mf0228 3 uf1869 analisi del mercat de productes de comunicacions i - alumne

Gestió de xarxes de

veu i dades

UF1869

Anàlisi del mercat

de productes de

comunicacions

El.laborat per Xavier Castejón 2014

MF0228_3: Disseny de xarxes telemàtiques (200 hores)

UF1869: Anàlisi del mercat de productes de comunicacions (90 hores)

UF1870: Desenvolupament del projecte de la xarxa telemàtica (80 hores)

UF1871: El·laboració de la documentació tècnica (30 hores)

Relació d’unitats didàctiques per

mòdul formatiu

1. Introducció a les comunicacions i xarxes de computadores.

2. Principis de transmissió de dades.

3. Medis de transmissió guiats.

4. Medis de transmissió sense fils.

Contingut

5. Control d’enllaç de dades.

6. Protocols.

7. Equips d’interconnexió de xarxa.

Contingut

1. Tasques d’un Sistema de Telecomunicacions

2. Comunicació a través de xarxes

• Classificació de xarxes

3. Protocols i arquitectura de protocols

• Definició i característiques

• Funcions dels protocols

• Model de referència OSI. Funcions i serveis

• Arquitectura de protocols TCP/IP. Funcions i serveis

• Correspondència entre TCP/IP i OSI

4. Reglamentació i Organismes d'Estandardització

1. Introducció a les comunicacions i xarxes

de computadores.

Definició: TELEMÀTICA

1. 1. Tasques de un sistema de

telecomunicacions

Telemàtica =

Telecomunicació + Informàtica

Definició: TELECOMUNICACIÓ

1. 1. Tasques de un sistema de

telecomunicacions

Tota transmissió, emissió o recepció de signes, senyals, imatges, sons o informacions de qualsevol tipus que es transmeten per fils, mitjans òptics, radioelèctrics o altres sistemes electromagnètics.

Definició: INFORMÀTICA

1. 1.Tasques de un sistema de

telecomunicacions

Conjunt de coneixements científics i tècniques que fan possible el tractament automàtic de la informació per mitjà d'ordinadors.

Definició: TELEMÀTICA

1.1. Tasques de un sistema de

telecomunicacions

S’encarrega de la transmissió de dades entre sistemes de informació basats en ordinadors. Según la R.A.E: “ Aplicación de las técnicas de las telecomunicaciones y de la informática a la transmisión a distancia de información computarizada”.

Fites històriques en la Telemàtica Any Fita històrica

1790 Invenció del Telègraf òptic, desenvolupat per Claude Chappe

1794 S'envia el primer telegrama de la historia utilitzant el telègraf òptic de Lille a París

(232 Km) amb 22 torres

1800 S'envia el primer telegrama en Espanya de Madrid a Aranjuez

1833 Desenvolupament del Telègraf elèctric

1837 Desenvolupament del sistema Morse

1844 S’envia el primer missatge telegràfic utilitzant el codi Morse

1851 Es posa en funcionament el primer cable telegràfic submarí entre Dover

(Anglaterra) i Calais (França)

1857 Wheatstone patenta un sistema telegràfic que utilitza el codi Morse i es capaç

de transmetre70 paraules per minut

1865 Maxwell desenvolupa les lleis de l’electromagnetisme fonamentals per a la

radiotransmissió

1876 Alexander G. Bell inventa el telèfon

1897 Es realitzen les primeres transmissions radioelèctriques fetes per Marconi

1901 Es realitza la primera transmissió radioelèctrica que creua l’Atlàntic (Marconi)

1915 Es realitzen les primeres proves radiotelefòniques

Any Fita històrica

1927 S’estableix el primer enllaç radio transatlàntic pera comunicacions telefòniques

1960 Es realitzen les primeres connexions entre ordenadors

1962 Es posen en funcionament els primers satèl·lits repetidors

1969 Es desenvolupa la xarxa ARPANET, precursora d’Internet, per encàrrec del Departament de Defensa d’EEUU

1973 Es desenvolupa en Xerox la primera versió d’Ethernet

1977 Es realitza la primera transmissió telefònica a través de fibra Óptica

1981 S’arriba a la xifra de 213 ordenadors connectats a la xarxa ARPANET

perteneixents a universitats i centres d’investigació

1983 El Departament de Defensa de EEUU es deslliga de ARPANET

1984 Comença a utilitzar-se una nova xarxa per a connectar xarxes, coneguda com

NSFNET, utilitzant els protocols TCP/IP

1989 TimBerners-Lee desenvolupa el servei WWW (World Wide Web), utilitzant el

llenguatge de marcació de hipertext HTML i el protocol HTTP

1990 Desapareix ARPANET i queda completament substituïda per NSFNET

1993 S'estén l'ús del WWW amb l’aparició del navegador Mosaic

1995 Es desmantella la xarxa NSFNET i comença la descentralització del backbone d’

Internet adoptant l’estructura que es mante en l’actualitat

Any Fita històrica

1996 Microsoft entra a Internet. Fins a aquest moment Netscape era el navegador més

utilitzat. Fi del monopoli de Telefónica a Espanya

1997 19,5 milions d‘hosts connectats a Internet. A Espanya 1,1 milions d'usuaris

d'Internet

1998 Es crea Google

1999 50 milions d’ordinadors. El contingut d’Internet desborda.

2000 Google desbanca a Yahoo! com a principal cercador d’Internet.

2001 S’il.legalitza Napster

2002 Es comença a popularitzar la tarifa plana en Espanya

2004 924 milions d’usuaris d’Internet (13,4 milions en Espanya, 184 milions en Estats Units i

100 milions en Xina)

telecomunicacions

Diagrama de un sistema de comunicació

telecomunicacions

Diagrama de un sistema de comunicació

Font Transmissor Receptor Destí Medi de

transmissió

de computadores.

És un conjunt d'equips informàtics connectats físicament amb l'objectiu de compartir informació i serveis.

Que es una xarxa informàtica?

Com les xarxes afecten la nostra vida diària

2. Comunicacions a traves de xarxes

Es poden distingir diferents tipus bàsics:

oSistema (Clúster).

oXarxa d’àrea local (LAN).

oXarxa d’àrea metropolitana (MAN).

oXarxa d’àrea estesa (WAN).

oInternet.

Classificació de les xarxes en funció del territori que abarquen

Sistema (Clúster) Un clúster és una associació d’ordinadors interconnectats per mitjà d’una xarxa de connexions molt curtes que actuen com una sola unitat.

Un exemple és la del superordinador Mare Nostrum del Centre de Supercomputació de Barcelona (BSC) al Campus Nord de la Universitat Politècnica de Catalunya.

Mare Nostrum 3 Centre de Supercomputació de Barcelona (BSC) al Campus Nord de la Universitat Politècnica de Catalunya.

Xarxa d’àrea local (Local Area Network o LAN) Són xarxes que abasten una sala, un edifici o un conjunt d’edificis propers, amb unes distàncies de fins a pocs quilòmetres que comprenen una oficina, una empresa, una escola o una universitat, encaminades fonamentalment a compartir recursos i intercanviar informació.

Xarxa d’àrea local (Local Area Network o LAN)

Xarxa d’àrea metropolitana (Metropolitan Area Network o MAN) Bàsicament és una versió en gran d’una xarxa d’àrea local. Comprèn una ciutat. Una xarxa d’àrea metropolitana pot transportar veu, dades i senyal de televisió per cable.

Xarxa d’àrea estesa (Wide Area Network o WAN) S’estén per una àrea geogràfica extensa, un país o un continent, està composta per subxarxes d’ordinadors, terminals de xarxa i dispositius de commutació, interconnectats mitjançant línies de transmissió. Són oferts per empreses de telecomunicacions que utilitzen enllaços microones, fibra òptica o via satèl·lit.

Xarxa d’àrea estesa (Wide Area Network o WAN)

Internet És una xarxa pública, descentralitzada i global d’ordinadors, formada per la interconnexió de diferents xarxes. De fet, és una xarxa de xarxes d’abast intercontinental, és a dir, planetària.

2. Comunicacions a traves de xarxes Classificació de les xarxes en funció del territori que abarquen

4. Reglamentació i Organismes d’Estandarització

de computadores.

3. Protocols i arquitectura de

protocols

3.1. Definició i característiques

A les normes que deuen respetar-se en una

comunicació s’anomenen protocols.

protocols

Un protocol d’una xarxa local estableix les

normes que es deuen seguir perquè un

determinat servei es realitzi correctament i

sense errades.

S'utilitzen per permetre una comunicació

satisfactòria entre els diferents dispositius.

3.1. Definició i característiques

protocols

3.2. Funcions del protocols

Un protocol es un conjunt de regles predeterminades

protocols

Els protocols de xarxa s’utilitzen per a permetre una comunicació satisfactòria entre els diferents dispositius

protocols

Varius tipus de dispositius poden comunicar-se

mitjançant el mateix conjunt de protocols. Això es

deu a que els protocols especifiquen la funcionalitat

de la xarxa i no la tecnologia subjacent que suporta.

Protocols d’una xarxa d’àrea local

Va ser creat amb la finalitat d'estandarditzar els productes que s'utilitzen en xarxes de comunicacions de dades. En el passat va existir el gran inconvenient que cada fabricant treballava per separat, i no existia compatibilitat entre equips de diferents marques. Si un client comprava equips a un fabricant quedava compromès a continuar amb aquesta marca en creixements i expansions futures.

3.3. El model de referència OSI

protocols

Model de referència OSI

protocols

3.3. El model de referència OSI.

Funcions i serveis

OSI: Nivell físic

Es relaciona amb la transmissió de bit. Els estàndards especifiquen nivells de senyal, connectors de cable i el cable. Sobre un cable de comunicació o aire es poden realitzar diferents tipus de comunicacions :

- Segons la sincronització - Segons característiques del senyal - Segons el sentit de la comunicació

OSI: Nivell d’enllaç La capa d'enllaç de dades realitza les

següents funcions: - agrupa els dígits o caràcters rebuts per nivell

físic en blocs d’informació, anomenades trames.

- detectar i solucionar errors generats en el canal de transmissió.

- evitar saturació del receptor, es a dir, permetre el temps de procés necessari per no perdre cap trama.

- identificar uns equips d’altres a través de l’adreçament.

Funcions i serveis

OSI: Nivell de xarxa S’encarrega de portar els blocs de informació

desde origen fins el desti. Les funcions principals son: -encaminament -adreçament -control de congestió

Funcions i serveis

OSI: Nivell de xarxa Protocol no orientat a connexió

Funcions i serveis

OSI: Nivell de xarxa

Funcions i serveis

OSI: Nivell de transport

Els protocols de la capa de transport supervisen la transmissió de les dades d’extrem a extrem. La capa de transport actua com a lligam entre les capes superiors (sessió, presentació i aplicació) i les capes inferiors (xarxa, enllaç de dades i física).

Funcions i serveis

Els serveis proporcionats pels protocols de la capa de transport es poden dividir en cinc grans categories: 1. Transmissió de missatges d’extrem a extrem 2. Adreçament 3. Fiabilitat de les transmissions 4. Control del flux 5. Multiplexació

Funcions i serveis

OSI: Nivell de sessió

La capa de sessió estableix, administra i finalitza les sessions de comunicació entre dos equips terminals.

Funcions i serveis

OSI: Nivell de presentació La capa de presentació assegura que la

informació transmesa per la capa de sessió podrà ser utilitzada per la capa d’aplicació del receptor.

L'objectiu és encarregar-se de la representació

de la informació, de manera que encara diferents equips puguin tenir diferents representacions internes de caràcters les dades arribin de manera reconeixible.

Funcions i serveis

OSI: Nivell d’aplicació

La capa d’aplicació és la més propera a l’usuari. Proporciona serveis de xarxa a les aplicacions de l’usuari, per exemple accés a fitxers, accés a impressores...

Funcions i serveis

En 1969 l’ARPA (Advanced Research Projects Agency -Agencia de Projectes de Investigació Avançades ) inicia un programa d’investigació pel desenvolupament de tecnologies de comunicació de xarxes de transmissió de dades.

El concurs del programa el guanya BBN.

Permeteix a varies universitats que col·laborin en el projecte, i ARPANET s'expandís gracies a la interconnexió d’aquestes universitats (UCLA, Standford, California i Utah).

3.4. L’arquitectura de protocols TCP/IP.

Funcions i serveis

El 1972 tenia 40 nodes i a partir d'aquí va anar creixent vertiginosament.

El 1973 es realitzen les primeres connexions

internacionals d'ARPANET des dels EUA amb Gran Bretanya i Noruega.

S'especifica l'FTP, és a dir, com s'envien i

reben arxius.

Funcions i serveis

Aquest model es nombra després com arquitectura TCP/IP.

En 1980, TCP/IP s’inclueix en Unix 4.2

Berkeley i va ser el protocol militar estàndard en 1983.

En aquest mateix any neix la xarxa global

Internet, que utilitza també aquesta arquitectura de comunicació.

ARPANET deixa de funcionar oficialment en

Funcions i serveis

Es la més utilitzada del món, ja que es la base de comunicació d’Internet.

Funcions i serveis

Els motius de popularitat d’aquesta arquitectura són:

és independent dels fabricants i de les

marques comercials. suporta múltiples tecnologies de xarxes. és capaç d’interconnectar xarxes de

diferents tecnologies i fabricants. pot funcionar en màquines de qualsevol

mida, des d’ordinadors personals a grans computadores.

Funcions i serveis

3.5. Correspondència entre TCP/IP i OSI

de computadores.

-Estàndards de facto

- Estàndards per llei

4. Reglamentació i

Organismes d'Estandardització

Comités d’estandarització:

ITU (International Telecom Union)

ISO (International Standards Organization)

ANSI (American National Standards

Institute)

IEEE ( Institute of Electrical and Electronics

Engineers)

IETF ( Internet Engineering Task Force)

4. Reglamentació i

Comités d’estandarització:

ISC ( Internet Systems Consortium)

ICANN (Internet Corporation for Assigned

Names and Numbers)

W3C (World Wide Web Consortium)

Open Group

4. Reglamentació i

ITU (International Telecom Union)

Organització de les Nacions Unides amb

seu en Ginebra i constituïda per les

autoritats de correus, telègrafs i telèfons

(PTT) dels països membres.

S’encarrega de realitzar recomanacions

tècniques sobre aquests dispositius.

Té 3 sectors principals: sector de

radiocomunicacions (ITU-R), sector de

desenvolupament (ITU-D) i sector

telecomunicacions (ITU-T).

Organització de caràcter

voluntari que agrupa 164

països. Els seus membres han

desenvolupat estàndards per

les nacions participants.

Un dels seus comitès s’ocupa dels sistemes

d’informació, que ha desenvolupat el

model de referència OSI i protocols per

varis nivells d’aquest model.

ISO també ha desenvolupat

altres estàndards en altres

camps, com:

ISO 216 Mesures de paper , com A4

ISO 639 Codis de llenguatges

ISO 3166 Codis de països

ISO 9000 Sistema de gestió de qualitat

ISO 14000 Gestió ambiental

ISO 26000 Responsabilitat social

ISO 50001 Gestió de l’energia

Normativa: comités d’estandarització

ANSI (American National Standards

Institute)

Associació amb fins no lucratius, formada

per fabricants, usuaris i companyies que

ofereixen serveis públics de

comunicacions.

És el representant nord-americà d’ISO,

que adopta amb freqüència els

estàndards ANSI com normes

internacionals.

IEEE ( Institute of Electrical and Electronics

Engineers)

És la major organització internacional

sense ànim de lucre formada per

professionals de les noves tecnologies.

A més de publicar revistes i preparar

conferències, aquesta organització

s’encarrega d’elaborar estàndards en les

àrees d’enginyeria elèctrica i computació

( com és l’estàndard IEEE 802 per a xarxes

d’àrea local o l’estàndard POSIX per

sistemes operatius).

IETF ( Internet Engineering

Task Force)

És una organització creada en Estats

Units en 1986. El seu objectiu principal

consisteix en desenvolupar els estàndards

que funcionen en Internet.

Formada per tècnics i especialistes que

publiquen les recomanacions dels

protocols d’Internet. Fent que els

fabricants tinguin que adaptar-se a

aquestes per evitar-ne problemes de

compatibilitat i funcionament entre

sistemes.

Els documents que publica l’IETF

s’anomenen RFC (Request For Comments

o Petició de Comentaris) i són la base pel

desenvolupament de totes les tecnologies

que funcionen en Internet.

Aquests documents, publicats des de

1969, arriben a més de 5000 en

l’actualitat.

Exemples d’aquests documents son:

RFC 2616 Protocol de transferència

d’hipertext o HTTP

RFC 959 Protocol de transferència

d’arxius o FTP

RFC 2821 Protocol simple de

transferència de correu o SMTP

ISC ( Internet Systems Consortium)

És una organització sense ànim de lucre

fundada en 1994 que desenvolupa i dona

suport a determinats programes que

funcionen en Internet.

Entre aquests programes es troben alguns

tant importants com BIND ( traducció

d'adreces de domini en adreces

numèriques a través del protocol DNS),

DHCP (adreçament automàtic adreces),

NTP (sincronització horària), etc.

ICANN(Internet Corporation for Assigned

Names and Numbers)

Organització sense ànim de lucre

fundada en 1998 per assumir les tasques

de l’anterior IANA (Internet Assigned

Numbers Authority o Agencia de Noms

d’Internet).

ICANN(Internet Corporation for Assigned

Names and Numbers)

La seva funció principal consisteix en

mantenir un registre central de noms

associats amb els protocols d’Internet, a

més dels noms de dominis i adreçaments.

És una organització que apareix en 1994

i que està presidida per Tim Berners-Lee.

El seu objectiu es produir estàndards per

totes les tecnologies que engloba la

World Wide Web (WWW o teranyina

mundial).

Està integrat per més de 400 membres i

uns 60 investigadors, i disposa d’oficines

regionals en multitud de països.

Publica una sèrie de documents oficials,

anomenats Recomanacions del

Consorci, que conté els nous estàndards

i son publicats i distribuïts de forma lliure

perquè els fabricants i desenvolupadors

es puguin adaptar a elles.

Algunes de les recomanacions més

importants son HTML, CSS, JavaScript i

XML que s’utilitzen pel disseny de

pàgines Web i navegadors en Internet.

Open Group

Té com a objectiu oferir estàndards

oberts i neutrals per la industria

informàtica. Creada en 1996.

Els seus membres inclouen empreses,

organismes e institucions

governamentals, com HP, IBM,

departament de defensa dels EUA, etc.

Un dels estàndards més coneguts és la

Single Unix Specification, que certifica

els productes de tipus Unix.

1. Introducció a les comunicacions i xarxes de computadores.

3. Medis de transmissió guiats.

4. Medis de transmissió sense fils.

Contingut

1. Conceptes

2. Transmissió analògica i digital

3. Codificació de dades

4. Multiplexació

5. Conmutació

2.1. Conceptes

Font Transmissor Receptor Destí Medi de

transmissió

A la part de la xarxa que s’encarrega de transportar la informació d’origen a destí s’anomena medi de transmissió

Medi transmissió Protocol nivell físic

2.1. Conceptes

De quina forma s’envien les dades pel medi?

Com es corregeixen les distorsions i pertorbacions que sofreix la senyal en el seu camí?

Quin medi de transmissió resulta més adequat per l’enviament de la informació?

2.1. Conceptes

Fluxe de dades

2.1. Conceptes

Fluxe de dades. Activitat

SIMPLEX HALF-DUPLEX FULL-DUPLEX

2.1. Conceptes Modes de transmissió: sèrie i paral·lel

2.1. Conceptes

• Tots els bits d’una dada es transmeten a la vegada.

• Son necessàries tantes línees com nombre de bits contingui la data a transmetre.

• Tipus: Bus

Modes de transmissió paral·lela

2.1. Conceptes Mode de transmissió paral·lela

Emisor

Receptor

Emissor Receptor

2.1. Conceptes

• Es transmeten els bits sequencialment.

Modes de transmissió sèrie

Emisor

Receptor

0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 Emissor Receptor

2.1. Conceptes

• Problema: Com reconeix el receptor que te un bit vàlid

para llegir ? Es necessari conèixer el rellotge amb el que es genera la seqüència de bits

• Tipus: Asíncrona

Síncrona

Modes de transmissió sèrie

2.1. Conceptes

• Transmissor i Receptor tenen el seu propi rellotge.

• La senyal permaneix a 1 mentre no es transmeti.

• Es delimita l'enviament de 1 caràcter (5-10bits) amb1 bit de començament (START) i 1 ó 2 bits de parada (STOP).

• Transmissor i Receptor deuen estar d’acord prèviament.

Mode de transmissió sèrie asíncrona

2.1. Conceptes Mode de transmissió sèrie asíncrona

2.1. Conceptes

• Les dades es delimiten per una sèrie de caràcters o bits

• Poden ser: Orientada a caràcter

Orientada a bit

Mode de transmissió sèrie síncrona

2.1. Conceptes

Orientada a caràcter (8 bits)

Orientada a bit

Mode de transmissió sèrie síncrona

2.1. Conceptes

• Avantatges transmissió sèrie: - número de línees menor - menor cost, sobretot quan augmenten

les distancies

• Avantatges transmissió paral·lela: - major velocitat - major simplicitat

Transmissió sèrie VS paral·lela

2.2. Transmissió analògica i digital

Dades: Entitat capaç de transportar informació Senyals: Representacions elèctriques o electromagnètiques de les dades Transmissió: Comunicació de dades mitjançant la propagació i processament dels senyals

Definició dades, senyals i transmissió

El senyal que transporta les dades entre un emissor i un receptor sempre es propaga a través d’un medi de transmissió. La majoria dels senyals de transmissió de dades tenen el seu origen en dispositius electrònics i, per tant, la seva naturalesa és d’origen elèctric o electromagnètic.

Un senyal qualsevol ve definit per 3 característiques:

Amplitud Freqüència

2.2. Transmissió analògica i digital Definició dades, senyals i transmissió

2.2. Transmissió analògica i digital Espectre acústic

Els senyals analògics i digitals poden ser periòdics i no periòdics. El senyal periòdic completa un patró dintre d’un marc medible (període). L’acabament d’un patró complert s’anomena cicle.

Senyals analògics i digitals

Els senyals analògics i digitals poden ser periòdics i no periòdics. El senyal no periòdic canvia sense exhibir un patró o cicle que es repeteix sobre el temps.

Senyals analògics i digitals

Els senyals periòdics poden ser classificats com simples o compostos. Un senyal analògic periòdic simple, com una ona seno, no potser ser descompost en senyals més simples. Un senyal analògic periòdic compost esta conformat de múltiples ones seno.

Senyals periòdics

2.2. Transmissió analògica i digital Ona seno

)2( ftSenAtx

x (t) = Valor de la amplitud del senyal en l’instant t. A = Amplitud del senyal en cada instant (V, A, W). f = Número de cicles per segon. Θ = Fase del senyal, desplaçament de l’ona en el temps. T = Temps que tarda un senyal en completar un cicle. λ = Distancia entre dos crestes o valls consecutius Si: θ= Π /2 rad, el mateix senyal es pot expresar com un ona

coseno.

2.2. Transmissió analògica i digital Ona seno

5 periodos en un segundo Frecuencia=5Hz

T = Periodo = 0.2s

2.2. Transmissió analògica i digital Longitud d’ona

Es la distancia λ que un senyal seno viatja a través d’un medi de transmissió en un període de temps T.

2.2. Transmissió analògica i digital Com es calcula la longitud d’ona λ ?

Es calcula si es coneix el període del senyal i la velocitat de propagació de l’ona (la velocitat de la llum si la propagació es en l’aire).

λ = longitud d’ona, en m.

c = velocitat de la llum, 300.000 km/s.

f = freqüència de l’ona, en Hz.

2.2. Transmissió analògica i digital Com es calcula la longitud d’ona λ ?

La velocitat de propagació dels senyals electromagnètics depèn del medi i de la freqüència del senyal. Per exemple, en el buit, la llum es propaga a 300.000 km/s. Aquesta velocitat es menor en un cable coaxial o de fibra òptica.

λ = longitud d’ona, en m.

c = velocitat de la llum, 300.000 km/s.

f = freqüència de l’ona, en Hz.

Una ona seno i de freqüència única no és útil per transmetre dades. Cal utilitzar un senyal compost, un senyal format per múltiples ones seno (senyals periòdics simples). D'acord amb l'anàlisi de Fourier, qualsevol senyal compost és realment una combinació d'ones simples amb diferents freqüències, amplituds i fases.

Senyals compostos

Si el senyal compost és periòdic, la descomposició dóna una sèrie de senyals amb freqüències discretes. En la descomposició generada de senyals, el senyal de freqüència més baixa es denomina freqüència fonamental o primer harmònic. La resta d'harmònics seran múltiples sencers de la freqüència fonamental.

Senyals compostos

2.2. Transmissió analògica i digital Senyals compostos periodics

2.2. Transmissió analògica i digital Senyals compostos aperiòdics

El senyal de veu creat pel micròfon d’un telèfon es un senyal compost aperiòdic, perquè no es repeteix la mateixa paraula exactament amb el mateix to.

Senyals compostos aperiòdics

Si el senyal es aperiòdic, la descomposició dona una combinació d’ones seno amb freqüències continues.

Senyals compostos aperiòdics

Es el rang de freqüències contingudes en ella. Es la diferencia entre la freqüència més alta i més baixa contingudes en el senyal.

Qué es l’ample de banda d’un senyal compost?

B = ample de banda del senyal, en Hz.

fmáx = freqüència més alta del senyal, en Hz.

fmín = freqüència més baixa del senyal, en Hz.

Ample de banda d’un senyal compost

Un senyal digital és un senyal en què les magnituds es representen mitjançant valors discrets en lloc de variables contínues.

Senyals digitals

La majoria dels senyals digitals son aperiòdics i, per tant, la periodicitat o la freqüència no son característiques apropiades. Se usen dos nous termes para descriure un senyal digital.

Senyals digitals

1 Duració de bit. En lloc del període. Es el

temps necessari per a enviar un bit. La seva

unitat es el segon (s).

2 Tasa de bit. En lloc de la freqüència. Es el

número de bits enviats en 1 segon. La seva

unitat es bps.

2.2. Transmissió analògica i digital Senyals digitals

Relació entre la duració de bit i la tasa de bit ( velocitat de transmissió)

Exemple: Un senyal digital te una tasa de bits de 2000 bps. Calcula el temps de duració de cada bit.

Poden tenir més de 2 nivells

Senyals digitals

Si un senyal te M nivells, cada nivell necessita log2 M bits.

Poden tenir més de 2 nivells

Senyals digitals

Si un senyal te M nivells, cada nivell necessita log2 M bits.

2.2. Transmissió analògica i digital Senyals digitals

Exemple: Un senyal digital te 8 nivells. Calcula quants bits per nivell son necessaris.

Si un senyal te 8 nivells, cada nivell necessita log2 M bits = log2 8 = log (8)/log (2) = 3 bits.

2.2. Transmissió analògica i digital Característiques de la transmissió analògica i digital

Els senyals analògics poden ser transmesos independentment del contingut. Poden ser dades digitals o analògics. S'atenuen amb la distància. Utilitza amplificadors per reconstruir el senyal. També amplifica el soroll.

2.2. Transmissió analògica i digital Característiques de la transmissió analògica i digital

Depenent del contingut del senyal. Distància de transmissió limitada ja que s'atenua o varia pel soroll i la dispersió .

Utilitza repetidors, els que reben el senyal, regenera el patró d'uns i zeros i retransmet, evitant l'atenuació.

El soroll no s'amplifica i no és acumulatiu.

El principal avantatge es la immunitat al soroll. Es presten millor al seu processament i

multiplexat. L’utilitzar repetidors en lloc d’amplificadors,

aconsegueix grans distancies en línees amb menor qualitat. Es més fàcil mesurar i avaluar els errors.

Detecció i corregir errors amb més facilitat.

Avantatges de la transmissió digital

En comunicacions de dades, utilitzem comunment senyals periòdics analògics i senyals no periòdics digitals

Avantatges de la transmissió digital

El senyal rebut potser diferent del transmès. Senyals analògics: alteracions aleatòries

que degraden la qualitat del senyal. Senyals digitals: bits erronis.

Aquests errors es produeixen per:

Atenuació i distorsió de l'atenuació . Distorsió de retard . Soroll.

Pertorbacions en la transmissió

L'energia del senyal disminueix amb la distància . Respecte a la potència del senyal rebut:

oHa de ser suficient per ser detectada . oPer ser rebuda sense error, ha de ser molt

més gran que el soroll . L'atenuació augmenta en funció de la

freqüència.

Pertorbacions en la transmissió: atenuació

2.2. Transmissió analògica i digital Pertorbacions en la transmissió: atenuació

Si denotem P1 com la potencia del senyal transmès i amb P2 la potencia del senyal rebut, llavors:

Atenuació (dB) = 10 log( P2/P1)

Pertorbacions en la transmissió: atenuació

Transmisor Receptor

Exemple

Un senyal viatja a través d’un medi de transmissió i la seva potencia es redueix a la meitat . Això significa que P2 = 1/2 P1. L’atenuació ( pèrdua d’energía ) potser calculada com:

Solució

10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (0.5P1/P1) = 10 log10 (0.5) = 10(–0.3) = –3 dB

Exemple

En la figura un senyal viatja a una distancia del punt 1 al punto 4. El senyal es atenuat en lo que alcanca el punto 2. Entre el punt 2 i 3, el senyal es amplificat. De nou, entre el punt 3 i 4, el senyal es atenuat .

Solució

L'atenuació del senyal augmenta amb la freqüència i com un senyal està compost d'una gamma de freqüències, això produeix una distorsió en el senyal. Per resoldre això es dissenyen els

amplificadors de manera que amplifiquin les diferents freqüències que componen el senyal en graus diferents. També es poden usar equalitzadors per

igualar l'atenuació dins d'una banda de freqüències definides.

Pertorbacions en la transmissió: distorsió d’atenuació

2.2. Transmissió analògica i digital Pertorbacions en la transmissió: distorsió d’atenuació

A causa de la velocitat de propagació, que varia amb la freqüència, les diverses components de freqüències d'un senyal

Interferència entre símbols

Pertorbacions en la transmissió: distorsió de retard

Un senyal indesitjable que s'insereix en algun punt entre l'emissor i receptor i que té un efecte directe en les prestacions d'un sistema de comunicació.

Pertorbacions en la transmissió: el soroll

Transmissor Receptor

Soroll

És la relació entre la potencia mitja d’un senyal “ S”, i la potencia del nivell de soroll “N” generalment expresada en dB.

SNR ó = 10 log (S/N) dB

Pertorbacions en la transmissió: relació senyal-soroll

2.2. Transmissió analògica i digital Pertorbacions en la transmissió: relació senyal-soroll

Térmic o Blanc

Intermodulació

Diafonía (Crosstalk)

Impulsiu

Tipus de soroll:

Depèn de la temperatura .

Produït pel moviment dels electrons en la

línia de transmissió . Distribució uniforme en freqüència (soroll

blanc) No es pot eliminar:

Limita les prestacions És responsable d'errors de bits aïllats

Tipus de soroll: Tèrmic o blanc

Depèn de la temperatura .

Produït pel moviment dels electrons en la

línia de transmissió . Distribució uniforme en freqüència (soroll

blanc) No es pot eliminar:

Freqüència

El soroll tèrmic o blanc no es pot eliminar

Densitat de potencia de soroll:

N0 = K T (w/Hz) on:

– K: Constant de Boltzmann = 1,3803 10-23 Julios/ºk

– T: Temperatura en grados kelvin

Per tant, el soroll tèrmic present en un ample

de banda B Hz:

N (w) = K T B

N(dbw) = 10 log k + 10 log T + 10 log B = -228,6 dbw + 10 log T + 10 log B

2.2. Transmissió analògica i digital Tipus de soroll: Tèrmic o blanc

Exemple: Quin sería el soroll tèrmic present en un conductor, a temperatura ambient de 17 °C ?

T= 17°C + 273.15= 290.15 °K La densitat de potencia del soroll tèrmic No es: No=K T= 1.383x10-23 J/°K x 290.15 °K= 4X10-21 W/Hz = -20,39 dB

Acoblament elèctric no desitjat entre senyals

en un mitjà de transmissió, a causa de la inducció electromagnètica.

Tipus de soroll: Diafonia o crosstalk

Aquesta classe de soroll apareix quan el

sistema de transmissió és no lineal, el que provocarà l'aparició de noves freqüències. Les noves freqüències es sumen o resten amb les originals donant lloc a components de freqüències que abans no existien i que distorsionen la veritable senyal.

Tipus de soroll: Intermodulació

2.2. Transmissió analògica i digital Tipus de soroll: Intermodulació

Fins ara els tres tipus de soroll que havíem vist

eren predictibles i es podien modelar. No obstant això aquest últim tipus no és així,

es tracta d'un rumor continu format per pics irregulars d'una certa durada que afecten notablement al senyal (aleatoris).

Originat per induccions (commutacions

electromagnètiques).

Tipus de soroll: Soroll impulsiu

En comunicacions analògiques aquest soroll provoca espetecs breus.

En mitjans de transmissió digital aquest soroll

transforma ràfegues de bits que perden tota la informació que transportaven.

Tipus de soroll: Soroll impulsiu

Efectes del soroll sobre un senyal digital.

Efectes del soroll sobre l’èsser humà

La velocitat de les dades depen de tres

factors:

l’ample de banda.

els nivells de senyal que s’usen.

la qualitat del canal (el nivell de soroll).

Capacitat del canal

Per mesurar la velocitat màxima d’un medi

de transmissió s’utilitzen dos mesures fonamentals:

els bauds.

els bits per segon (bps).

Capacitat del canal

Diferencia entre bauds i bps: La velocitat en bits per segon és simplement

la quantitat de bits que es transmeten per segon.

En canvi, els "bauds" es refereixen a nombre

de canvis d'estat en la línia de transmissió en un segon.

Capacitat del canal

2.2. Transmissió analògica i digital Capacitat del canal

Harry Nyquist (1928) formula la velocitat

màxima de transmissió de dades en bps en un medi ideal com:

C = 2 W log2 (M)

Sent M nombre de nivells possibles del senyal i W ample de banda expressat en Hz

Capacitat del canal sense soroll: Teorema de Nyquist

Claude Shannon (1948) va extendre al cas

d’un canal subjecte a un soroll aleatori, formula la velocitat màxima de transmissió de dades en bps en un medi amb soroll com:

C = W log2 [(1 + S/N)]

Sent W ample de banda expressat en Hz i S/N relació senyal-soroll en watts(lineal no en dB) Nota: loga b = (log b)/(log a)

Capacitat del canal amb soroll: Teorema de Shannon

Exemple: Canal telefònic amb 30 dB de

senyal-soroll 30dB = 10 log (S/N ) log (S/N) = 3 S/N = 103 watts C = W log2 [(1 + S/N)] C= 3100 log2(1+1.000)= 3100 [log (1001) /log (2)]

C= 30,898 kbps

El teorema de Shannon només considera soroll

blanc, no considera el soroll impulsiu, l'atenuació ni la distorsió de retard, de manera que en la pràctica s'aconsegueixen raons molt menors.

La capacitat de Shannon ens dona el límit

superior.

La fórmula de Nyquist ens diu quants nivells de senyal son necessaris.

Capacitat del canal: Consideracions Nyquist i Shannon

2.3. Codificació de dades

En la transmissió de dades hi ha 4 combinacions possibles:

Dada analògica – Senyal analògic

Dada digital – Senyal analògic

Dada analògica – Senyal digital

Dada digital – Senyal digital

2.3. Codificació de dades Tècniques de codificació de dades digitals amb senyals digitals

Unipolar Polar Bipolar

2.3.1. Tècniques de codificació de

dades digitals

dades digitals bipolars

AMI B8ZS HDB3

dades digitals

AMI (Bipolar amb Inversió de marca alternada)

dades digitals

B8ZS (Bipolar amb substitució de 8 zeros)

dades digitals

B8ZS (Bipolar amb substitució de 8 zeros)

dades digitals HDB3 (Bipolar d’alta densitat)

Si el nombre de 1s entre violacions és imparell

Si el nombre de 1s entre violacions és parell

dades digitals

dades digitals usant senyals analògics Un senyal analògic es caracteritza per una expressió :

Les dades digitals es transmeten modulant un senyal portador.

Modulació: Variació de cert parámetre d’un senyal en función d’un altre.

oSeñal portadora oSeñal moduladora oSeñal modulada

)···2cos()( tfAtS

dades digitals usant senyals analògics

Exemple: Sistema de Telefonia tradicional

• 300 Hz a 3400 Hz • Usa modem (modulador-demodulador)

Tipus de modulació: ASK: modulació d’amplitud

FSK: modulació de freqüència

PSK: modulació de fase

dades digitals usant senyals analògics Modulació ASK

dades digitals usant senyals analògics Modulació FSK

dades digitals usant senyals analògics Modulació PSK

Modulació multibit:

Consisteix en utilitzar varis d’aquests mètodes simultaneament, el que permet inserir més d’un dígit binari en un mateix interval de temps.

Un exemple es la modulació QAM ( Modulació d’amplitud en quadratura)

4QAM (4 fases i una amplitud) 8QAM (4 fases i dos amplituds)

16QAM (hi ha varis tipus: 3 amplituds i 12 fases, 4 amplituds i 8 fases, 2 amplituds i 8 fases) 32QAM 64QAM

dades analògiques usant senyals

digitals

Teorema del mostreig:

Si un senyal es mostreja a intervals regulars a un ritme major que el doble de la component de freqüència més alta, les mostres contenen tota la informació del senyal original.

digitals

Les dades de veu están limitades a 4000 Hz Es necesiten 8000 mostres per segon. A cada mostra se li assigna un codi digital

digitals

Tipus de modulació: PCM ( codificació d’impulsos)

2.3.2. Tècniques de codificació de dades

analògiques usant senyals digitals

2.3.2. Tècniques de codificació de dades

analògiques usant senyals digitals

analògics

La modulació consisteix en variar l’amplitud, freqüència o fase de la portadora en funció de f(t).

analògics

Tipus de modulació: Modulació en Amplitud (AM)

Modulació en freqüència (FM)

Modulació en fase (PM)

analògics: Modulació AM

analògics: Modulació FM

analògics: Modulació PM

analògics

2.4. Multiplexació

És el conjunt de tècniques que permet la transmissió simultània de múltiples senyals (canals) a través d'un únic enllaç de dades.

En tota transmissió multiplexada es te un

multiplexor (en Transmissor) i un demultiplexor (en Receptor)

2.4. Multiplexació

Tècniques de multiplexació: FDM (Multiplexació per divisió en freqüències)

WDM (Multiplexació per divisió d’ona)

TDM (Multiplexació per divisió en temps)

2.4. Multiplexació FDM (Multiplexació

per divisió en freqüències) • Generalment per a senyals analògiques.

• Es pot aplicar quan l‘ample de banda d'un

enllaç és més gran que els amples de banda combinats del senyal a transmetre.

• S'usen diferents freqüències portadores per transmetre (que no han d'interferir amb les freqüències de les dades originals).

2.4. Multiplexació FDM (Multiplexació

per divisió en freqüències)

2.4. Multiplexació WDM (Multiplexació

per divisió d’ona) • Conceptualment igual que FDM, però la

multiplexació i demultiplexació involucren senyals lluminosos a través de fibra òptica (bandes de longituds d'ones).

2.4. Multiplexació TDM (Multiplexació

per divisió en el temps) • Generalment per a senyals digitals. • Es pot aplicar quan la capacitat de taxa de

dades de la transmissió és major que la taxa de dades necessària requerida pels dispositius transmissors i receptors.

• Es divideix l'enllaç en el temps i no en freqüència.

per divisió en el temps) • Tipus:

Síncrona: el multiplexor sempre assigna exactament la mateixa ranura de temps per a cada dispositiu, independentment que els dispositius tinguin o no de transmetre. Asíncrona o estadística: el multiplexor fa servir reserva dinàmica sota demanda de les ranures. Amb un enllaç d'igual velocitat, aquesta multiplexió pot donar més serveis que la síncrona.

per divisió en el temps)

Interfaz RS-232

•Noms oficials: ANSI/TIA-232F o ITU-T V.24.

•Es compon de diverses especificacions: mecànica: ISO 2110 elèctrica: V.28 funcional i procedural: V.24

•Descriu les característiques mecàniques, elèctriques, funcionals i procedimentals que permeten l'intercanvi d'informació binària entre un DTE i un DCE, amb transmissió sèrie .

•Maneres half-duplex i full-duplex .rmet transmissió síncrona i

asíncrona

Interfaz RS-232

•Connector DB-25 (síncrona i asíncrona)

Connector DB-9 (asíncrona)

Interfaz RS-232. Característiques

electriques •El estándard defineix: Velocitat màxima: 20 kbps (típiques:300,

1200, 2400, 4800, 9600 y 19200 bps) Distancia máxima: 15 m Codi NRZ-L Transmissió no balanceada Referencies a 0V Limitació de corrent a 0.5 A Capacitat màxima 2500 pF

1 lógico = [-3,-15] voltios 0 lógico = [15,3] voltios

Interfaz RS-232. Caract. funcionals • Es descriuen les funcions de cada un dels

circuits d'intercanvi, així com la posició d'aquests circuits en el connector (pin).

• Línies de dades oTxD i RxD

• Línies de control de flux oRequest to send (RTS) oClear to send (CTS) oData Carrier Detected (CD o DCD)

• Línies d'establiment de connexió oData Terminal Ready (DTR) oData setembre Ready (DSR) oRing Indicator (RI)

• Línies de referència oMassa (GND) oMassa de protecció (SGH)i asíncrona

funcionals

procedimentals

Especifiquen la seqüència d'esdeveniments que s'ha de produir en la transmissió de dades, basant-se en les característiques funcionals de la interfície. Exemple de crida:

procedimentals

2.5. Commutació

Commutació és la connexió que realitzen els diferents nodes que hi ha en diferents llocs i distàncies per aconseguir un camí apropiat per connectar dos usuaris d'una xarxa de telecomunicacions.

Existeixen 3 mètodes per la transmissió de la

informació i la habilitació de la connexió: Commutació de circuits Commutació de paquets Commutació de missatges

2.5.1. Commutació de circuits

S’estableix un camí únic dedicat. Aquest camí permaneix actiu durant la

comunicació entre els usuaris, alliberant-se al finalitzar la comunicació.

El seu funcionament passa per les següents etapes:

Establiment de la connexió Transferència de la informació Alliberament de la connexió

2.5.1. Commutació de circuits

Com funciona? L’ample de banda disponible es multiplexa

(TDM , FDM) Ample de banda disponible es divideix entre

el numero d’usuaris: ineficient amb baixa carrega.

2.5.3. Commutació de missatges

Mètode utilitzat pels medis telegràfics. Per transmetre un missatge a un receptor,

l'emissor ha d'enviar primer el missatge complet a un node intermedi el qual ho encola a la cua on emmagatzema els missatges que li són enviats per altres nodes.

Després, quan arriba el seu torn, el reenviarà

a un altre i aquest a un altre i així les vegades que siguin necessàries abans d'arribar al receptor.

El missatge ha de ser emmagatzemat per complet i de manera temporal al node intermedi abans de poder ser reenviat al següent, de manera que els nodes temporals han de tenir una gran capacitat d'emmagatzematge.

Això és el que s'anomena funcionament

"store and forward" ("emmagatzemar i reenviar").

2.5.2. Commutació de paquets

L'emissor divideix els missatges a enviar en un nombre arbitrari de paquets de la mateixa mida, on s'adjunta una capçalera i l'adreça origen i destinació així com dades de control que després seran transmesos per diferents mitjans de connexió entre nodes temporals fins a arribar al seu destí.

Aquest mètode de commutació és el que

més s'utilitza en les xarxes d'ordinadors actuals.

2.5.2. Commutació de paquets

mf0228 3 uf1869 analisi del mercat de productes de comunicacions i - alumne

Education

analisi gruppi

mf0228 3 uf1869 analisi del mercat de productes de...

convergencia analisi 1

analisi finanaciero

02 analisi objectes

analisi d (

analisi de lotizacion

analisi costo modelo

resum les comunicacions

analisi y reducciones

volum: alumne

u5 comunicacions

analisi de regresion

comunicacions moviles

analisi non lineare

analisi rivera

analisi material

les comunicacions

manual alumne

analisi de suelo