MediosTransmision40

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
REDES DE COMPUTADORAS
ING. KAREL PERALTA SOTOMAYOR 1
MEDIOS DE TRANSMISIÓN

 En los sistemas de transmisión de datos, el medio de transmisión es el camino físico
entre el transmisor y el receptor.
 En los medios guiados las ondas electromagnéticas se transmiten a través de un medio
sólido, como por ejemplo un par trenzado de cobre, un cable coaxial o una fibra
óptica.
 En los medios no guiados, la transmisión inalámbrica se realiza a través de la
atmósfera, el espacio exterior o el agua.
 En medios no guiados, las características de la transmisión están más determinadas
por el ancho de banda de la señal emitida por la antena que por el propio medio.
 En general, a frecuencias bajas las señales son omnidireccionales; es decir, la señal
desde la antena se emite y propaga en todas direcciones.

 En el diseño de sistemas de transmisión es deseable que tanto la distancia como la
velocidad de transmisión sean lo más grandes posibles.
 Hay una serie de factores relacionados con el medio de transmisión y con la señal que
determinan tanto la distancia como la velocidad de transmisión:
 El ancho de banda: si todos los otros factores se mantienen constantes, al aumentar el
ancho de banda de la señal, la velocidad de transmisión se puede incrementar.
 Dificultades en la transmisión: las dificultades, como por ejemplo la atenuación, limitan
la distancia.
 Interferencias: las interferencias resultantes de la presencia de señales en bandas de
frecuencias próximas pueden distorsionar o destruir la señal.

 Número de receptores: un medio guiado se puede usar tanto para un enlace punto a
punto como para un enlace compartido, mediante el uso de múltiples conectores.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS
 En los medios de transmisión guiados, la capacidad de transmisión, en términos de
velocidad de transmisión o ancho de banda, depende drásticamente de la distancia y
de si el medio es punto a punto o multipunto.
 Los tres medios guiados que más se utilizan en la transmisión de datos son el par
trenzado, el cable coaxial y la fibra óptica.

TRANSMISIÓN INALÁMBRICA
 En el estudio de las comunicaciones inalámbricas se van a considerar tres intervalos de
frecuencias.
 El primer intervalo definido, desde 1 GHz (Gigahercio =109 Hercios) hasta 40 GHz, se
denomina de frecuencias microondas.
 En estas frecuencias de trabajo se pueden conseguir haces altamente direccionales,
por lo que las microondas son adecuadas para enlaces punto a punto.
 Las microondas también se usan en las comunicaciones satelitales.
 Las frecuencias que van desde 30 MHz a 1 GHz son adecuadas para las aplicaciones
omnidireccionales.
 A este rango de frecuencias lo denominaremos intervalo de ondas de radio.

 Otro intervalo importante de frecuencias, para aplicaciones de cobertura local, es la
zona infrarroja del espectro, definida aproximadamente por el rango de frecuencias
comprendido entre 3 x 1011 y 2 x 1014 Hz.
 Los infrarrojos son útiles para las conexiones locales punto a punto, así como para
aplicaciones multipunto dentro de áreas confinadas, por ejemplo dentro de una
habitación.
 En los medios no guiados, la transmisión y la recepción se realiza mediante una antena.

MULTITRAYECTORIAS
 En aplicaciones inalámbricas, en las que hay una libertad relativa para situar las
antenas, se pueden localizar de forma tal que no haya obstáculos entre ellas, así
estarán perfectamente alineadas siguiendo la trayectoria visual desde la antena
emisora a la receptora.
 Esto es lo habitual en muchas aplicaciones vía satélite y en microondas punto a punto.
 En otros casos, como en la telefonía móvil, hay un gran número de obstáculos. La
señal se refleja en tantos obstáculos que el receptor recibirá varias versiones de la
señal con retardos diferentes.

MULTITRAYECTORIAS
 En la telefonía móvil o en transmisiones entre antenas no fijas, las multitrayectorias
son un problema de suma importancia.
 La Figura muestra, en términos genéricos, los distintos tipos de interferencias por
multitrayectorias que se pueden dar en transmisiones superficiales usando
microondas fijas o comunicaciones móviles.

MULTITRAYECTORIAS

REFRACCIÓN
 Las ondas de radio se pueden refractar (o desviar) cuando se propagan a través de la
atmósfera.
 La refracción es causada por los cambios en la velocidad de la señal al cambiar su
altura o por otro tipo de cambios espaciales debido a las condiciones atmosféricas.
 Normalmente, la velocidad de la señal aumenta con la altura, haciendo que las ondas
de radio se desvíen hacia la superficie terrestre.
 No obstante, en ciertas ocasiones, las condiciones meteorológicas pueden implicar
variaciones en la velocidad con la altura que sean significativamente distintas de las
variaciones típicas esperadas.
 Esto puede dar lugar a que sólo una fracción, o incluso nada, de la onda transmitida
siguiendo la trayectoria visual llegue a la antena receptora.

ACCESO A LA RED - CAPA FÍSICA
 La capa física de OSI proporciona los medios de transporte de los bits que conforman
una trama de la capa de enlace de datos a través de los medios de red.
 Esta capa acepta una trama completa de la capa de enlace de datos y la codifica como
una serie de señales que se transmiten a los medios locales.
 El proceso por el que pasan los datos desde un nodo de origen hasta un nodo de
destino es el siguiente:
 La capa de transporte segmenta los datos de usuario, la capa de red los coloca en
paquetes, y la capa de enlace de datos los encapsula en forma de trama.
 La capa física codifica las tramas y crea las señales eléctricas, ópticas o de ondas de
radio que representan los bits en cada trama.
 Luego, estas señales se envían por los medios una a la vez.

ACCESO A LA RED - CAPA FÍSICA
 La capa física del nodo de destino recupera estas señales individuales de los
medios, las restaura a sus representaciones en bits y pasa los bits a la capa de
enlace de datos en forma de trama completa.

ACCESO A LA RED - MEDIOS DE LA CAPA FÍSICA
Existen tres formatos básicos de medios de red.
 La capa física produce la representación y las agrupaciones de bits para cada tipo de
medio de la siguiente manera:
 Cable de cobre: las señales son patrones de pulsos eléctricos.
 Cable de fibra óptica: las señales son patrones de luz.
 Conexión inalámbrica: las señales son patrones de transmisiones de microondas.

ACCESO A LA RED - PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA CAPA FÍSICA
Los estándares de la capa física abarcan tres áreas funcionales:
 Componentes físicos
 Los componentes físicos son los dispositivos electrónicos de hardware, los medios y
otros conectores que transmiten y transportan las señales para representar los bits.
 Todos los componentes de hardware, como los adaptadores de red (NIC), las
interfaces y los conectores, así como los materiales y el diseño de los cables, se
especifican en los estándares asociados con la capa física.
 Los diversos puertos e interfaces de un router Cisco 1941 también son ejemplos de
componentes físicos con conectores y diagramas de pines específicos derivados de
los estándares.

 Codificación
 La codificación, o codificación de línea, es un método que se utiliza para convertir un
stream de bits de datos en un “código” predefinido.
 Los códigos son grupos de bits utilizados para ofrecer un patrón predecible que pueda
reconocer tanto el emisor como el receptor.
 En el caso de las redes, la codificación es un patrón de voltaje o corriente utilizado para
representar los bits; los 0 y los 1.
 Además de crear códigos para los datos, los métodos de codificación en la capa física
también pueden proporcionar códigos de control, como la identificación del comienzo
y el final de una trama.

Entre los métodos de codificación de redes de uso frecuente, se incluyen los siguientes:
 Codificación Manchester: los 0 se representan mediante una transición de voltaje de
alto a bajo, y los 1 se representan como una transición de voltaje de bajo a alto.
 Sin retorno a cero (NRZ): se trata de una forma frecuente de codificación de datos que
tiene dos estados denominados “cero” y “uno”, sin posición neutral o de descanso.
 En los medios, los 0 pueden estar representados por un nivel de voltaje, y los 1, por un
voltaje diferente.

 Señalización
 La capa física debe generar las señales inalámbricas, ópticas o eléctricas que
representan los “1” y los “0” en los medios.
 El método de representación de bits se denomina método de señalización.
 Los estándares de la capa física deben definir qué tipo de señal representa un “1” y qué
tipo de señal representa un “0”.
 Esto puede ser tan simple como un cambio en el nivel de una señal eléctrica o de un
pulso óptico.
 ejemplo, un pulso largo puede representar un 1, mientras que un pulso corto
representa un 0.

ACCESO A LA RED - RENDIMIENTO
 El rendimiento es la medida de transferencia de bits a través de los medios durante un
período de tiempo determinado.
 Debido a diferentes factores, el rendimiento no suele coincidir con el ancho de banda
especificado en las implementaciones de capa física.
Factores que influyen en el rendimiento:
 La cantidad de tráfico
 El tipo de tráfico
 La latencia creada por la cantidad de dispositivos de red encontrados entre origen y
destino
 La latencia se refiere a la cantidad de tiempo, incluidas las demoras, que les toma a los
datos transferirse desde un punto determinado hasta otro.

TECNOLOGÍAS LAN

APLICACIONES DE REDES LAN
 LAN de computadores personales:
 Bajo coste
 Velocidad de datos limitada
Redes de respaldo y de almacenamiento
 Se utiliza para interconectar grandes sistemas (computadoras centrales,
supercomputadoras y dispositivos de almacenamiento masivo):
 Alta velocidad
 Interfaz de alta velocidad
 Acceso distribuido
 Distancia limitada
 Número limitado de dispositivos

 Redes ofimáticas de alta velocidad:
 Procesadores de imágenes de sobremesa
 Alta capacidad de almacenamiento local
 LAN troncales:
 Interconecta LAN locales de baja velocidad
 Fiabilidad
 Capacidad
 Coste

ARQUITECTURA LAN
 Arquitectura de protocolos
 Topologías
 Control de acceso al medio
 Control de enlace lógico

ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS
 Capas inferiores del modelo OSI.
 Modelo de referencia IEEE 80.
 Capa física.
 Control de Enlace Lógico (LLC, Logical Link Control).
 Control de Acceso al Medio (MAC, Media Access Control).

CAPAS DEL PROTOCOLO
IEEE 802 EN
COMPARACIÓN CON LAS
DEL MODELO OSI

CAPA FÍSICA DEL MODELO IEEE 802
 Codificación / decodificación de señales.
 Generación / eliminación de preámbulo (para sincronización).
 Transmisión / recepción de bits.
 Medio de transmisión y de la topología.

CAPA DE CONTROL DE ENLACE LÓGICO DEL MODELO IEEE 802
 Interfaz con las capas superiores.
 Control de errores y de flujo.

CAPA DE CONTROL DE ENLACE AL MEDIO DEL MODELO IEEE 802
 Por encima de la capa física se encuentran las funciones asociadas a los servicios
ofrecidos a los usuarios LAN. Entre ellas se encuentran las siguientes:
 En transmisión, ensamblado de datos en tramas con campos de dirección y de
detección de errores.
 En recepción, desensamblado de tramas, reconocimiento de dirección y detección
de errores.
 Control de acceso al medio de transmisión LAN.
 Interfaz con las capas superiores y control de errores y de flujo.

CAPA DE CONTROL DE ENLACE AL MEDIO DEL MODELO IEEE 802
 Estas funciones se asocian generalmente a la capa 2 de OSI.
 El conjunto de funciones del último punto de los cuatro indicados se agrupan en la
capa de control de enlace lógico (LLC).
 Las funciones de los tres primeros puntos se tratan en una capa separada denominada
control de acceso al medio (MAC).
 Esta separación de funciones se debe a las siguientes razones:
 La lógica necesaria para la gestión del acceso a un medio compartido no se
encuentra en la capa 2 de control de enlace de datos tradicional.
 Se pueden ofrecer varias opciones MAC para el mismo LLC.

PROTOCOLOS LAN EN CONTEXTO

CAPA DE ENLACE DE DATOS
 La capa de acceso a la red de TCP/IP equivale a las siguientes capas del modelo OSI:
 Enlace de datos (capa 2)
 Física (capa 1)
 La capa de enlace de datos es responsable del intercambio de tramas entre los nodos a
través de un medio de red físico. Permite que las capas superiores accedan a los medios y
controla el modo en que los datos se colocan y se reciben en los medios.
 Específicamente, la capa de enlace de datos realiza estos dos servicios básicos:
 Acepta paquetes de la capa 3 y los empaqueta en unidades de datos denominadas
“tramas”.
 Controla el acceso al medio y realiza la detección de errores.

CAPA DE ENLACE DE DATOS
 La capa de enlace de datos separa de manera eficaz las transiciones de medios que
ocurren a medida que el paquete se reenvía desde los procesos de comunicación de las
capas superiores.
 La capa de enlace de datos recibe paquetes de un protocolo de capa superior y los dirige a
un protocolo de las mismas características, en este caso, IPv4 o IPv6.
 Este protocolo de capa superior no necesita saber qué medios utiliza la comunicación.

SUBCAPAS DE ENLACE DE DATOS
 La capa de enlace de datos se divide en dos subcapas:
 Control de enlace lógico (LLC): se trata de la subcapa superior, que define los procesos
de software que proporcionan servicios a los protocolos de capa de red.
 El LLC coloca en la trama información que identifica qué protocolo de capa de red se
utiliza para la trama.
 Esta información permite que varios protocolos de la capa 3, tales como IPv4 e IPv6,
utilicen la misma interfaz y los mismos medios de red.
 Control de acceso al medio (MAC): se trata de la subcapa inferior, que define los
procesos de acceso al medio que realiza el hardware.
 Proporciona el direccionamiento de la capa de enlace de datos y la delimitación de los
datos de acuerdo con los requisitos de señalización física del medio y con el tipo de
protocolo de capa de enlace de datos en uso.

 La separación de la capa de enlace de datos en subcapas permite que un tipo de trama
definido por la capa superior acceda a distintos tipos de medios definidos por la capa
inferior. Tal es el caso en muchas tecnologías LAN, incluida Ethernet.

 En la ilustración, se muestra la forma en que la capa
de enlace de datos se divide en las subcapas LLC y
MAC.
 El LLC se comunica con la capa de red, mientras que la
subcapa MAC admite diversas tecnologías de acceso
de red.
 Ejemplo, la subcapa MAC se comunica con la
tecnología LAN Ethernet para enviar y recibir las
tramas a través de cables de cobre o de fibra
óptica.
 La subcapa MAC también se comunica con
tecnologías inalámbricas como Wi-Fi y Bluetooth
para enviar y recibir tramas en forma inalámbrica.

FORMATEO DE DATOS PARA LA TRANSMISIÓN
 La capa de enlace de datos prepara los paquetes para transportarlos a través de los
medios locales mediante su encapsulación con un encabezado y un tráiler para crear una
trama.
 La descripción de una trama es un elemento clave de cada protocolo de capa de enlace de
datos.
 Los protocolos de capa de enlace de datos requieren información de control para permitir
que los protocolos funcionen. Por lo general, la información de control responde las
siguientes preguntas:
 ¿Qué nodos se comunican entre sí?
 ¿Cuándo comienza la comunicación entre los nodos individuales y cuándo termina?
 ¿Qué errores se produjeron mientras se comunicaron los nodos?
 ¿Qué nodos se comunicarán a continuación?

FORMATEO DE DATOS PARA LA TRANSMISIÓN
 Las tramas de la capa de enlace de
datos incluyen los siguientes
elementos:
 Encabezado: contiene información
de control, como direccionamiento,
y está ubicado al comienzo de la
PDU.
 Datos: contienen el encabezado IP,
el encabezado de la capa de
transporte y los datos de aplicación.
 Tráiler: contiene la información de
control que se agrega al final de la
PDU para la detección de errores.

CREACIÓN DE UNA TRAMA
 Cuando los datos viajan por los medios, se convierten en un stream de bits o en números 1
y 0.
 Si un nodo está recibiendo streams de bits largos ¿cómo determina dónde comienza y
termina la trama o qué bits representan una dirección?
 El tramado rompe el stream en agrupaciones descifrables, con la información de control
insertada en el encabezado y tráiler como valores en campos diferentes.
 Este formato brinda a las señales físicas una estructura que pueden recibir los nodos y que
se puede decodificar en paquetes en el destino.

Los tipos de campos de trama genéricos incluyen lo siguiente:
 Indicadores de comienzo y de detención de la trama: la subcapa MAC utiliza estos
campos para identificar el inicio y el final de la trama.
 Direccionamiento: la subcapa MAC utiliza este campo para identificar los nodos de
origen y destino.
 Tipo: el LLC utiliza este campo para identificar el protocolo de capa 3.
 Control: identifica servicios especiales de control del flujo.
 Datos: incluye el contenido de la trama (es decir, el encabezado del paquete, el
encabezado del segmento y los datos).
 Detección de errores: estos campos de trama, que se incluyen después de los datos
para formar el tráiler, se utilizan para la detección de errores.

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