ESCUELA:

PONENTE:

BIMESTRE:

TEORÍA DE LAS COMUNICACIONES

CICLO:

CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN

I BIMESTRE

ING. ROMEL TORRES

ABRIL – AGOSTO 2007

Introducción

CAPÍTULO 1

Usos de las Redes de Computadoras

–Aplicaciones para Negocios–Aplicaciones Domésticas–Aplicaciones para:• Usuarios Móviles• Factores Sociales

Redes para Aplicaciones de Negocios• Una red con dos clientes y un servidor.

• El modelo cliente-servidor involucra peticiones y respuestas.

Redes para Aplicaciones de Negocios (2)

Redes para Aplicaciones Domésticas

• Acceso a información remota• Comunicación punto a punto• Entretenimiento interactivo• Comercio electrónico

Redes para Aplicaciones Domésticas(2)• En un sistema punto a punto no hay clientes y

sevridores fijos.

Redes para Aplicaciones Domésticas(3)

• Algunas formas de comercio electrónico.

Redes para Usuarios Móviles

• Combinación de redes inalámbricas y computación móvil.

Hardware de la Red

• Redes de Área Local (LAN)• Redes de Área Metropolitana (MAN)• Redes de Área Extensa (WAN)• Redes Inalámbricas• Redes Domésticas• Trabajo entre Redes

Redes Broadcast

• Tipos de tecnología de transmisión• Enlaces broadcast• Enlaces punto a punto

Redes Broadcast (2)

• Clasificación por escala de los procesadores interconectados.

Redes de Área Local

• Dos redes broadcast• (a) Bus• (b) Ring

Redes de Área Metropolitana• Redes de Área Metropolitana basadas en cable

de TV.

Redes de Área Extensa

• Relación entre los hosts de la LAN y la subred.

Redes de Área Extensa (2)

• Flujo de paquetes desde el emisor hacia el receptor.

Redes Inalámbricas

• Categorías de Redes Inalámbricas:• Sistemas de interconexión• LANs Inalámbricas• WANs Inalámbricas

Redes Inalámbricas (2)

• (a) Configuración Bluetooth• (b) LAN Inalámbrica

Redes Inalámbricas (3)

• (a) Computadoras móviles individuales• (b) A flying LAN

Categorías de Redes Domésticas

• Computadoras (PC de escritorio, PDA, periféricos compartidos)

• Entretenimiento (TV, DVD, VCR, cámara, stereo, MP3)

• Telecomunicaciones (teléfonos, cell phone, interfono, fax)

• Dispositivos (microondas, nevera, reloj, horno, airco)• Telemetría (medición, alarmas contra robos).

Software en Redes

• Jerarquía de Protocolos• Diseño de factores en las capas• Servicios Orientados a la Conexión y sin

Conexión• Servicios Primitivos• Relación entre servicios y protocolos

Software en Redes Jerarquía de los Protocolos

• Capas, protocolos e interfaces.

Jerarquía de los Protocolos (2)• Arquitectura filósofo-traductor-secretaria

Jerarquía de los Protocolos (3)

• Ejemplo: El flujo de información soporta comunicaciones virtuales en la capa 5.

Diseño de factores en las capas

DireccionamientoDireccionamiento Control de erroresControl de errores Control de flujoControl de flujo MultiplexaciónMultiplexación EnrutamientoEnrutamiento

Servicios Orientados a la Conexión y Sin Conexión

• Seis tipos de servicios

Servicios Primitivos

• Cinco servicios primitivos para la implementación de un servicio simple orientado a la conexión.

Servicios Primitivos (2)

• Interacción de los paquetes en una red cliente-servidor, orientada a la conexión.

Relación entre los Protocolos y Servicios

• La relación entre un servicio y un protocolo.

Modelos de Referencia

• Modelo de Referencia OSI• Modelo de Referencia TCP/IP• Comparación entre los Modelos OSI y TCP/IP • Críticas al Modelo OSI y los Protocolos• Críticas al Modelo de Referencia TCP/IP

Modelos de Referencia

Modelo de Referencia

OSI

Modelos de Referencia (2)

• Modelo de Referencia TCP/IP

Modelos de Referencia (3)

• Protocolos y Redes en el Modelo inicial de TCP/IP

Comparación entre los Modelos OSI y TCP/IP

• Servicios• Interfaces• Protocolos

Críticas al Modelo OSI y Protocolos

• ¿Por qué el Modelo OSI no asumió el control en el mundo?

• Mal cronometraje• Mala tecnología• Malas implementaciones• Malas políticas

Mal cronometraje

• El Apocalipsis de los dos elefantes.

Críticas al Modelo TCP/IP

• Problemas:• No se distinguen los servicios, interfaces y

protocolos• No existe un modelo general• La capa de Host-to-network no es realmente

una capa• No se mencionan las capas: física y de enlace

de datos

Modelo Híbrido

Ejemplos de Redes• La Internet

• Redes Orientadas a la Conexión: X.25, Frame Relay, y ATM

• Ethernet

• LANs Inalámbricas: 802.11

LA ARPANET

• (a) Estructura del Sistema de Telefonía• (b) El propósito de Baran’s: distribuir un Sistema de

Conmutación.

LA ARPANET (2)

• El diseño original de ARPANET.

LA ARPANET (3)

• Crecimiento de ARPANET (a) Diciembre 1969. (b) Julio 1970. (c) Marzo 1971. (d) Abril 1972. (e) Septiembre 1972.

NSFNET

• El backbone NSFNET en 1988.

Uso de la Internet

• Aplicaciones Tradicionales (1970 – 1990) • E-mail• Noticias• Autenticación remota• Transferencia de archivos

Arquitectura de la Internet

• Visión general de la Internet

Circuitos Virtuales ATM

• Un circuito virtual.

Circuitos Virtuales ATM (2)

• Una celda ATM.

Modelo de Referencia ATM

Modelo de Referencia ATM (2)

• Capas, subcapas y sus funciones.

Ethernet

• Arquitectura original de Ethernet.

LANs Inalámbricas

• (a) Red Inalámbrica con estación base.• (b) Red Ad hoc.

LANs Inalámbricas(2)

• El rango de un solo radio no puede cubrir un sistema entero.

LANs Inalámbricas(3)

• La red multicelda 802.11

Estandararización de las Redes

• ¿Quién está en el Mundo de la Telecomunicaciones?

• ¿Quién está en el Mundo Internacional de Estándares?

• ¿Quién está en el Mundo de Internet?

ITU• Principales Sectores– Radiocomunicaciones– Estandararización de Telecomunicaciones– Desarrollo

• Miembros– Gobierno Nacional– Sectores– Asociados– Agencias Reguladoras.

Estándares 802 (IEEE)

Los de más importancia son marcados con *

Los que están en transición son marcados con

Los abandonados son marcados con †

Unidades Métricas

• Los prefijos son la principales unidades métricas.

Capa Física

Capítulo 2

Base Teórica para la Comunicación de Datos

• Análisis de Fourier• Señales Ancho de Banda Limitadas• Tasa Máxima de Datos en un Canal

Señales de Ancho de Banda Limitadas

(a) Una señal binaria y su root-mean-square en amplitudes de Fourier

(b) – (c) Aproximaciones sucesivas a la señal original.

Señales de Ancho de Banda Limitadas (2)

(d) – (e) Aproximaciones Sucesivas a la Señal original

Señales de Ancho de Banda Limitadas (3)

Relación entre la tasa de datos y sus armónicos (componentes sinusoidales).

Transmisión Dirigida de Datos

• Medios Magnéticos• Par Trenzados• Cable Coaxial• Fibra Óptica

Par Trenzado

(a) Categoría 3 UTP.(b) Categoría 5 UTP.

Cable Coaxial

Cable coaxialCable coaxial

Fibra Óptica

(a)Tres ejemplos de incidencia de un rayo de luz en fibra de silicio, al chocar en el aire/silicio como límite, en diferentes ángulos.

(b) Luz capturada por la reflexión interna total

Transmisión de Luz a través de Fibra

Atenuación de la luz a través de fibra en una región infrarroja.

Cables de Fibra

(a) Vista lateral de la fibra (una) (b) Vista frontal de la fibra (tres)

Cables de Fibra (2)

Comparación de Diodos Semiconductores y LEDs como origen de luz

Redes de Fibra Óptica

Anillo de Fibra Óptica con repetidores activos

Redes de Fibra Óptica (2)

Conexión Estrella Pasiva en redes de Fibra Óptica

Transmisión Inalámbrica• Espectro Electromagnético• Transmisión de Radio• Transmisión de Microonda• Señales Infrarrojas • Transmisión Señales de Luz

Espectro Electromagnético

Espectro Electromagnético y su uso en las comunicaciones

Radio Transmisión

(a) Bandas VLF, LF y señales de radio seguidas de la curvatura de la tierra.

(b) En la banda HF, rebotan en la ionosfera.

Políticas del Espectro Electromagnético

La banda ISM en Estados Unidos.

Transmisión de Señales de Luz

Corrientes que pueden interferir con los sistemas de Comunicación láser. Sistema Bidireccional con dos láser.

Satélites de Comunicaciones

• Satélites Geoestacionarios• Satélites en la Órbita Media de la

Tierra• Satélites en la Órbita Baja de la

Tierra• Satélites vs. Fibra

Satélites de Comunicaciones

Satélites de Comunicaciones y algunas de sus propiedades

Satélites de Comunicaciones (2)

Bandas principales de un Satélite

Satélites de Comunicaciones (3)

VSATs utilizando un hub

Satélites en la Órbita Baja de la TierraIridium

(a)El satélite Iridium de seis anillos alrededor de la tierra (b)1628 celdas en movimiento cubriendo la tierra

Globalstar

(a) Transmisión en el Espacio (b) Transmisión sobre la Tierra

Sistema de Telefonía Público Conmutado

• Estructura de un Sistema de Telefonía

• Bucle local: módems, ADSL e Inalámbricas

• Troncales y Multiplexación• Conmutar

Estructura de un Sistema de Telefonía

(a) Red interconectada completamente(b) Conmutación Centralizada.(c) Jerarquía de dos niveles

Estructura de un Sistema de Telefonía (2)

Circuito Típico para una llamada de media Distancia.

Principales Componentes del Sistema de Telefonía

• Bucles Locales Analogía del Par Trenzado (Casas y Negocios)

• Troncal Conexión de Fibra Óptica Digital a las Oficinas de

Conmutación• Oficinas de Conmutación

Las llamadas son transferidas de un troncal a otro.

Políticas de los Teléfonos

Relación LATAs, LECs y IXCs. Los círculos son LEC oficinas de conmutación. Cada

Hexágono pertenece al IXC cuyo número esta en él

Bucle Local: Módems, ADSL e Inalámbrica

Uso de transmisiones Digitales y Analógicas en los computadores. La Conversión es realizada por los

Módems y Codecs.

Módems

(a) Señal Binaria (b) Modulación de Amplitud

(c) Modulación de Frecuencia (d) Modulación de Fase

Módems (2)

(a) QPSK.(b) QAM-16.(c) QAM-64.

Módems (3)

(a) V.32 por 9600 bps.(b) V32 bis por 14,400 bps.

Líneas de Suscripción Digital

Ancho de Banda vs. Distancia cubierta por UTP categoría 3 para DSL.

Líneas de Suscripción Digital (2)

Operación del ADSL usando modulación discreta

Líneas de Suscripción Digital (3)

Configuración Típica del Equipo ADSL

Bucles Locales Inalámbricos

Arquitectura de un Sistema LMDS

Multiplexación por División de Frecuencia

(a)Ancho de Banda Original (b)Ancho de Banda en frecuencia (c)Canal de Multiplexación.

Multiplexación por División de Señal

Multiplexación por División de Tiempo

Portador T1 (1.544 Mbps).

Multiplexación por División de Tiempo (2)

Multiplexación por División de Tiempo (3)

Flujo de información en varias portadoras

Multiplexación por División de Tiempo (4)

Dos tramas seguidas en SONET

Multiplexación por División de Tiempo (5)

SONET y SDH tasas multiplexadas

Conmutación de Circuitos

(a) Conmutación de Circuitos.(b) Conmutación de Paquetes

Mensajes de Conmutación

(a) Conmutación de Circuitos (b) Mensajes de Conmutación (c) Conmutación de Paquetes

Conmutación de Paquetes

Comparación Redes en conmutación de circuitos y paquetes.

Sistema de Telefonía MóvilTeléfonos Móviles:• Primera Generación:

Voz Analógica

• Segunda Generación: Voz Digital

• Tercera GeneraciónVoz Digital y Datos

Sistema de Telefonía Móvil Avanzado

(a) Frecuencias no se usan nuevamente en celdas adyacentes .(b) Es posible el uso de celdas más pequeñas para añadir

usuarios.

Categorías de Canales

832 canales son divididos en 4 categorías:• Control (base al móvil) para manejar el sistema.• Llamadas (base al móvil) para alertar a los

usuarios de sus llamadas.• Acceso (bidirecional) llamadas de configuración

y asignación del canal.• Datos (bidirecional) voz, fax o datos.

D-AMPS Sistema Avanzado de Telefonía Móvil Digital

(a) A D-AMPS canal con tres usuarios (b) A D-AMPS canal con seis usuarios.

GSMSistema Global para Comunicaciones

Móviles

GSM utiliza 124 canales de frecuencia

GSM (2)

Parte de la estructura GSM

CDMA – Acceso Múltiple de Banda Ancha por División de Código

(a) Chip de Secuencias Binarias para cuatro estaciones (b) Chip de secuencias Bipolares (c) Seis ejemplos de transmisiones (d) Señal de Recuperación de la Estación C

Tercera Generación de Teléfonos MóvilesVoz Digital y Datos

Servicios Básicos en la red IMT-2000 debería proveer:

• Alta calidad en la Transmisión de Voz• Mensajería (remplazar e-mail, fax, SMS, chat, etc.)• Multimedia (música, videos, films, TV, etc.)• Acceso a Internet (navegación web, w/multimedia.)

Televisión por Cable• Comunidad de Antena de

Televisión• Internet a través Cable• Asignación de Espectro• Cable Módems• ADSL vs. Cable

Comunidad de Antena de Televisión

Sistema de televisión por cable.

Internet a través Cable

Televisión por Cable

Internet a través Cable (2)

Sistema de Teléfono Fijo

Asignación de Espectro

Asignación de Frecuencia en un sistema Típico de Televisión utilizado para acceder a Internet

Cable Módems