries about lost or out-of-order packets
 Simple forwarding
• Forwarding based on time slot or frequency
• No need to inspect a packet header
 Low per-packet overhead
• Forwarding based on time slot or frequency
• No IP (and TCP/UDP) header on each packet
49

50. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Disadvantages of Circuit Switching
 Wasted bandwidth
• Bursty traffic leads to idle connection during silent period
• Unable to achieve gains from “statistical multiplexing”
 Blocked connections
• Connection refused when resources are not sufficient
• Unable to offer “okay” service to everybody
 Connection set-up delay
• No communication until the connection is set up
• Unable to avoid extra latency for small data transfers
 Network state
• Network nodes must store per-connection information
• Unable to avoid per-connection storage and state
• This makes failures more disruptive!
50

51. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Packet-Switching vs. Circuit-Switching
 Critical advantage of packet-switching over circuit
switching: Exploitation of statistical multiplexing
 Another: since routers don’t know about individual flows, when
a router or link fails, it’s: Easy to fail over to a different path
 A third: easier for different parties to link their networks
together because they’re not promising to reserve
resources for one another
 However, packet-switching must handle congestion:
• More complex routers
• Harder to provide good network services (e.g., delay and
bandwidth guarantees)
 In practice, sometimes combined, e.g., IP over SONET
51

52. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Multiplexión y Conmutación
Necesidad de PROTOCOLOS
52

53. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
o Cuando el uso del medio de Tx es
compartido (N links < M fuentes), hay
instantes de pérdida de servicio.
o Entonces en necesario modelar el
sistema y dimensionar: Ing. de
Teletráfico.
o Se trata de un sistema estocástico:
aplicar modelos de probabilidad del
requerimiento de las fuentes de 53
tráfico.

54. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
Objetivo del Teletráfico:
dimensionar con un
costo mínimo y con una
capacidad tal que se
satisfaga un grado de
servicio predefinido para
una demanda de tráfico.
54

55. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
Aplicaciones de Teletráfico
 Sistemas Telefónicos
 Redes de conmutación de ctos y
paquetes
 Métodos de control de acceso
 Internet
 Redes de telefonía móvil
 Etc.
55

56. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
Definición
ITU-T, 1993: la intensidad de tráfico
instantánea en un conjunto de
recursos es el número de recursos
ocupados en un instante de tiempo
dado.
Recursos: servidores, líneas troncales,
elementos de conmutación, canales,
etc.
56

57. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
Definición
Fuentes: son los requirentes del
servicio: llamadas, PC´s, paquetes,
sesiones, etc.
Tráfico ofrecido Tráfico cursado
Tráfico perdido 57

58. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
Tráfico servido o cursado
Usualmente por
HC intensidad de tráfico
se entiende la
“Intensidad Media de
Tráfico” Ac = Y
La unidad de
teletráfico es
adimensional y se
denomina ERLANG (E)
Un elemento sólo
puede cursar 1 E máx.58

59. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
Tráfico fuente
Es un tráfico potencial y muy
dependiente del comportamiento del
tipo de fuente y de externalidades.
Se puede modelar como procesos de
nacimiento y muerte markovianos, pero
siempre es una ESTIMACIÓN.
59

60. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
Tratamiento del tráfico
El servidor puede tratar las demandas
del tráfico fuente rechazando el
servicio si no hay capacidad, o bien,
puede retardarlo con tiempo de espera.
CONGESTIÓN
60

61. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Variaciones Deterministas del tráfico
Diaria: mayor
tráfico en HC
Semanal: LU-Vi-
Ma-Mi-Ju
Anual: inicio
mes,fiestas,
emergencias
61

62. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Hora Cargada
Tendencia determinística (Ej.: 9-10 AM)
TCBH: Time Consistent Busy Hour: periodo de 60
minutos consecutivos de mayor tráfico. 62

63. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Duración de las llamadas
También es una
variable aleatoria,
aunque tienen una
tendencia
Se ha definido la
llamada MEDIA
de 3 min.
63

64. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Modelo de Pérdida
•Típicamente las
redes de telefonía
•Modelo ERLANG B
•Grado de
Utilización:
64

65. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Modelo de Pérdida: Modelo ERLANG B
En(A)= prob de
pérdida
N= Nº servidores
A= carga de tráfico
65

66. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Modelo de Pérdida: Modelo ERLANG B
Un clásico
son las
Tablas
Siemens
66

67. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Modelo de Espera
Típicamente las
redes de datos
Modelo ERLANG C
para fases de
telefonía, o
tráficos de
“atención de
clientes”
67

68. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Modelo de Espera
En congestión las
colas crecen sin
límite si la
velocidad de
llegada es mayor
que la velocidad
de salida.
El retardo tiende a
infinito.
La congestión de 1
nodo altera la
congestión de 68
toda la red.

69. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Modelo de Espera: modelo Erlang C
C(N,A)= prob de
bloqueo
P(W>Wo) = prob de
un tpo de espera
mayor a un tpo
Wo, para las
llamadas que
esperan
69

70. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Aplicación de modelos de pérdida y espera
Modelo de Espera: modelo Erlang C
70

71. Preguntas
CALCULADORA ERLANG:
http://personal.telefonica.terra.es/web/vr/erlang/cerlangb.htm
71
http://www.erlang.com/

72. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Conclusión:
La transmisión de señales usa técnicas de
MODULACIÓN para adaptarse al MEDIO, de la
forma mas eficiente en cuanto a ancho de banda y
fidelidad (sin distorsión ni ruido).
La optimación del uso de los medios de
transmisión incluyen el uso de la multiplexión y/o
Conmutación.
En los últimos años se ha dado la verdadera
integración de servicios y señales sobre una sola
tecnología: IP.
72

73. 2.- Revisión de Transmisión de Señales
Investigar:
1.- ¿qué significa: SSB; VSB; DMT; DSSS; BLU; PWM?
2.- ¿el ancho espectral puede ser mayor que el ancho de banda?
3.- ¿cuál es la canalización de la TV Cable analógica?
4.- ¿cuál era la estructura de jerarquía FDM?
5.- Consultar la obra de A.K. Erlang “La teoría de probabilidades y
Conversaciones Telefónicas”
6.- Realice calculos de Erlang B y C dandose condiciones, no
necesariamente de telecomunicaciones.
Responder indicando la fuente
73