PDF de programación - Ingeniería de sistemas de comunicación - Clase 1: introducción

16.36: Ingeniería de sistemas de comunicación

Clase 1: introducción

Eytan Modiano

Eytan Modiano

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Información del curso

• Docencia: Eytan Modiano

• Clases: martes y jueves

• Libro de texto: Communications Systems Engineering, Proakis y Salehi

• Evaluación:

– 10% de la nota: trabajos en casa semanales
– 30% de la nota: cada uno de los 3 exámenes
– Examen final durante la semana de los finales

Eytan Modiano

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Fechas importantes en la comunicación moderna

Sistemas
de comunicación
analógicos

• 1876 - Teléfono de Bell
•
1920 - Emisión de Radio
• 1936 - Emisión de TV



•
•

Años 60 - Comunicaciones digitales
1965 - Primer satélite comercial

Sistemas
de comunicación
digitales

• 1970 - Primer nodo de Internet



Sistemas
de comunicación
en red
(paquetes)

•
•

Redes Darpa y Aloha

1980 - Creación del protocolo TCP/IP
1993 - Invención de la Red

Eytan Modiano


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Clases de comunicación típicas

• Antiguamente (años 80), la comunicación digital y analógica se impartían

como materias separadas

– La creación de redes se impartía a veces como curso de posgrado, sin embargo,

se pensaba que no tenía mucha utilidad

• En la actualidad, la mayoría de las clases se ciñen a los sistemas digitales

– Algunos imparten el sistema analógico por razones “históricas”
– Hay clases de creación de redes de licenciatura y de posgrado

• MIT: un curso de comunicación digital y otra de creación de redes, ambas

de posgrado (6.450, 16.37/6.263)

• Esta clase introducirá conceptos de comunicaciones y creación de redes

a nivel de licenciatura

– Es el primer intento de combinar conceptos de ambas materias

Es importante no concebir ambos sistemas como separados

Eytan Modiano

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¿Por qué comunicaciones en el departamento de aeronáutica?

•

Iniciativa de información del departamento

– Comunicaciones
– Software y ordenadores
– Sistemas autónomos

• Los ordenadores forman parte fundamental del sistema aeroespacial

– Control del sistema, interfaz humana
– Ordenadores, software, comunicaciones, etc.
– P. ej., redes de comunicación complejas en la aeronave o en la nave espacial

• La comunicación espacial es un sector en auge

– TV por satélite, acceso a Internet

• La tecnología de la información es una disciplina técnica esencial

– Hoy en día es una habilidad tan fundamental como el conocimiento de la física

o las matemáticas básicas

Eytan Modiano

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Programa del curso

Fecha

4-Feb

6-Feb

11-Feb

13-Feb

18-Feb

20-Feb

25-Feb

27-Feb

4-Mar

6-Mar

Clase

Tema


L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

L9

Introducción

Medición de la información

Teorema del muestreo

Cuantificación

Horario del lunes

Codificación de la fuente

Modulación

Modulación

Detección de una señal con ruido

Detección de una señal con ruido

11-Mar L10

Prueba 1

Lectura

Capítulo 1

Sección 6.1

Sec. 2.2, 2.4

Sec. 6.5

Sec. 6.2-6.3

Sec. 7.1 - 7.3

Sec. 7.5

Sec. 7.5

Sec. 7.6

Capítulo 9

Sec. 9.5 - 9.6

13-Mar L11

18-Mar L12

20-Mar L13

25-Mar

27-Mar

1-Apr

3-Apr

Eytan Modiano

Slide 6

Análisis BER

Codificación y capacidad de canal

Codificación de canal

Vacaciones de primavera

Vacaciones de primavera

L14

L15

Análisis del cáculo de enlace

Sec. 7.7

Espectros de señales moduladas digitalmente

Sec. 8.1 - 8.3

Programa del curso

Fecha

Clase

Tema

Lectura

8-Abr

L16

Comunicaciones de paquetes
Comprobación de errores DLC con CRC

Tanenbaum 3


Tanenbaum 3.4, 3

L17


L18


L20


L21


L22


L23


L24


10-Abr

15-Abr

17-Abr L19


22-Abr


24-Abr

29-Abr

1-May

6-May

8-May

13-May L25


15-May L26


Técnicas ARQ

Acceso múltiple: TDMA, FDMA, CDMA

Apuntes de clase

Prueba 2

Día del patriota

Introducción a la teoría de colas

Introducción a la teoría de colas

Apuntes de clase

Apuntes de clase

Acceso múltiple de paquetes: Aloha/CSMA

Tanenbaum 4

Redes de área local

Enrutamiento de paquetes

Enrutamiento de paquetes

Tanenbaum 4

Tanenbaum 5

Tanenbaum 5

TCP/IP e Internet

Tanenbaum 6: 6.4

5/19 - 5/23

SEMANA DEL EXAMEN FINAL

Eytan Modiano

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Aplicaciones de Comunicación

• Emisión de TV/Radio

– Nada nuevo en este terreno

• Telefonía digital

– Con y sin hilos

• Redes/comunicaciones informáticas

– Compartición de recursos

Informática: ordenador central (antiguamente)
Impresoras, periféricos
Información, acceso a bases de datos y actualizaciones

– Servicios de Internet

Correo, FTP, Telnet, acceso a la Red

• Hoy, la mayoría del tráfico de red está destinado a aplicaciones de Internet

Eytan Modiano

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Tipos de redes


• Redes de área extensa (WAN)

– Abarcan áreas de gran extensión (países, continentes, el mundo)

– Utilizan líneas telefónicas en alquiler (¡caro!):

Década de los 80: 10 Kbps; a partir del 2000: 2.5 Gbps

Velocidades de acceso de los usuarios: 56Kbps – 155 Mbps

– Enlaces de comunicación compartidos: switches y routers

P.ej.: IBM SNA, redes X.25 o Internet

• Redes de área local (LAN):

– Comprenden una oficina o un edificio
– Presentan un único salto o hop (canal compartido) (¡barato!)

– Velocidades de acceso de los usuarios: 10 Mbps – 1 Gbps

P. ej.: Ethernet, redes en anillo (Token rings) o Apple-talk

• Redes de área metropolitana (MAN)
• Redes de área de almacenamiento

Eytan Modiano

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Servicios de red

• Síncronos:

– La sesión consiste en una cadena continua de tráfico (p. ej.: voz)

– Por lo general, requiere retardos limitados y establecidos

• Asíncronos:

– La sesión consiste en una secuencia de mensajes

– Generalmente a ráfagas

– Ej.: sesiones interactivas, transferencias de archivos o envío de emails

• Servicios orientados a conexión:

– La sesión se mantiene durante un período de tiempo
– Entrega de paquetes ordenada y oportuna
– P. ej.: Telnet o FTP

• Servicios no orientados a conexión:

– La transacción se produce en un solo tiempo (p. ej.: email)

• Calidad de servicio (QoS)

Eytan Modiano

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Técnicas de conmutación (Switching)

• Conmutación de circuitos:

– Reserva de recursos
– Redes de telefonía tradicional

• Conmutación de paquetes
– Compartición de recursos
– Redes de datos modernas

Eytan Modiano

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Conmutación de circuitos

• A cada sesión se le asigna una fracción fija de la capacidad de cada

enlace de su ruta:

– Recursos reservados
– Camino establecido
– Si se emplea toda la capacidad se bloquean las llamadas

P. ej.: red telefónica

• Ventajas de la conmutación de circuitos:

– Retardos establecidos
– Garantiza la entrega continua

• Desventajas:

– Los circuitos no se utilizan cuando la sesión está desocupada (vacía)
– Resulta ineficaz para el tráfico a ráfagas
– Generalmente, la conmutación de circuitos se realiza con una cadena

de velocidad establecida (p. ej.: 64 Kbps)

Es difícil que soporte velocidades variables de datos

Eytan Modiano

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Redes conmutadas por paquetes

Los mensajes se dividen
en paquetes que se
dirigen a su destino

PS

PS

PS

Red de paquetes

PS

PS

PS

Cola
(buffer)

Conmutación

de paquetes

PS

Eytan Modiano


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Modelo de referencia OSI de 7 capas

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Servicio de red virtual

Sesión virtual

Enlace virtual para mensajes extremo a extremo

Enlace virtual para paquetes extremo a extremo

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Red

Red

Red

Enlace virtual para
paquetes viables

Control de

enlace de datos

DLC

DLC

DLC

DLC

Tubería de bits virtual

Int. física

Int. física

Int. física

Int. física

Control de

enlace de datos

Interfaz
física

Interfaz
física

Sitio
externo

Eytan Modiano

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Enlace físico

Nodo

de subred

Nodo

de subred



Sitio
externo

Capas

• Capa de presentación:

– Realiza la conversión del código de caracteres, la encriptación y compresión de datos, etc.

• Capa de sesión:

– Recibe el servicio virtual de mensajes extremo a extremo de la capa de transporte

– Se encarga de la gestión de directorios, los derechos de acceso, las funciones de registro, etc.

• Aquí la estandarización no se ha desarrollado totalmente ya que, desde

la capa de transporte a la de aplicación, todas ellas corresponden al
sistema operativo y no necesitan interfaces estándar.

• Pasamos a la capa de transporte e inferiores

Eytan Modiano

Slide 15

Capa de transporte

• La capa de transporte se encarga de la transmisión viable de extremo

a extremo de los mensajes por la red

– La capa de red proporciona un conducto virtual de paquetes extremo

a extremo hacia la capa de transporte

– La capa de transporte proporciona a las capas superiores un servicio

virtual de mensajes extremo a extremo

• Las funciones de la capa de transporte son:

1) Dividir los mensajes en paquetes y reajustar su tamaño para que

sea válido para la capa de red

2) Multiplexar las sesiones con los mismos nodos de origen y destino
3) Reordenar los paquetes una vez llegados a su destino
4) Recuperar el sistema de errores y fallos
5) Proporcionar un control de flujo de extremo a extremo

Eytan Modiano

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Capa de red

• La capa de red se encarga del enrutamiento de los paquetes por

la red

– El módulo de la capa de red acepta los paquetes que llegan de la capa

de transporte y los paquetes en tránsito de la capa DLC

– Dirige cada paquete a su correspondiente DLC de salida o bien a la capa

de transporte una vez que el paquete ha llegado a su destino

– Por lo general, la capa de red añade su propia cabecera a los paquetes

que recibe de la capa de transporte. Esta cabecera contiene la
información necesaria para dirigirlo (p. ej.: la dirección de destino)

Cada nodo contiene, por enlace, un
módulo de capa de red más un módulo
de capa de enlace

Capa
de transport