Uni fiee rdsi sesion 01 intro comunicaciones

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Ingeniería de Telecomunicaciones

Redes Digitales de Servicios Integrados
- IT526M -

Teoría: Sesión: 1
Introducción a las Comunicaciones
Prof. Ing. José C. Benítez P.

Sesión I. Introducción a las comunicaciones

1. Modelo para las comunicaciones.
2. Conceptos y definiciones de una red.
3. ¿Para que una red?.
4. Beneficios de una red.
5. Componentes de una red.
6. Servicios WAN.
7. Medios de transmisión.
8. Ancho de banda digital.

IT526M Redes Digitales de Servicios Integrados
2

1. Modelo para las comunicaciones

Sistema de Comunicación Básico

<Mensaje>

canal
emisor receptor

3


Sistema de Telecomunicación

4

Sistema de Comunicación

Emisor: es el elemento Terminal de la comunicación que se encarga de
proporcionar la información.
Receptor: es el elemento Terminal de la comunicación que recibe la
información procedente de un emisor.

En ocasiones no es fácil distinguir claramente entre emisor y receptor
porque con frecuencia ambos terminales intercambian sus papeles
alternativamente en orden a producir un diálogo.

5

Sistema de Comunicación: Emisor - Receptor
Es inseparable cada emisor de su receptor. No se concibe un concepto sin
el otro.

Casos:
b. Un receptor y múltiples emisores
c. Un emisor y múltiples receptores
d. Múltiples emisores con múltiples receptores

Ejemplos
• En una agencia de noticias hay sólo un receptor de noticias y
múltiples emisores de las mismas distribuidos por todo el mundo.
• Los sistemas de radio/televisión consisten en una estación
emisora desde la que se distribuye la señal electromagnética a
múltiples receptores.
• Los dispositivos utilizados en las redes de comunicación entre
computadores.

6

Sistema de Comunicación: Canal

El canal:
• Es el elemento que se encarga del transporte de la señal.
• Es el elemento sobre la que viaja la información que emisor
y receptor pretenden intercambiar.

Nota:
• Cada canal de transmisión es adecuado para algunas
señales concretas.
• No todos los canales sirven para todos los tipos de señales.

Ejemplo:
La señal eléctrica se propaga bien por canales metálicos,
buenos conductores de la electricidad, pero no así la señal
luminosa.

7

Un canal viene definido desde el punto de vista telemático por sus
propiedades físicas:

1. naturaleza de la señal que es capaz de transmitir
2. velocidad de transmisión
3. capacidad de transmisión
4. ancho de banda
5. nivel de ruido que genera
6. longitud
7. modo de inserción de emisores y receptores

Tarea T1:
Realizar una descripción de los canales
telemáticos utilizados en el Perú, indicando los
valores de sus propiedades físicas.

8


Ejemplos:
• Para señales audibles. el ejemplo más común de
canal acústico es la atmósfera.
• Para señales electromagnéticas se pueden utilizar
multitud de canales, dependiendo de la frecuencia de
las señales transmitidas: cables, el vacío, satélites, la
propia atmósfera, etc.
• Un caso particular de canal electromagnético son las
fibras ópticas, especializadas en transmisiones
luminosas, extraordinariamente rápidas e insensibles
al ruido eléctrico.

9

Sistema de Comunicación: Transductor

Un transductor
• Es un dispositivo encargado de transformar la naturaleza
de la señal.

¿Cuales son las señales que mas se usa en telemática?
• En primer lugar es la señal eléctrica; debido a su facilidad
de transporte, gobierno y transformación,
• La otra señal es la luz debido a la rapidez de transporte
(velocidad de la luz).

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Sistema de Comunicación: Transductor
Ejemplos de transductores
• Una bombilla o un diodo LED. Transductor que convierte a la
señal eléctrica en luminosa. Así, cuando deja pasar corriente
eléctrica a través suyo emite radiación luminosa.
• Un fotodiodo o una célula fotoeléctrica. Transductor inverso
al anterior que genera corriente eléctrica cuando es
estimulada por la luz.
• Un micrófono. Transductor para el caso de conversión entre
señales acústicas -mecánicas- y eléctricas.
• Un altavoz (parlante). Transductor para el caso de
conversión entre señales eléctricas y acústicas -mecánicas.

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Sistema de Comunicación:
Los emisores/receptores en Telecomunicaciones e Informática:
• En telecomunicaciones se utiliza con precisión el término ETD
(Equipo Terminal de Datos), en informática es más frecuente
hablar simplemente de Terminal, entendido como un dispositivo
capaz de constituirse en emisor o receptor de una
comunicación.
• Los Terminales o ETD se conectan a través de Líneas de
Transmisión mediante los ECD (Equipo Terminal del Circuito de
datos) formando lo que se llama Circuitos de Datos (CD)

¿Cuánto tipos de terminales existen?
• Hay muchos tipos de terminales, estando una buena parte de
ellos en constante evolución.

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Señales

Señal:
Representación de la información.
Los sistemas de comunicaciones pueden
emplear señales analógicas o digitales.

Ejemplos:
Una corriente o voltaje eléctrico, donde el nivel de
corriente o voltaje es utilizado para representar
datos.

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Señales analógica y digitales
Señal analógica:
Es la que puede tomar un conjunto de valores continuos
dentro de un rango determinado, para representar
información directamente.
Es representada por un conjunto de ondas sinusoidales.
Ejemplos: La voz humana, video y música.

Señal digital:
Es la que puede tomar sólo un conjunto discreto de valores
dentro de un rango determinado.
Es representada como ondas cuadradas.
Ejemplo: Una batería.

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Aspectos físicos de las transmisiones:
• Señal:
Manifestación de una magnitud física.
• Señal en telecomunicaciones:
Se puede propagar a través de
diferentes medios o canales.
• Representación matemática de la señal:
A(t) = Am sen (ωt + φ)
Donde:
t es el tiempo.
Am es la amplitud máxima de la señal.
ω es la frecuencia angular.
φ es la fase.

15

Aspectos físicos de las transmisiones:
Frecuencia : f = w/2π.
La frecuencia determina la cantidad de
veces que se repite una señal por
unidad de tiempo, y se mide en hertz
(Hz). Ciclos/seg
Amplitud máxima, Am.
El valor máximo alcanzado por la
función
Período: T = 2 π/w.
Tiempo necesario para que se vuelva a repetir la estructura periódica de
la señal, y se mide en segundos (s).
Fase.
El desfase es un desplazamiento de la señal en el tiempo que puede
variar dependiendo del origen de tiempos tomado para representar la
función, y se mide en radianes (rad) o grados eléctricos.
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Comunicación vs Transmisión
Proceso de comunicación  Transmisión de señales.

• Comunicación:
• Proceso por el que se transporta información sobre una señal que
se transmite para los terminales y son interpretadas por estos.
• Tx de señales mediante un código común al emisor y al receptor.
• Transporte de Información.

• Transmisión:
• Transporte de señales físicas.

“La señal es a la transmisión
lo que la información es a la comunicación.”

17

Comunicación - Transmisión

La transmisión se refiere al transporte de las señales físicas
necesarias para que se produzca un fenómeno telemático, mientras
que la comunicación se refiere más bien al transporte de la
información, de los datos que significan algo concreto tanto en el
emisor como en el receptor, independientemente de las señales
utilizadas para su transmisión.

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2. Conceptos y definiciones de una red
Sistema de Comunicación : Circuito de datos:

Para elaborar una comunicación entre terminales se necesita:
• Dos equipos terminales de datos o ETDs.
• Dos equipos terminales de circuito de datos o ECDs.
• Líneas de comunicación.

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Equipo Terminal de Datos (ETD):
• Estos dispositivos han de tener cierta inteligencia para realizar algo.
• Funcionan de ETD el equipo emisor y el equipo receptor, siempre
equipos terminales (respecto a la comunicación) .
• Lo que define a un ETD no es su grado de inteligencia, puesto que se
pueden considerar tanto ETD a un mainframe (gran computador)
como también una impresora; si es necesario que tenga inteligencia.
• Si no que debemos definir a un ETD por la función que realiza, ser
origen y destino de una comunicación.

20


Equipo Terminal de Circuito de Datos o ECD:
• Estos son los dispositivos que se encargan de adecuar la
información recibida por el ETD a un tipo de señal o magnitud
física capaz de viajar por el canal.
• También se encarga del proceso contrario, una vez que recibe
unas señales por el canal de comunicación el ECD las adecua
para que puedan ser procesadas por el ETD.
Ejemplo: El ETD (computador) envía la información procesada al
ECD (MODEM), la información enviada por el ETD al ECD se
encuentra en sistema digital, el ECD se encarga de adecuar ese
sistema digital o convertirlo a un sistema analógico paralelo, para
así poder enviar esa información por la red telefónica capaz de
enviar solo señales analógicas.

21

Linea de Comunicación, línea de datos o Linea de un Circuito de
Datos (LCD):
• Es la línea o canal que une a los dos ECD, las líneas de datos
han de ir en función de el trafico de información, con lo que no
podemos establecer una línea de datos para poco trafico
sabiendo que la información de la comunicación va a ser grande.
• La calidad de las líneas de datos están reguladas por las normas
internacionales.

El Enlace de Datos (ED):
Es el conjunto que alberga los ECD y la línea de circuitos de datos.
El circuito de datos (CD):
Es el conjunto formado por los ETD, ECD y línea de circuito de
datos.
22

Sistema Informático:

Sistema informático: está constituido por un conjunto de elementos de
hardware y software, capaces de realizar conjuntamente, una
determinada función orientada hacia la resolución de un problema
objeto.

Elementos de un sistema informático:
- Tareas (programas) y
- Recursos (archivos, periféricos, etc.).

23

Sistema Informático:
Relaciones entre los elementos de un sistema informático:

Por ejemplo:
• Comunicaciones entre tareas con el objetivo de intercambiar
información para la cooperación en la resolución de una
determinada función;
• Comunicaciones entre tareas y recursos con el objetivo de que
las tareas utilicen los servicios de los recursos.

24

Sistema Informático: Clasificación

Los SI se subdividen en:
• Sistemas Centralizados y
• Sistemas Distribuidos.

25

Sistema Informático Centralizado (SIC):
• Es un sistema informático basado en un
solo computador,
• La responsabilidad del establecimiento de
dichas relaciones corresponde
generalmente a un sistema operativo, bien
sea orientado a la manipulación de
archivos o bien sea orientado hacia el
control de aplicaciones en tiempo real, y
• Está constituido básicamente por un
conjunto de programas que se ejecutan en
el propio computador y que realizan dicho
servicio de comunicación entre los
elementos.

26

Sistema Informático Distribuido (SID):
• Está constituido por un conjunto de elementos
entre los cuáles se establecen relaciones. La
particularidad consistirá en que los elementos
que se comunican están ubicados en
máquinas diferentes y distribuidas.
• Es evidente que el mecanismo que hace
posibles dichas relaciones debe estar
distribuido entre los diferentes componentes
que constituyan el sistema.
• Dicho mecanismo está formado por:
• un conjunto de elementos de SW (programas), residentes en las máquinas
distribuidas, a los que se les denomina Sistema Operativo Distribuido, y además
• un conjunto de elementos de HW y/o SW lo que constituye el Mecanismo de
Comunicación e Interconexión entre los elementos de tratamiento de la información.

27


Sistema Informático Distribuido:

Concepto. Un SID es un SI en el que la
potencia del tratamiento de la información se
encuentra repartido (distribuido) en el
espacio, entre todos los Elementos de
Tratamiento de la Información (ETI) a través
de un Mecanismo de Comunicación e
Interconexión (MCI).

Esquema general de un SID (Fig): Aparece
un conjunto de ETIs interconectados
mediante un MCI

28

La Telemática

Telecomunicaciones Informática
 Del prefijo griego tele, "distancia" y del  Es la ciencia aplicada que
latín communicare que significa abarca el estudio y aplicación
comunicación. del tratamiento automático de
 "comunicación a distancia" la información, utilizando
 Es una técnica consistente en transmitir dispositivos electrónicos y
un mensaje desde un punto a otro de sistemas computacionales.
modo bidireccional.  El procesamiento automático
 Cubre todas las formas de comunicación de la información.
a distancia: radio, telegrafía, televisión,
telefonía, transmisión de datos e
interconexión de computadores.

Telemática
Telemática: ciencia que utiliza las telecomunicaciones para
potenciar las posibilidades y aplicaciones de la informática

29

Sistema Informático Distribuido:

Clasificación
(escala: distancias entre los ETIs).

• Redes de Computadoras.
• Redes Locales de Computadoras
• Sistemas multicomputadoras
• Sistemas multiprocesadores

30

SID: Redes de Computadoras.

• Surgen a finales de los años 60
• Como una solución para la
interconexión de computadoras
situados en lugares remotos con el
objetivo fundamental de compartir
recursos, permitiendo a cualquier
usuario de cualquier computador
acceder y utilizar los recursos ya sean
hardware o software, del conjunto de
máquinas que constituyen la red.
• Las redes de computadoras tuvieron su
influencia decisiva en el desarrollo de
las denominadas redes locales de
computadoras.

31

SID: Redes Locales de Computadoras.

• Se iniciaron a principios de los años 70 y
• Trataron de aplicar, a escala reducida,
soluciones experimentadas en las redes de
computadoras, simplificando y optimizando
dichas soluciones y sacando partido de las
ventajas que reporta la disminución de la
distancia entre los elementos del proceso.

32

SID: Sistemas multicomputadoras.

• Fueron desarrollándose durante la
década de los años 60.
• Aplicando la idea de la
descentralización de funciones en un
computador.
• Así aparecieron en los sistemas
clásicos, unidades especializadas, en
la manipulación de periféricos, en la
gestión de comunicaciones, etc.

33

SID: Sistemas multiprocesadores.
• Se refiere a máquinas potentes para el
tratamiento de la información, basadas en
la cooperación sistemática y ordenada de
elementos de menor potencia, funcionando
en paralelo.
• La realización de máquinas paralelas se
han visto superadas por la propia evolución
de la tecnología al realizar máquinas
secuenciales potentes y rápidas, limitando
los sistemas paralelos a casos muy
específicos donde la velocidad y las
características del problema justifican tal
desarrollo, como es el caso de los
sistemas de tratamiento de señales en
tiempo real.

34


35


36


Calidad de Servicio (QoS)

La Calidad de Servicio (QoS, Quality of Service) consiste en
fijar unos valores límite para un conjunto de parámetros,
asegurando así que la red no se va a congestionar.
Por ejemplo:
• Throughput o ancho de banda: ≥ 256 Kb/s
• Retardo o latencia: ≤ 200 ms
• Fluctuación del retardo, o jitter: ≤ 100 ms
• Disponibilidad: ≥ 99,95 % (21 min/mes fuera de
servicio)
Podemos ver la QoS como el ‘contrato’ usuario-proveedor.

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3. ¿Que es una red telemática?

Una red es un conjunto de sistemas (equipos) informáticos
interconectados entre si entre las que se desarrollan
comunicaciones.

38

4. ¿Para que una red telemática?
Objetivos de una red :

1. Para la comunicación,
Objetivos 2. Para compartir información
(datos, archivos, directorios, etc.),
tradicionales 3. Para compartir recursos: tanto de
software como de hardware.

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5. Beneficios

Objetivos de una red :

1. Access to remote information
Objetivos 2. Person-to-person communication
actuales 3. Interactive trainning/entertainment
(1,2,3 + 4. Electronic commerce

40

6. Servicios WAN

Servicios de comunicación WAN
Pueden ser de tres tipos:
• Líneas dedicadas.
• Conmutación de circuitos.
• Conmutación de paquetes (o
de circuitos virtuales).

41

6. Servicios WAN

1. Líneas dedicadas.
• El enlace está dedicado de forma permanente
con un caudal reservado, se use o no.
• Es la solución más simple, máximo rendimiento
• Adecuada si hay mucho tráfico de forma continua
• Costo proporcional a la distancia y a la capacidad
(tarifa plana)
• Velocidades: 64, 128, 256, 512 Kb/s, 2 Mb/s, 34
Mb/s (simétricos full-duplex)

42

6. Servicios WAN


1. Conmutación de circuitos.
• La conexión solo se establece cuando se necesita,
pero mientras hay conexión el caudal está
reservado al usuario tanto si lo usa como si no.
• Se aprovecha mejor la infraestructura.
• Red Telefónica Conmutada (RTC):
• RTB (Red Telefónica Básica): hasta 56/33,6
Kbps (asimétrico)
• RDSI (o ISDN): canales de 64 Kbps
• GSM: 9,6 Kbps
• Costo proporcional al tiempo de conexión (y a la
distancia)

43

6. Servicios WAN


• Conmutación de paquetes
(o de circuitos virtuales).
• El ancho de banda disponible es compartido
por diversos circuitos, de forma que se
multiplexa tráfico de diferentes usuarios
• El ancho de banda no está reservado
• La infraestructura se aprovecha de manera
óptima.

44

6. Servicios WAN

Red de conmutación de paquetes CONS (con circuitos virtuales)
Línea punto a punto
Host
Switch Switch
DTE

Host
Host DCE DCE
Circuito virtual
DTE Switch Switch

DCE DCE

Host
Host Switch Router
Switch
DTE
DCE DTE
DCE
DTE: Data Terminal Equipment
DCE: Data Communications Equipment
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6. Servicios WAN

Conmutación de paquetes con circuitos virtuales
• Redes de conmutación de paquetes CONS:
– X.25: primer estándar de red pública de conmutación de
circuitos. Hoy en día poco interesante.
– Frame Relay (conmutación de tramas): versión aligerada
de X.25.
– ATM (conmutación de celdas): servicio moderno
– Posibilidad de crear circuitos virtuales de dos tipos:
 Temporales: SVCs (Switched Virtual Circuits). Se
crean y destruyen dinámicamente cuando se
necesitan.
 Permanentes: PVCs (Permanent Virtual Circuits). Se
configuran manualmente en los equipos para que
estén siempre activos
• Las redes públicas X.25 permiten SVCs y PVCs.
• Las redes públicas Frame Relay y ATM solo permiten PVCs

46

7. Medios de Tx

Magnetic Media
Wired
• Twisted Pair
• Coaxial Cable
• Fiber Optics
Wireless
• Radio
• Microwave
• Infrared
• Lightwave
47

7. Medios de Tx

• Medios magnéticos. Si el costo por bit o ancho de banda es muy
importante, las cintas magnéticas ofrecen la mejor opción.

Ejemplo:
• Una cinta de video (Exabyte) puede almacenar 7 GB.
• Una caja de 50 cm puede almacenar 1000 cintas, o
7000 GB.
• En los Estados Unidos se puede mandar una caja de este
tipo de cualquier punto a cualquier otro en 24 horas.
• El ancho de banda entonces es 648 Mbps. Si el destino es
solamente a una hora de distancia, el BW es más de
15 Gbps.

Tarea T2:
Realizar una descripción de los medios magnéticos
actuales, indicando su capacidad y su principio de
funcionamiento.
48

7. Medios de Tx
WIRED:
• Par trenzado (twisted pair). Consiste en dos alambres de cobre
enroscados (para reducir interferencia eléctrica). Puede correr
unos kilómetros sin la amplificación. Es usado en el sistema
telefónico.
• Cable coaxial. Un alambre dentro de un conductor cilíndrico.
Tiene un mejor blindaje y puede cruzar distancias mayores con
velocidades mayores (por ejemplo, 1-2 Gbps).
• Fibra óptica. Hoy tiene un ancho de banda de 50.000 Gbps,
pero es limitada por la conversión entre las señales ópticas y
eléctricas (1 Gbps). Los pulsos de luz rebotan dentro de la fibra.
En una fibra de mono modo los pulsos no pueden rebotar (el
diámetro es demasiado pequeño) y se necesita menor
amplificación (por ejemplo, pueden cruzar 30 km a unos Gbps).

49

7. Medios de Tx
WIRELESS:

• También existen medios inalámbricos de
transmisión.
• Cada uno usa una banda de frecuencias en
alguna parte del espectro electromagnético.
• Las ondas de longitudes más cortas tienen
frecuencias más altas, y así apoyan velocidades
más altas de transmisión de datos.
λ =v/f

50

7. Medios de Tx
WIRELESS:

Radio (10 KHz-100 MHz)
• Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden cruzar
distancias largas, y entrar fácilmente en los edificios.
• Son omnidireccionales, lo cual implica que los
transmisores y receptores no tienen que ser alineados.
• Las ondas de frecuencias bajas pasan por los obstáculos,
pero el poder disminuye con el cubo de la distancia.
• Las ondas de frecuencias más altas van en líneas rectas.
Rebotan en los obstáculos y la lluvia las absorbe.

51

7. Medios de Tx
WIRELESS: Microondas. 100 MHz-10 GHz.
• Van en líneas rectas. Antes de la fibra formaban el centro
del sistema telefónico de larga distancia.
• La lluvia las absorbe.
Infrarrojo.
• Se usan en la comunicación de corta distancia (por
ejemplo, las PAN).
• No pasan por las paredes, lo que implica que sistemas en
distintas habitaciones no se interfieren.
• No se pueden usar outdoor.
Ondas de luz.
• Se usan lasers.
• Ofrecen un ancho de banda alto con costo bajo, pero el
rayo es muy angosto, y el alineamiento es difícil.

52

7. Medios de Tx
WIRELESS:

Tarea T3:
Realizar una descripción lo mas detallada
posible del espectro electromagnético,
indicando sus rangos, usos y otras
características.

53

7. Medios de Tx

Característica Nivel Físico
Medio 10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseFL
Tipo de Cable Coaxial/AUI Coaxial Par Trenzado Fibra Optica
Tipo de Conector DB-15 BNC RJ-45 SC/ST
Cantidad Máxima de Nodos 100 30 1 1
Distancia Máxima del Segmento 500mts 185mts 100mts 2Km

Nivel Físico
Característica
Fast Ethernet Gigabit Ethernet
Medio 100BaseTX 100BaseFX 1000BaseT 1000BaseSX 1000BaseLX
Tipo de Cable Par Trenzado Fibra Optica Par Trenzado Fibra Optica Fibra Optica
Tipo de Conector RJ-45 SC RJ-45 SC/MT-RJ SC/MT-RJ
Cantidad Máxima de Nodos 1 1 1 1 1
Distancia Máxima del Segmento 100mts 2Kms 100mts 550mts 2Km

54

8. Ancho de banda digital
Banda de Paso (BP) y Ancho de Banda (BW):

Frecuencia de una señal:
Es el número de ondas sinusoidales completas por segundo.
Es medido en ciclos por segundos o hertzios.
Banda de paso (BP) de un canal, es el rango de frecuencias
que pueden ser transportadas por ese canal.
Ancho de banda (BW), es la anchura de la banda de paso.

Ejemplo:
Canal 1 de TV usa entre 470.5 y 476.5 Mhz de BP,
Canal 2 de TV usa entre 800 y 806 Mhz de BP.
Ambos canales tienes una BW de 6Mhz.

55

7. Ancho de banda digital
Banda de Paso (BP) y Ancho de Banda (BW):

El factor humano

La voz humana puede emitir sonidos
en el rango de frecuencias de 30 a
10,000hz (BP) y tiene un BW de
9.97Khz.
El oído humano puede
escuchar sonidos en el
rango de frecuencias de 20
a 20,000hz (BP) y tiene un
BW de 19.98Khz.
Tarea T4:
Realizar una descripción la BP y
BW de algunos animales. Ej. El
perro, el delfín, etc.
56

Sesión 1. Introducción a las Comunicaciones

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