El documento presenta una introducción a los conceptos básicos de ingeniería telemática y sistemas de comunicaciones. Explica los componentes de un sistema de comunicaciones, incluyendo el emisor, receptor y medio. También describe modelos de comunicación, tipos de datos, señales y medios de transmisión. Finalmente, introduce conceptos como capacidad del canal, redes, el modelo OSI y sus siete capas.

1. Ingeniería Telemática M. en C. Jaime Humberto Pech Carmona Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec

2. Prácticas 8 prácticas de laboratorio. 16 semanas, 8 sesiones prácticas, 1 por cada práctica. MATLAB. Circuitos. Reporte de práctica. Formato IEEE Abstract – Resumen. Introducción. Secciones. Conclusiones. Referencias. Todo en español

3. Proyecto. Proyecto de desarrollo tecnológico en el área de Comunicaciones: Compresión de señales. Encriptado de señales. Transmisión en banda ancha. Variaciones rápidas de canal. Variaciones lentas de canal. Reporte en formato IEEE (acumulativo) Primer reporte: Definición de proyecto. Prox. Martes. Segundo, al Cuarto: Por cada evaluación parcial.

4. Modelo de un Sistema de Comunicaciones Qué es comunicación? Qué es Telemática? Componentes o elementos: Mensaje Emisor Receptor Medio Protocolo

5. Modelo de Comunicaciones EMISOR/RECEPTOR EMISOR/RECEPTOR MEDIO: AIRE Cerebro Cerebro Aire Cuerdas vocales Oído Sistema nervioso

6. Modelo de Comunicación de Datos

7. Esquema de Comunicaciones MEDIO Par trenzado. Coax, Cable modem. Fibra Optica. Cableado Estructurado Sistema Telefónico . RDSI, XDSL DCE DCE INTERFACES RS-232. V.35. RS-449. X.21. FXS/FXO E&M G.703 CODIGO ASCII EBCDIC MODULACION/ CODIFICACION ASK NRZ FSK AMI PSK Manchester DTE DTE

8. Direccionalidad o Sentido Hace referencia al sentido y simultaneidad en que al el proceso de intercambio de información. Podemos identificar tres tipos: Simplex: Comunicación Unidireccional. Ej. Televisión Half Duplex: Bidireccional pero sólo una a la vez. Ej. Radio de Policía Full Duplex: Bidireccional y de manera simultánea. Ej. Teléfono.

9. Sistema telefónico convencional Operadora manual era la encargada del proceso de conmutación Los teléfonos se encontraban por pares

10. Sistema telefónico convencional CENTRAL CENTRAL CENTRAL TRONCALES Loop local Análogo MODEM

11. Sistema telefónico convencional Loop local Análogo CENTRAL CENTRAL CENTRAL TRONCALES INTERNET MODEM

12. Características Es orientado a la conexión. Primero se debe establecer la conexión antes que se de la transferencia de información. Sistema de tiempo real. El sistema debe ser seguro en cuanto a que después que se establece la llamada el sistema debe garantizar la estabilidad de la misma, es decir no debe ser interrumpida por fallas en la red.

13. Transmisión de Datos Intercambio de datos (en forma de ceros y unos) entre dos dispositivos a través de alguna forma de medio de transmisión En la transmisión de Datos se debe tener en cuenta la naturaleza de los datos: Análogos y Digitales. Los términos de análogos y digitales podemos hacerlos equivalentes a continuos y discretos respectivamente Podemos hablar de transmisión analógica y transmisión digital.

14. Datos Analógicos y Digitales Datos Analógicos: Aquellos que pueden tomar un valor en un intervalo continuo. Ej: La voz y el vídeo. Datos Digitales: Son aquellos que toman valores discretos. En un sistema de comunicación los datos se propagan de un punto geográficamente distante de otro a través de señales. Se hace necesario convertir los datos a señales para que puedan ser transportadas por un medio.

15. Señales SEÑAL: Variación de un fenómeno físico (voltaje, luz, etc.) en el tiempo con un propósito específico. En nuestro caso es transmitir datos. Variación de una característica del medio en el tiempo. Representación eléctrica o electromágnetica de un dato. SEÑALES ANÁLOGAS: Onda electromagnética que varía continuamente. La señal toma valores en un rango continuo. SEÑALES DIGITALES: Es una secuencia de pulsos de tensión que se pueden transmitir por un cable. La señal toma valores discretos o discontinuos. La diferencia entre una señal digital y una análoga es que la digital cambia instantáneamente mientras que la analógica cambia continuamente en el tiempo.

16. Señales Periódicas y Aperiodicas Periódicas: Si completa un patrón dentro de un marco de tiempo medible al cual denominaremos período. Al momento de completarse un patrón se dice que ha completado un ciclo. Aperiodicas (No periódicas): Cambia constantemente sin exhibir ningún patrón o ciclo con respecto al tiempo . Se ha demostrado por transformadas de fourier una señal aperiodica se puede descomponer en un número infinitos de señales periódicas. Señales Periódicas Analógicas y Digitales

17. Conceptos básicos Amplitud (A): Es el valor de la señal en cualquier punto de la onda. Distancia vertical que se mide desde un punto de la onda hasta el eje horizontal. Período (T): Hace referencia a la cantidad de tiempo que necesita una señal para completar un ciclo. Frecuencia (f): Indica el número de períodos por unidad de tiempo (seg). Por lo general se expresa Hertz (Hz / Ciclos por seg). Matemáticamente se define como f = 1/T Fase( Ф ): Posición relativa en el tiempo.

18. Variación de la onda seno

19. Señales Dominio de la frecuencia: En la práctica una señal puede estar compuesta de muchas frecuencias. Las componentes son ondas senos. Se puede demostrar a través de fourier que una señal se compone de muchas ondas senos.

20. Suma de componentes en frecuencia

22. Capacidad del Canal Se denomina capacidad del canal a la MÁXIMA velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal de comunicación. Conceptos o términos relacionados a Capacidad de canal: TASA DE DATOS: Cantidad de bits transmitidos en una unidad de tiempo. Expresada en bits por segundos. ANCHO DE BANDA: Rango de frecuencias que pueden viajar por un medio. Puede ser: Impuesto mediante filtros. Ej: Sistema Telefónico convencional: 3000 Hz. Característica del medio. Ejemplo: UTP Nivel 5: 100 MHz. BAUDIO: Elementos de señal por unidad de tiempo. Solo igual a la velocidad de transmisión cuando a cada cambio de señal corresponde un bit. Según Harry Nyquist dado un ancho de banda W, el máximo número de Baudios es: B=2*W

23. Sistema de comunicación digital

24. Transformaciones del sistema

25. Definición de una Red ¿Qué es una Red? Se puede definir una red como un conjunto de objetos o personas conectados entre si. Como ejemplo podemos hablar de redes de transporte, comunicaciones, biológico, servicios públicos, entre otros… ¿Qué es una Red de Datos? Es un conjunto de dispositivos conectados entre si por un medio físico. Cada dispositivo esta en la capacidad de enviar y recibir datos generados por otros dispositivos de la red. Provee comunicación: Confiable. Eficiente Libre de Errores.

26. Clasificación de una red: Acorde al tipo de transmisión Redes punto a punto: Dos dispositivos se encuentra interconectados entre si por medio de un enlace directo entre ellos. Redes Multipunto: Varios dispositivos comparten el mismo enlace.

27. Acorde a la cobertura: LAN Suelen ser redes privadas Se ubican en un área geográfica relativamente pequeña (Pocos Km): Edificios, campus. Compartir recursos tanto de software. Redes de alta velocidad 10/100 Mb y Gb Permite múltiple acceso Ej: Ethernet, Token ring. MAN Son una versión mas grandes que las LAN Pueden ser públicas o privadas Permiten interconectar varias LAN WAN Operar áreas geográficas extensas Su cobertura se extiende a países y continentes Permitir el acceso a través de velocidades seriales que operan a velocidades reducidas. Conectividad de dispositivos separados por grandes distancias. Ejemplos: X25, Frame Relay, ATM, etc…

28. Modelo de red divido en capas. Reduce la complejidad Estandariza las interfaces Facilita la técnica modular Asegura la interoperabilidad de la tecnología Acelera la evolución simplifica la enseñanza y el aprendizaje.

29. Modelo OSI Desarrollado por la ISO ( International Organization for standardization ) hacia principios de los 80. Estructura la comunicación en 7 capas bien definidas. Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Físico Se ha convertido en un modelo de referencia más que en un modelo implementado.

30. Ventajas del Modelo OSI Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas. Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes. Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí. Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, para que se puedan desarrollar con más rapidez. Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje.

31. Nivel Físico Medios: cable coaxial, fibra óptica, par trenzado. Interfaces. Métodos de codificación de línea: NRZ, Manchester, AMI, 4B3T, Bipolar. Métodos de modulación. Métodos de multiplexación. Mecanismos de temporización: duración de las señales, sincronización de los relojes que miden la duración de las señales.

32. Nivel Físico Define las especificaciones eléctricas y mecánicas al igual que las de procedimiento y funcionales para activar, mantener Características físicas de la interfaz Representación de los bits (Define el tipo de codificación) Tasa de datos Sincronización de los bits Configuración de la línea Topología física Modo de transmisión

33. NIVEL DE ENLACE Es responsable de la entrega nodo a nodo Provee un direccionamiento físico (plano; no jerárquico) Define una estructura de transferencia denominada: trama, frame o marco. Crea mecanismos para detectar y en algunos casos corregir errores. Provee mecanismos de control de flujo. Implementa mecanismos de acceso al medio en medios compartidos. 01111110 11111111 00000011 1/2 B Variable 2/4B 01111110 FLAG ADDRESS CONTROL PROTO. DATOS FCS FLAG

34. NIVEL DE RED Responsable de la entrega de un paquete desde el origen al destino (Intercambio de datos entre sistemas finales) Direccionamiento lógico (Jerárquico) Rutas a seguir entre la fuente y el destino en la subred. Ese enrutamiento puede ser: Estático o dinámico Define filosofía de conectividad: conmutación de paquetes, conmutación de circuitos. Manejo de la congestión. Unidad de transferencia: paquete o datagrama.

35. NIVEL DE RED 10.1.0.1 10.2.0.1 . . . . . . . . . . . . 10.3.0.1 10.3.0.2 10.4.0.1 10.1.0.2 10.2.0.2 10.4.0.2 SUBRED Router Router

36. NIVEL DE TRANSPORTE Mecanismos de conectividad de extremo a extremo a las capas de nivel superior: sesión en el caso de OSI, Aplicación en el caso de TCP/IP. Mecanismos de direccionamiento de aplicaciones al interior de un nodo: puerto, circuito, sesión, etc. Mecanismos de control de flujo. Recuperación de errores. Unidad de transferencia: segmento.

37. COMUNICACIONES ENTRE APLICACIONES 10.1.0.1 10.2.0.1 . . . . . . . . . 10.5.0.1 10.3.0.2 10.1.0.2 10.2.0.2 10.1.0.254 10.6.0.1 10.7.0.1 Aplic.1 Aplic.2 Pto: 2000 Serv.1 Pto 80 Serv.2 Pto 25 Aplic.1 Pto: 3000 FRAME RELAY Router Router Router

38. NIVEL DE SESION La capa de sesión establece, administra y termina las sesiones entre aplicaciones. Incluyendo la resincronización de dos computadoras que están manteniendo una sesión. Provee servicios mejorados al nivel de transporte. Brinda mecanismos para definir calidad de servicio. Provee mecanismos de sincronización para continuar la sesión donde va al producirse un error. Control de dialogo: comunicación en ambos sentidos simultáneamente o por turnos.

39. NIVEL DE PRESENTACION Define la manera en que se representan los datos (sintaxis de la información). Formatos como: MPEG, JPEG, XDR, ASCII, EBCDIC. Mecanismos para manejar encripción: DES, IDEA, RSA, etc. Mecanismos para manejar compresión.

40. NIVEL DE APLICACION Define estándares a nivel aplicativo de acuerdo a los diferentes tipos de servicio: Emulación de terminal. Transferencia de archivos. Navegación en Internet. Correo electrónico. Unidad de transferencia: mensaje o flujo (stream).

41. Nivel Físico. Conceptos Básicos Propagación: Significa desplazamiento. Un bloque de energía que representa un bit se desplaza de un dispositivo a otro. Atenuación: Se define como la perdida de la fuerza de la señal en cualquier medio de transmisión. Se da tanto en medios guiados como en medios no guiados. Se soluciona con la incorporación de amplificadores o repetidores. Ruido: Señal no deseada. Ninguna señal electromagnética se produce sin ruido. Es por eso que se debe manejar una buena relación señal ruido (S/N); entre mas alta mejor. Ruido Térmico Diafonía Latencia: Retardo en la transmisión. El paso de la señal por los dispositivos genera un retardo. Colisión: Se produce cuando dos señales se encuentran en un mismo medio compartido .

42. Señal Digital Afectada por Ruido

43. Señal Digital Afectada por Ruido

44. Medios de Transmisión A través del canal se propaga las señales que llevan la información. Pueden ser de dos tipos: GUIADO O ALÁMBRICO: Las señales se transmiten confinadas en un medio físico. Ej: la Fibra Optica, el cable coaxial, etc. NO GUIADO O INALÁMBRICO : las señales se propagan por el espacio. Ej: comunicaciones de radio, microondas, etc. Las características del canal imponen restricciones sobre la velocidad de transmisión, la distancia, el costo, etc.