mf0228 3 uf1869 analisi del mercat de productes de comunicacions ii - alumne
TRANSCRIPT
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. 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
Constitueix el suport físic a través del qual emissor i
receptor poden comunicar-se en un sistema de
transmissió de dades.
Distingim 2 tipus de medis:
Guiats. Condueixen les ones a través d’un camp
físic (cable)
No guiats. Proporcionen un suport perquè les ones
es transmetin (aire)
Medis de transmissió
Parell trenat
Guiats Coaxial
Fibra òptica
Medis físics
Ràdio
Microones
No guiats
Satèl·lit
Infrarojos
Medis de transmissió
Espectre electromagnètic per a les
telecomunicacions
Les principals diferències de rendiment entre els diferents tipus de cables radiquen en:
− l'amplada de banda permesa
(i conseqüentment en el rendiment
màxim de transmissió).
−el seu grau d'immunitat contra
interferències
electromagnètiques i
− la relació entre la pèrdua del senyal i
la distància recorreguda (atenuació).
Medis de transmissió
1. El parell trenat
2. El cable coaxial
3. La fibra Óptica
4. Catàlegs de medis de transmissió
3. Medis de transmissió guiats.
En l'actualitat existeixen bàsicament 3 tipus de
cables factibles de ser utilitzats per al cablejat
a l'interior d’edificis o entre edificis:
Parell trenat
Coaxial
Fibra òptica
Medis de transmissió
Característiques constructives
Tipus de cables i categories
Característiques de transmissió
Aplicacions
Avantatges e inconvenients
3.1. El parell trenat
Està compost per quatre parells de fils conductors
recoberts de material aïllant retorçats de dos en
dos.
És actualment el tipus de cable més comú en
xarxes d'àrea local.
3.1.1. El parell trenat. Característiques
constructives
Parell trenat no apantallat (UTP –Unshielded Twisted
Pair)
Parell trenat apantallat (STP – Shielded Twisted Pair)
Parell trenat amb alumini (FTP – Foiled Twisted Pair)
3.1.2. El parell trenat. Tipus de cables i
categories
Amb connectors RJ-45 és el més utilitzat en xarxes
d'àrea local a Europa.
Les majors avantatges d'aquest tipus
de cable són el seu baix cost i la seva facilitat de
maneig.
3.1.2. El parell trenat no apantallat
(UTP)
3.1.2. El parell trenat no apantallat
(UTP). Els seus majors desavantatges són la seva major taxa
d'error respecte a altres tipus de cable, així com les
seves limitacions per treballar a distàncies elevades
sense regeneració.
El més utilitzat és el de 100 Ω de impedància. Es pot
trobar de 120 o 150 Ω- fora de norma des
2002 -.
Com que és un cable lleuger, flexible i de petit
diàmetre (el típic és de 0'52cm) la seva instal·lació és
senzilla, tant per a una utilització eficient de
canalitzacions i armaris de distribució com per la
connexió de rosetes i regletes.
3.1.2. El parell trenat no apantallat
(UTP). Característiques de transmissió
Amb connectors RJ-49 és el més utilitzat en xarxes
d'àrea local als EUA.
Cada parell es cobreix amb una malla metàl·lica i
el conjunt de parells es recobreix amb una làmina
blindada.
3.1.2. El parell trenat apantallat (STP).
Característiques constructives
L'ús de la malla blindada redueix la taxa d'error,
però incrementa el cost de fabricació i el fa menys
manejable ja que incrementa el seu pes i
disminueix la seva flexibilitat.
És recomanable connectar la massa a terra en un
dels extrems, per evitar danys als equips.
3.1.2. El parell trenat apantallat (STP).
Característiques constructives
És utilitzat generalment en les instal·lacions de
processos de dades per la seva capacitat i les
seves bones característiques contra les radiacions
electromagnètiques, però l'inconvenient és que
és un cable robust, car i difícil d'instal·lar.
3.1.2. El parell trenat apantallat (STP).
Aplicacions
3. 1.3. El parell trenat apantallat (STP).
Característiques de transmissió
El conjunt de parells es recobreix amb una
làmina d'alumini. Aquesta tècnica permet
tenir un apantallament millor que UTP amb
un petit sobrecost.
De nou és recomanable connectar la massa
a terra, de manera que s'usen connectors
RJ45.
3.1.2. El parell trenat amb alumini(FTP).
Característiques constructives
3.1.2. El parell trenat amb alumini(FTP).
Característiques de transmissió
3.1.2. El parell trenat. Aplicacions
3.1.2. El parell trenat. Comparativa
3.1.2. Muntatge parell trenat UTP. RJ-45
3.1.2. Muntatge parell trenat UTP. RJ-45
Està format per un nucli de coure (anomenat
"viu") envoltat d'un material aïllant (dielèctric),
el aïllant està cobert per una pantalla de
material conductor, que segons el tipus de
cable i la seva qualitat pot estar formada per
una o dues malles de coure, un paper
d'alumini, o tots dos.
Aquest material de pantalla està recobert al
seu torn per una altra capa de material aïllant.
3.2.1. El cable coaxial. Característiques
constructives
3.2.1. El cable coaxial. Característiques
constructives
Per la seva construcció el cable coaxial té
una alta immunitat electromagnètica enfront
del soroll, poca atenuació del senyal , sent
adequat per a grans distàncies i / o
capacitats.
3.2.1. El cable coaxial. Característiques
constructives
Els connectors utilitzats habitualment pel
cable coaxial són els anomenats connectors
BNC (de l’anglès bayonet neill-concelman).
3.2.1. El cable coaxial. Característiques
constructives
3.2.2. El cable coaxial. Característiques
de transmissió
• De banda base (transmissió digital)
− Coaxial gros (RG-100 i RG-150)
− Coaxial fi (RG-58/U). Impedancia de 50 Ω,
radioaficionats.
• De banda ampla (transmissió analògica): RG-59
El cable coaxial més utilitzat en l'actualitat és el
de 75 Ω d'impedància, que no és ni més ni
menys que el cable coaxial utilitzat per televisió i
xarxes de cable (CATV).
3.2.3. El cable coaxial. Tipus de cables
Veure vídeo
3.3.1. La fibra òptica. Història
Esta basada en l'utilització de les ones de llum per
transmetre informació binaria.
La fibra òptica és un conductor d'ones en forma
de filament recobert per una funda òptica o
coberta.
La fibra interior, anomenada nucli, transporta el feix lluminós al llarg de la seva longitud gràcies a la
seva propietat de reflexió total interna (TIR: Total
Internal Reflection) i la fibra exterior- amb un índex
de refracció menor- actua com 'gàbia' per evitar
que aquesta escapi.
3.3.1. La fibra òptica. Característiques
constructives
3.3.1. La fibra òptica. Característiques
constructives
Substancia Índex de
refracció
Aire 1.00
Vidre 1.523
Diamant 2.419
Aigua 1.333
3.3.1. La fibra òptica. Característiques
constructives
La llum que viatja a través de l’aire es reflexa
en la superfície del vidre.
3.3.1. La fibra òptica. Característiques
constructives
Segons modes de propagació:
Monomode: només permet que existeixi un
mode. S’aconsegueix reduint el diàmetre de la
fibra.
Multimode: hi ha múltiples raigs de llum de la
font que es mouen pel nucli amb modes
diferents.
3.3.3. La fibra òptica. Tipus
Monomode:
S’utilitza en aplicacions de llarga distància (3
km), ja que ofereix més prestacions, tot i que és
més car. La font de llum que s’utilitza en aquest
tipus de fibra és el làser.
3. 3.3. La fibra òptica. Tipus
Multimode:
En la fibra multimode el diàmetre és més gran
que en les fibres monomode, així la llum viatja
seguint molts camins que depenen de la
longitud d’ona, la freqüència i l’angle
d’inserció de la llum.
La font de llum que s’utilitza habitualment per a
aquest tipus de fibra òptica és produïda per
díodes LED.
3.3.3. La fibra òptica. Tipus
Hi ha 2 tipus de fibra multimode:
- índex discret
Aquest tipus de fibres són les més utilitzades en
enllaços de distàncies curtes, aproximadament
fins a 1.000 metres.
S’utilitzen bàsicament en les xarxes locals.
3. 3.3. La fibra òptica. Tipus
Hi ha 2 tipus de fibra multimode:
- índex gradual
Aquest tipus de fibra no origina tants modes de
propagació com el d’índex discret. S’utilitza en
enllaços de distàncies fins a 10 km.
3.3.3. La fibra òptica. Tipus
Les fibres s'especifiquen indicant el diàmetre
del nucli i el de la coberta.
Les fibres multimode típiques són de 50/125μm i 62,5/125μm LAN
Les fibres monomode solen ser de 9/125μm WAN
Comparació grossor cabell humà uns 50μm
3.3.3. La fibra òptica. Tipus
3.3.2. La fibra òptica. Característiques
de transmissió
3.3.2. La fibra òptica. Entroncament
Hi ha 2 tipus d’entroncament (“empalme”):
Per fusió:
Atenuacions imperceptibles de 0,01 a 0,1 dB
Mecànicament:
Atenuacions de 0,01 a 1 dB
3.3.2. La fibra òptica. Interconnexió
3.3.2. La fibra òptica. Interconnexió
És molt flexible i té menor pes i volum que els altres
medis.
Permet velocitats de transmissió elevades.
Permet trams de més longitud sense necessitat de
repetidors.
No l’afecten les interferències electromagnètiques.
Ofereix seguretat i aïllament elèctric.
Ofereix seguretat davant possibles intervencions en
la línia.
És més resistent a condicions ambientals
desfavorables.
És molt fiable: les fibres no perden llum a causa de
la reflexió total.
3.3.4. La fibra òptica. Avantatges
Té un cost elevat en comparació amb el
d’altres medis de comunicació més habituals.
La instal·lació dels connectors és complexa i
requereix personal amb formació adequada.
Les fibres són fràgils i la reparació d’un cable
trencat o malmès és dificultosa.
3.3.4. La fibra òptica. Desavantatges
Cables submarins
Que es FTTH ?
FTTX Definició Significat
FTTN Fibra fins
el node
Arriba fins el node o ONU (Optical
Network Unit), compartit per varis
usuaris que accedeixen a través del
parell trenat.
FTTC Fibra fins
la vorera
Arriba fins un punt ONU situat en la
cantonada de l’abonat i s’accedeix a
través de la xarxa de coure.
FTTB Fibra fins
l’edifici
Arriba fins l’edifici on hi ha un punt ONU
que subministra el servei.
FTTH Fibra fins
el propi
llar
Arriba des del node de servei OLT
(Optical Line Terminator) de la central
fins el node terminal de l’abonat ONT
(Optical Network Terminator) que es
troba en la casa.
Esquema bàsic FTTH
Ample Banda menor
Repetidor cada 5km
No immune a interferències
electromagnètiques ni als
efectes corrosius
ambientals
Tecnologies més familiar
Interfaces més barates
Tecnologia més barata
Major facilitat d'instal·lació
i manteniment
Es menys fràgil
Ample Banda superior Repetidor cada 30km Immune a interferències electromagnètiques i efectes corrosius ambientals Més flexible i lleugera:
o 1000 parells trenats de 1km de longitud: 8000Kg
o 2 fibres tenen més capacitat i pesen 100Kg
Difícil d’intervenir per escoltes Es unidireccional:
o 2 fibres o 2 bandes de freqüència
Cable coure vs Fibra òptica
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
1. Característiques de la transmissió no guiada
2. Freqüències de transmissió sense fils
3. Antenes
4. Microones terrestres i per satèl·lit
5. Enllaç punt a punt per satèl·lit
6. Multidifusió per satèl·lit
7. Ràdio
8. Infrarojos
9. Comparativa entre medis de transmissió
4. Medis de transmissió sense fils.
Son aquelles transmissions que no es realitzen a
traves d’un cable, sinó que es propaguen
lliurement a través d’un medi.
Els medis de transmissió no guiats principalment
utilitzen l’aire i el buit.
4.1. Característiques de la transmissió
no guiada
Totes les ones electromagnètiques viatgen pel
buit a la velocitat de la llum, independentment
de la seva freqüència, és a dir, aproximadament
a 300.000 km/s (30 cm/ns); per un cable o per
una fibra òptica aquesta velocitat és
sensiblement inferior (aproximadament 2/3
d’aquesta velocitat) i en aquests medis és
lleugerament dependent de la freqüència.
4.1. Característiques de la transmissió
no guiada
4.2. Freqüències de transmissió sense fils
4.2. Freqüències de transmissió sense fils
4.2. Espectre electromagnètic per les
telecomunicacions
És un dispositiu amb l'objectiu d'emetre o rebre
ones electromagnètiques cap a l'espai lliure.
Una antena transmissora transforma voltatges en
ones electromagnètiques, i una receptora
realitza la funció inversa.
4.3. Antenes
4.3. Antenes
4.4. Microones terrestres
El rang de les microones està inclòs en les
bandes de radiofreqüència, concretament en
les de:
UHF (ultra-high frequency - freqüència ultra alta)
0,3-3 GHz
SHF (super-high frequency - freqüència super alta)
3-30 GHz
EHF (extremely-high frequency - freqüència
extremadament alta) 30-300 GHz
4.4. Microones terrestres i per satèl·lit
Longitud d’ona molt petita ( 30 cm a 1 mm):
Es absorbida per la pluja
No travessa be els edificis
Ones més direccionals que les de radio.
S’utilitzen antenes parabòliques.
Txor i Rxor es tenen que “veure”.
Quan més altes son les antenes, més distancia
poden cobrir.
Amb torres a 100 m d’alçada, els repetidors
poden estar espaiats 80Km.
Més barat que la fibra òptica.
No necessita dret de pas.
4.4. Microones terrestres
4.4.1. Antenes parabòliques
Focus primari 60%
OFFSET 70%
CASSGRAIN
4.4.1. Antenes parabòliques
4.4.1. Antenes parabòliques
Tipus particular de transmissions microones en la
que les estacions son satèl·lits que estan orbitant
la Terra (Satèl.lits geostacionaris (36.000km)).
Amplia cobertura.
Rang de GHz.
4.4. Microones per satèl·lit
Per a la comunicació s’usen dos bandes de
freqüència:
Canal ascendent: des de Terra a satèl·lit
Canal descendent: des de satèl·lit a Terra
Els satèl·lits utilitzen transpondedors
Un transpondedor reb una senyal microones des
de la Terra, la amplifica i la retransmet de regrés
a una freqüència diferent.
4.4. Microones per satèl·lit
4.4. Microones per satèl·lit
4.5. Enlllaç punt a punt per satèl.lit
Les xarxes locals sense fils (WiFi) utilitzen
microones per transmetre la informació.
Majoritàriament operen a una freqüència de 2,4
GHz.
IEEE 802.11b 11 Mbps
IEEE 802.11g 54 Mbps
4.6. Microones
4.6. Microones
Protocol Any Freqüència Modulació Velocitat
màxima
802.11 1997 2,4- 2,5 GHz DSSS amb PSK
FSSS amb FSK
2 Mbps
802.11a 1999 OFDM 54 Mbps
802.11b 1999 2,4- 2,5 GHz DSSS amb PSK 11 Mbps
802.11g 2003 2,4- 2,5 GHz OFDM ó DSSS amb
PSK
54 Mbps
802.11n 2008 2,4 GHz ó 5 GHz 540 Mbps
4.6. Microones
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
És una tècnica de codificació que utilitza un
codi de pseudosoroll per "modular" digitalment
una portadora, de manera que augmenti
l'ample de banda de la transmissió i redueixi la
densitat de potència espectral (és a dir, el nivell
de potència en qualsevol freqüència donada ).
El senyal resultant té un espectre molt semblant
al del soroll, de manera que a tots els
radioreceptors els semblarà soroll menys a qui va
dirigit el senyal.
4.6. Microones
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
4.6. Microones
DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
4.6. Microones
OFDM (Orthogonal Frequency-Division
Multiplexing)
És una multiplexació que consisteix en enviar un
conjunt d’ones portadores de diferents
freqüències, on cadascuna transporta
informació, la qual es modulada en QAM o en
PSK.
4.6. Microones
OFDM (Orthogonal Frequency-Division
Multiplexing)
És una especificació industrial per a Xarxes Sense
Fils d'Àrea Personal (WPAN) que possibilita la
transmissió de veu i dades entre diferents
dispositius mitjançant un enllaç per
radiofreqüència en la banda dels 2,4 GHz.
Els principals objectius que es pretenen
aconseguir amb aquesta norma són:
• Facilitar les comunicacions entre equips mòbils.
• Eliminar els cables i connectors entre aquests.
• Oferir la possibilitat de crear petites xarxes sense fils
i facilitar la sincronització de dades entre equips
personals.
4.6. Microones
4.6. Microones
Els senyals de ràdio són omnidireccionals (no
necessària alineació).
Un emissor i un o diversos receptors.
Bandes de freqüència: LF, MF, HF i VHF
Propietats:
• Fàcils de generar.
• Poden viatjar llargues distàncies.
• Travessen parets d'edificis sense problemes.
• Són absorbides per la pluja.
• Subjectes a interferència per motors i altres equips
elèctrics.
4.7. Ràdio
L’interval de freqüències de 30 MHz a 1 GHz (VHF,
UHF) és per a aplicacions omnidireccionals i
s’anomena ones de ràdio.
La diferència més apreciable entre les
microones i les ones de ràdio és que
aquestes són omnidireccionals, mentre que
les microones són molt més direccionals.
Per tant, les ones de ràdio no necessiten
antenes parabòliques ni cal que estiguin
alineades.
4.7. Ràdio
Les seves propietats depenen de la freqüència:
• A baixes freqüències creuen bé els obstacles,
però la potència baixa dràsticament amb la
distància.
• A altes freqüències tendeixen a viatjar en línia
recta i rebotar en obstacles.
• Depenent de la freqüència tenen 5 formes de
propagar: superficial, troposfèrica, ionosfèrica,
línia de visió i espacial.
4.7. Ràdio
4.7. Ràdio
Transmissor i receptor han d'estar alineats.
No poden travessar parets.
No necessita permisos o llicències d'ús.
És de curt abast.
4.8. Infrarojos
És significativa la diferència entre els infrarojos i
les microones, els infrarojos no travessen objectes
opacs, per tant queden tancats dins el recinte
on es produeixen, a més, a potències normals, la
distància de propagació és molt curta (uns
metres).
4.8. Infrarojos
4.9. Comparativa entre medis de
transmissió
Medi Velocitat màxima
de transmissió
Distancia entre
repetidors
Parell trenat
Coaxial
Fibra óptica
Ones de ràdio
Microones
Infrarojos
5. Control d’enllaç de dades.
6. Protocols.
7. Equips d’interconnexió de xarxa.
Contingut
1. Funcions del control d’enllaç de dades
2. Tipus de protocols
3. Mètodes de control de línia
4. Tractament d’errors
5. Control de flux
6. Tecnologies Ethernet
7. Codificació Ethernet
5. Control d’enllaç de dades.
5.1. Funcions del control d’enllaç de
dades
La funció de la capa d'enllaç de dades és preparar els paquets de la capa de xarxa per ser transmesos i controlar l'accés als mitjans
físics.
5.1. Funcions del control d’enllaç de
dades 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.
5.1. Funcions del control d’enllaç de
dades
5.1. Funcions del control d’enllaç de
dades
5.1. Funcions del control d’enllaç de
dades Control d’enllaç lògic (LLC - Logical Link Layer) Col.loca informació en la trama que identifica quin protocol de capa de xarxa està sent utilitzat per la trama. Aquesta informació permet que diversos protocols de la Capa 3, com ara
IPv4 i IPv6, utilitzin la mateixa interfície de xarxa i els mateixos mitjans.
Aquesta subcapa s’encarrega del control d’errors, el control de flux i com s’encapsula la informació.
5.1. Funcions del control d’enllaç de
dades Control d’enllaç lògic (LLC – Logical Link Layer) IEEE crea la subcapa LLC per a permetre que part de la capa d’enllaç de dades funcioni d’una manera independent de les tecnologies existents.
Defineix camps en les trames que permeten a varis protocols de la capa superior compartir un
únic enllaç de dades físic.
5.1. Funcions del control d’enllaç de
dades Control d'accés al medi (MAC – Medium Access Control) Proporciona a la capa d’enllaç de dades el direccionament i la delimitació de dades d’acord amb els requisits de senyalització física
del medi i al tipus de protocol de capa d’enllaç de dades en ús.
Aquesta capa defineix el mode en què es transmeten les trames pel medi físic.
Similituds en capes 1 i capes 2
IEEE 802.3 és, actualment, la implementació Ethernet més freqüent.
Hardware Ethernet: NIC o targeta de xarxa
5.1.1. Adreçament MAC
Permet que un ordinador accedeixi a una
xarxa local.
Cada targeta te una única adreça MAC que
la identifica en la xarxa. Un ordinador
connectat a una xarxa s’anomena node.
Hardware Ethernet: NIC o targeta de xarxa
5.1.1. Adreçament MAC
L’adreça MAC o adreça física (media access
control) es un identificador de 48 bits (6 blocs
hexadecimals) que corresponen de forma única a
una targeta de xarxa. Es única per a cada
dispositiu.
Està determinada i configurada per :
el fabricant (els primers 24 bits) utilitzant el organizationally unique identifier.
el IEEE (els últims 24 bits).
http://standards.ieee.org/develop/regauth/oui/oui.txt
Hardware Ethernet: NIC o targeta de xarxa
5.1.1. Adreçament MAC
Decimal, binari i hexadecimal
5.1.1. Adreçament MAC
5.1.2. Ethernet
L’any 1973, fou en Robert Metcalfe qui, durant la seva feina en el disseny de l’oficina del futur en el centre de recerca Xerox PARC (Xerox Palo Alto Research Center), va elaborar l’estàndard Ethernet.
De fet, l’estudi de l’oficina considerava la presència de diferents ordinadors que
compartirien arxius i impressores.
5.1.2. Ethernet
El consorci format per les empreses Digital Equipment Company, Intel i Xerox (DIX) van presentar la norma Ethernet com un estàndard obert i va dissenyar la primera xarxa d’àrea local a partir d’aquesta tecnologia.
El reconeixement a escala mundial de la norma Ethernet va arribar l’any 1985 quan l’Institut d’Enginyers Elèctrics i Electrònics (IEEE,
Institute of Electrical and Electronics Engineers) va publicar i estandarditzar la norma.
5.1.2. Trames Ethernet
L’acció d’embolcallar la informació en forma de trames es produeix en la capa 2 del model de referència OSI. Format d’una trama
5.1.3. Trames Ethernet IEEE 802.3
Format d’una trama Ethernet IEEE 802.3
5.1.3. Trames Ethernet IEEE 802.3 Adreçes de destinació
5.1.3. Trames Ethernet IEEE 802.3 Adreçes de destinació: Unicast
5.1.3. Trames Ethernet IEEE 802.3 Adreçes de destinació: Broadcast
5.1.3. Trames Ethernet IEEE 802.3 Adreçes de destinació: Multicast
5.1.3. Trames Ethernet IEEE 802.3 Longitud/tipus En cas que el valor inserit sigui més petit que el
valor decimal 1536, el valor fa referència a la longitud. En cas contrari, el valor especifica el protocol de la capa superior que rep les dades un cop que
s’hagi completat el processament Ethernet.
Ether Type Protocol
0800 Datagrama IP
0806 ARP
8053 RARP
8137 Netware IPX
5.1.3. Trames Ethernet IEEE 802.3 Dades i farcit Aquest camp pot esdevenir de qualsevol
longitud que no provoqui que la trama excedeixi la seva grandària màxima. De fet, la unitat màxima de transmissió (MTU,
maximum transmission unit) per l’Ethernet és de 1.500 octets. De fet, en cas de necessitat, s’acostuma a aplicar la tècnica del farcit de bits (bit stuffing)
quan no hi ha prou dades de l’usuari perquè la trama assoleixi la seva longitud màxima.
5.2. Tipus de protocols
El control d’accés al medi (MAC, media access control) fa referència als protocols que decideixen a quin ordinador es permet transmetre dades.
Hi ha dues categories existents: protocols deterministes (per torns) i protocols no deterministes (a grans trets,
“el primer que arriba esdevé el primer a ser servit”).
5.2.1 Protocol determinista
Utilitza una modalitat basada en la creació de torns. Un exemple d’aquests torns es fonamenta en la transmissió de testimonis (tokens).
La tècnica de la transmissió de testimonis es fonamenta en un costum propi de les tribus d’indis nadius americans que, durant les seves reunions, es passaven el testimoni o “bastó que parla”. De fet, aquell que tenia a les mans el “bastó” era escoltat per tothom fins que finalitzava el seu parlament, moment en què el testimoni es passava a una altra persona.
5.2.1 Protocol determinista (Token Ring)
5.2.2. Protocol no determinista
En un entorn de medis compartits, tots els
dispositius tenen accés garantit al medi, però no tenen cap prioritat en aquest medi.
Si més d’un dispositiu realitza una transmissió
simultàniament, els senyals físics colisionen i la xarxa deu recuperar-se per a que pugui continuar la comunicació.
- Aloha pur
- Aloha segmentat
- CSMA (“escoltar abans de parlar”)
- CSMA/CD (“si hi ha algú més que també parla al mateix temps, deixa de parlar”)
- CSMA/CA (“evitar les col·lisions”)
5.3. Mètodes de control de línia
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect)
En el mètode d’accés múltiple amb detecció de portadora i detecció de col·lisions (CSMA/CD), els dispositius de la xarxa treballen “escoltant abans de transmetre” (CS, carrier sense).
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect) Quan un dispositiu vol enviar dades, en
primer lloc comprova si el medi està ocupat. En cas que estigui lliure, el dispositiu comença a transmetre les dades, tot i que mentrestant el dispositiu continua escoltant per confirmar que cap altra estació també estigui transmetent dades.
En cas que es doni aquesta situació, es
podria produir una col·lisió. En cas contrari, el dispositiu finalitza la transmissió i torna a la modalitat d’oient.
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect)
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect) Temps de bit A 10 Mbps, un bit en la capa MAC
requereix de 100 nanosegons (ns) per a ser transmès.
A 100 Mbps, aquest mateix bit requereix de 10 ns per a ser transmès.
A 1000 Mbps, només es requereix 1 ns per a transmetre un bit.
Molt sovint, s’utilitza una estimació
aproximada de 20,3 centímetres per nanosegon per a calcular el retard de propagació en un cable UTP.
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect) Interval de temps Garantitza que si està per produir-se una
col·lisió, es detectarà dintre dels primers 512 bits (4096 per a Gigabit Ethernet) de la transmissió de la trama.
Això simplifica el maneig de les retransmissions de trames posteriors a una col·lisió.
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect) Espai entre trames
Els estàndards d’Ethernet requereixen un espai mínim entre dos trames que no hagin sofert una col·lisió.
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect) Senyal de congestió o embotellament
Tan aviat com es detecta una col·lisió, els dispositius transmissors envien un senyal de congestió de 32 bits. Això garantitza que tots els dispositius de la LAN detectaran la col·lisió. Els missatges corromputs, transmesos de forma parcial, generalment es coneixen com fragments de col·lisió o runts. Les col·lisions normals tenen menys de 64 octets de longitud.
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect) Senyal de congestió o embotellament
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect) Temporalització de postergació
Una vegada produïda la col·lisió i que tots els dispositius permeten que el cable quedi inactiu (cadascun espera que es compleixi l’espai complet entre trames).
5.3.1 CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Detect) Temporalització de postergació
Els dispositius quines transmissions van sofrir la col·lisió deuen esperar un període addicional, i cada vegada potencialment major, abans d’intentar la retransmissió de la trama que sofrir la col·lisió. El període d’espera està intencionalment dissenyat per a que sigui aleatori de mode que dos estacions no demoren la mateixa quantitat de temps abans d’efectuar la retransmissió, el que causaria col·lisions addicionals.
5.3.2. CSMA/CA (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Avoidance)
Accés múltiple amb escolta de portadora i evasió de col·lisions. Es el protocol utilitzat en IEEE 802.11 (Wireless Ethernet). No implementa el mecanisme de detecció de col·lisió, perquè la capacitat de detectar col·lisions requereix la capacitat d’enviar i rebre al mateix temps.
5.3.2. CSMA/CA (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Avoidance)
A causa de les dificultats per a detectar les col·lisions en un entorn sense fils, els enginyers d’IEEE 802.11 desenvoluparen aquest accés al medi amb la idea de prevenir les col·lisions, en lloc de detectar i recuperar les col·lisions.
5.3.2. CSMA/CA (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Avoidance)
DIFS (Distributed inter frame space)
SIFS (Short inter frame spacing)
5.3.2. CSMA/CA (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Avoidance)
Millora: permetre l’emissor reservar el canal per a evitar col·lisions en trames molt llargues. Petita trama de control RTS (Request to Send) i CTS (Clear to Send)per a reservar l’accès al canal
5.3.2. CSMA/CA (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Avoidance)
La gran majoria de targetes comercials només implementen DCF, i no implementen el mode opcional PCF
5.3.2. CSMA/CA (Carrier Sense
Multiple Access/Collision Avoidance) Format d’una trama Ethernet IEEE 802.11
5.4. Tractament d’errors
L’estructura del codis varia segons el tipus d’error que ha detectar o corregir.
Classificació dels codis de transmissió de
dades:
5.4. Tractament d’errors
Hamming La distancia de Hamming entre dues
paraules codi es defineix com el nombre de bits diferents que hi ha entre aquestes paraules.
1011101 i 1001001 es 2
100100101 i 00010001 es 2
5.4. Tractament d’errors
Hamming La distancia mínima d’un codi o distancia
Hamming d’un codi es defineix com la menor distancia que hi ha entre dues paraules vàlides qualsevol del codi.
1011101 i 1001001 es 2
100100101 i 00010001 es 6
5.4. Tractament d’errors
7 bits de
dades
Byte amb bit de paritat
parell imparell
0000000 00000000 00000001
1010001 10100011 10100010
1101001 11010010 11010011
1111111 11111111 11111110
Paritat simple
5.4. Tractament d’errors
Paritat simple Es incapaç detectar un nombre parell
d’errors i tampoc no permet determinar la posició del bit erroni.
Combinació arbitrària de bits sigui
acceptada com a paraula vàlida només se’n detectaran la meitat.
Probabilitat d’errors no detectats en una
tram per una paritat simple és molt alta ( es pot aproximar al 50%)
5.4. Tractament d’errors
Paritat bidimensional
5.4. Tractament d’errors
Paritat bidimensional No es detectaran les combinacions de bits
erronis que tinguin un nombre parell d’errors en totes les files i columnes simultàniament.
És molt menys habitual que l’anterior a
causa de la gran ocupació del canal, en el cas de blocs 8x8 representa una redundància del 22,2%.
5.4. Tractament d’errors
Les comprovacions de paritat s’utilitzen molt poc en la pràctica. Estan orientades a caràcter.
Per a transmissions orientades a bit no són
útils, perquè les tires de bits en què es podria aplicar la paritat són molt més llargues i perdrien efectivitat.
Les comprovacions de redundància cíclica són utilitzades en la capa d’enllaç en les
xarxes d’àrea local.
5.4. Tractament d’errors
CRC (Codis de Redundància Cíclica) Els codis CRC són coneguts com a codis
polinòmics, els coeficients dels quals són els valors 0 i 1 a la cadena de bits
x5 + x3 + x2 + x0 = (101101) Es basen en el càlcul d’un nombre binari
(CRC), resultat d’una operació matemàtica.
5.4. Tractament d’errors
CRC (Codis de Redundància Cíclica) Algorisme CRC: S’afegeixen r bits "0" a la dreta de les
dades (s’afegeixen tants zeros com grau tingui el polinomi generador).
Es divideix el polinomi obtingut pel polinomi generador. La divisió es realitza en mòdul 2, que es igual que la divisió binaria (equival a XOR – OR exclusiva).
5.4. Tractament d’errors
CRC (Codis de Redundància Cíclica)
Taula XOR
A B A XOR B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
5.4. Tractament d’errors
CRC (Codis de Redundància Cíclica) Algorisme CRC: Després s’afegeix la resta de la divisió a la
dreta del missatge original.
L'elecció del polinomi generador és essencial si volem detectar la majoria dels errors que es produeixin.
x16 + x12 + x5 + 1
5.4. Tractament d’errors
CRC (Codis de Redundància Cíclica) Polinomis generadors més comuns: CRC-12: x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1
CRC-16: x16 + x12 + x5 + 1 CRC-32 : x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 +
x5 + x4 + x2 + x + 1
5.4. Tractament d’errors
CRC (Codis de Redundància Cíclica)
Dades = (111100101)2 Generador = (101101)2 G(x) = x5 + x3 + x2 + x0
5.4. Tractament d’errors
CRC (Codis de Redundància Cíclica)
Es transmeteix la dada = (111100101 + 01010 )2 = (11110010101010 )2
5.5. Control de flux
L’objectiu del control de flux és l’adaptació
de la velocitat de transmissió eficaç entre el transmissor i el receptor, de manera que sempre hi hagi recursos disponibles i no hi hagi pèrdua d’informació.
Es una tècnica per a que l’emissor no
sobrecarregui al receptor l’enviar-li més trames de les que pot processar.
5.5. Control de flux
El receptor estableix una memòria intermitja
o buffer, en què va acumulant les trames rebudes per l’enllaç, ja que necessita un cert temps per a processar-les ( per a comprovar errors, desencapsular trames, enviar al nivell superior, etc).
Un protocol de la capa d’enllaç amb control
del flux evita que el node emissor saturi la memòria intermitja del node receptor i es perdi informació.
5.5. Control de flux
Diferents mecanismes de control de flux: STOP & WAIT (Parada i espera)
Finestra lliscant
5.5. Control de flux
STOP & WAIT (Parada i espera)
5.5. Control de flux STOP & WAIT (Parada i espera)
5.5. Control de flux STOP & WAIT (Parada i espera)
5.5. Control de flux Finestra lliscant( Sliding window) L’emissor envia trames abans de rebre una
confirmació. La finestra lliscant té una mida fixa (1..n) Es poden enviar fins n trames abans d’una
confirmació (ACK)
5.5. Control de flux Finestra lliscant( Sliding window)
5.5. Control de flux Finestra lliscant( Sliding window) Finestra emissor: s’emmagatzemen en un buffer els blocs
enviats (consecutivament) i no validats. Mida del buffer >= Finestra
Finestra receptor: s’emmagatzemen les dades en cas de
que no arribin en ordre. Indica que blocs seran acceptats si es
reben. Es poden enviar fins n trames abans d’una
confirmació (ACK)
5.5. Control de flux Finestra lliscant( Sliding window)
5.6. Tecnologies Ethernet
El comitè IEEE ha definit diferents configuracions físiques alternatives i ha proporcionat una gran varietat d’opcions.
La nomenclatura d’Ethernet utilitzada és
X Base Y X és la velocitat de transmissió en Mbps Base és la codificació en banda base Y pot tenir diversos significats
5.6. Tecnologies Ethernet
X Base Y X és la velocitat de transmissió en Mbps Base és la codificació en banda base Y pot tenir diversos significats:
Si es un número fa referència a la distancia
màxima del segment en centenars de metres. Tipus de medi de transmissió : Tparell trenat Ffibra òptica S fibra multimode Lfibra monomode Potser alguna característica :
4utilitza els quatre parells trenats Xduplex
5.6. Tecnologies Ethernet
5.6. Tecnologies Ethernet
Nom comercial
Denominació Cable Parells UTP
Duplex Connector Distancia segment
Ethernet
10 BASE 5
10 BASE 2
10 BASE T
Fast
Ethernet
100 BASE- T
100 BASE- TX
100 BASE- T4
100 BASE - FX
5.6. Tecnologies Ethernet Nom comercial
Denominació Cable Parells UTP
Duplex Connector Distancia segment
Gigabit
Ethernet
1000 BASE CX
1000 BASE T
1000 BASE SX
1000 BASE LX
10
Gigabit
Ethernet
10 GBASE- T
10G BASE-
CX4
10 GBASE - LR
5.6. Tecnologies Ethernet
Autonegociació
Els nodes Ethernet que estan connectats mitjançant un cable de parell trenat negocien la seva velocitat i modalitat de transmissió abans de l’establiment de l’enllaç. Aquest procés s’anomena autonegociació i es fa mitjançant el que es coneix com a polsos d’enllaç.
5.6. Tecnologies Ethernet
Autonegociació
Normal Link Pulses(NLP) en 10 BASE T Consisteixen en un pols unipolar positiu amb
una durada de 100ns a un interval de 16ms amb una finestra de ±8ms.
5.6. Tecnologies Ethernet
Autonegociació
FLP (Fast Link Premi) en 100 Mbps Consisteix en una sèrie de 33 polsos. Cada
enviament de 33 polsos té una durada de 2ms en total i segueix els mateixos intervals de transmissió de 16ms ± 8 ms. Els polsos individuals són de 125μs amb 62,5 μs ± 7μs entre polsos.