PDF de programación - Conceptos básicos de comunicaciones (1)

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Conceptos básicos de
comunicaciones (1)

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

4º Ingeniería Informática



Redes


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Temario

Introducción a las redes

1. 
2.  Encaminamiento
3.  Transporte extremo a extremo
4.  Arquitectura de conmutadores de paquetes
5.  Tecnologías para redes de área local
6.  Tecnologías para redes de área extensa y última

milla

7.  Conmutación de circuitos

Contenido
•  El sistema de comunicación
•  El ancho de banda
•  Digitalización


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Sistema de comunicación

Objetivo: Intercambiar información


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Fuente

Transmisor

Bla..bla…bla…bla…bla…

de

Receptor

Sistema

transmisión

Destino

Destino

Receptor

Sistema

de

transmisión

Transmisor

Fuente

Sistema de comunicación

Simplex/half-duplex: solo un sentido cada vez


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Fuente

Destino

Transmisor

Bla..bla…bla…bla…bla…

de

Receptor

Sistema

transmisión

Receptor

Bla..bla…bla…bla…bla…

de

Transmisor

Sistema

transmisión

Destino

Fuente

Sistema de comunicación

(full-)duplex: ambos sentidos a la vez


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Fuente

Destino

Transmisor

Bla..bla…bla…bla…bla…

de

Receptor

Sistema

transmisión

Receptor

Bla..bla…bla…bla…bla…

de

Transmisor

Sistema

transmisión

Destino

Fuente

Sistema de comunicación

Objetivo: Intercambiar información (analógica o digital)


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Fuente

Transmisor

Receptor

Destino

de

Sistema

transmisión

Destino

Receptor

Sistema

de

transmisión

Transmisor

Fuente

Sistema de comunicación

Objetivo: Intercambiar información (analógica o digital)


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Fuente

Transmisor

Destino

Receptor

Sistema

de

transmisión

Sistema

de

transmisión

Receptor

Destino

Transmisor

Fuente


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Medio de transmisión

•  Sistema de transmisión cuando solo es una línea
•  Guiado

–  Cable de par trenzado
–  Cable coaxial
–  Fibra óptica

•  No guiado (inalámbrico)

–  Vacío
–  Aire
–  Agua…

Fuente

Transmisor

Destino

Receptor

Sistema

de

transmisión

Sistema

de

transmisión

Receptor

Destino

Transmisor

Fuente

El medio de transmisión y la red

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REDES

Área de Ingeniería Telemática

El ancho de banda

Señal analógica y digital

•  Transmitimos una señal electromagnética
•  Es una función del tiempo
•  Valores continuos (analógica) o discretos (digital)
•  Señal digital es ideal (transiciones instantáneas), en realidad

transmitimos señal analógica aproximada


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Dominio del tiempo y la frecuencia
Intuitivamente, una función del tiempo podremos
verla también en función de la frecuencia (. . .)

• 

•  ¿A qué nos referimos con la frecuencia?


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Analógica

Digital

tiempo

tiempo

frecuencia

frecuencia

Señal básica

•  Senoidal
•  Se repite en un periodo
•  El inverso es la frecuencia
•  Medida en Hertz


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+

=

•  Podemos componer senoidales de
diferente frecuencia y amplitud (y
fase)

•  P o d e m o s o b t e n e r a s í

prácticamente cualquier señal

•  Análisis de Fourier


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Espectro

•  Representamos la amplitud de cada componente

senoidal

+

=


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Espectro

•  Ejemplo: pulso cuadrado
•  Rango continuo de frecuencias
•  Amplitud cada vez más pequeña
•  Dos formas de ver la misma función:

–  frente al tiempo
–  frente a la frecuencia

-X/2

X/2

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Bandwidth

•  Rango de frecuencias en el

espectro

•  Ejemplo 1: 2f
•  Ejemplo 2: ∞

–  Sin embargo frecuencias

altas poca amplitud

–  Eliminar frecuencias altas

deforma poco la señal

–  De hecho ejemplo 1 ya era
p a r e c i d o a u n a s e ñ a l
cuadrada:

Ejemplo 1

Ejemplo 1

Ejemplo 2

Ejemplos

•  Voz


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– Entre 100 Hz y 7 KHz
– Se puede entender y reconocer a la
persona con rango menor: telefonía usa
300 a 3400 Hz

•  Sonido en general

– Oído puede distinguir solo en torno al
rango de 20 Hz a 20 KHz


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Bandwidth (BW)

•  La señal ocupa un ancho de banda (BW de la señal)
•  Si ocupara un rango de frecuencias infinito lo recortaríamos
•  Se emplean filtros para recortarlo
•  El resultado ha perdido frecuencias altas luego transiciones

menos abruptas en la señal

•  Deseamos que la señal no sufra demasiada deformación
•  Si es digital, que aún se puedan distinguir ceros y unos
•  A mayor bitrate digital requiere mayor BW


Filtro

f

f

Bandwidth del medio


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de un BW

deformación

•  El medio es capaz también de dejar pasar solo las frecuencias

•  El resto suelen sufrir fuerte atenuación
•  Si el BW de la señal es mayor que el del medio ésta sufre

•  Puede llegar al punto de que cometamos errores intentando

distinguir ceros de unos

BW del medio

f

Medio

f

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Bandwidth del medio

Ejemplo:
•  Señal digital de 2Kbps
•  Representación más fiel
cuanto mayores frecuencias
se permitan

•  Será más resistente ante

interferencias

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Digitalización

Digitalización

•  En general en redes de datos vamos a tener más

interés en transportar información digital
Información analógica se convierte en digital
mediante digitalización

• 


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Digitalización

•  Voz, imágenes…

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00011100000100101010101001010
1010000111110110111111000001001
000010100010100110101111111100
0001000000000000000000001111
000000000001111111111000101010
01010000010000010111100101010
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10111


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Digitalización

•  Muestreo y cuantificación

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t

000101

011010

100101

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011100

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010011

011011

Digitalización

•  Muestreo y cuantificación


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000101010101011010011010100101010010100101101010101101011010010100010010011…
100101000101001101001011010010001010010010001010011011001110010011011101010

¿ A qué velocidad transmitir ?
•  La velocidad a la que se genera la información es

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una característica de la fuente

•  El sistema de transmisión debería ser capaz de



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procesar la información a esa velocidad

•  Luego la velocidad también es una característica del

canal

Fuente

Transmisor

Sistema

de

transmisión

Receptor

Destino

¿ A qué velocidad transmitir ?

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Ejemplo I: Telefonía

Periodo de muestreo (TS)
Frecuencia de muestreo fS=1/TS

Ejemplo: En telefonía fS= 8 KHz = 8.000 muestras/seg (TS=125 μseg)
Periodo de muestreo necesario depende del BW de la señal.
Frecuencia de muestreo debería ser al menos 2xBW de la señal

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¿ A qué velocidad transmitir ?

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Ejemplo I: Telefonía (fS=8KHz)

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00000101

•  Cada muestra tiene un tamaño en bits (fijo o variable)
•  En telefonía muestras de 8 bits

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¿ A qué velocidad transmitir ?

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Ejemplo I: Telefonía (fS=8KHz, 8bits/muestra)

5 21 30 30 37 18 37 42 45 26 20 18 28 40 41