Redes de Telecomunicaciones Cap2

5/17/2018 Redes de Telecomunicaciones Cap2 - slidepdf.com

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Curso Optativo

REDES DETELECOMUNICACIONES

EIE 551

Francisco Apablaza M.2012

famapablaza@hotmail.com

Programa

Capítulo 22.- Revisión de Transmisión de Señales - Concepto de Modulación: analógica y digital

- Optimización de recursos- Multiplexión y Conmutación- Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos- Aplicación de modelos de pérdida y espera

2.- Revisión de Transmisión de Señales Concepto de Modulación: analógica y digital

¿porqué se modula?

Para adaptar una señal - fuente de información almedio de transmisión haciendo uso de una“portadora” que permita la adecuada propagaciónpor dicho medio.

ModulaciónConcepto: Modular una señal consiste en modificar

alguna de las características de esa señal, llamadaportadora, de acuerdo con las características de

otra señal llamada moduladora.

Los parámetros o magnitudes fundamentales de una señal

analógica “portadora”son:

Amplitud Frecuencia Fase

2.- Revisión de Transmisión de Señales Concepto de Modulación: analógica y digital Señales Moduladas

Analógica o Continua

AM: Modulación en Amplitud

FM: Modulación en Frecuencia

PM: Modulación en Fase

Discontinua (de pulsos)

PAM: Modulación por Amplitud de Pulsos

PWM: Modulación por Anchura de Pulso

PPM: Modulación por Posición de Pulso

Digital o disContinua

ASK: Modulación en Amplitud, Apagado Encendido

FSK: Modulación por Desviación de Frecuencia

PSK: Modulación por Desviación de Fase

Tiempo v/s Frecuencia

Dos modos de análisis: respuestas en el tiempo yen frecuencia

Ancho Espectral y Ancho de Banda

2.- Revisión de Transmisión de Señales Concepto de Modulación: analógica y digitalDiagrama fasorial: constelación

Cada punto representado un estadobinario mayor cercanía aumenta probabilidad

de error

Errores v/s RuidoBER

A mayor

modulación,requiere mayorC/N

2.- Revisión de Transmisión de Señales Concepto de Modulación: analógica y digitalDistorsión v/s Ancho de Banda

2.- Revisión de Transmisión de Señales Concepto de Modulación: analógica y digitalDistorsión v/s Ancho de Banda: criterios

Ejemplos Espectrales

OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Se reduce ISI (Interf Inter Simbolo) eICI (Interf Inter Canal)

2.- Revisión de Transmisión de Señales Concepto de Modulación: analógica y digitalOFDM: Orthogonal Frequency-Division Multiplexing

OFDM ha sido desarrollado como un esquema de modulación multiportadoraspara sistemas de banda ancha, que permiten un tratamiento diferenciado porimperfecciones del canal.

Ejemplos de aplicación:

ADSL, SDSL y VDSL sobre pares de cobre. Wi-Fi (IEEE 802.11a/g).

DVB en sistemas de TV.

IEEE 802.16 or WiMAX Wireless MANs.

Flash-OFDM cellular systems.

Power line communication (PLC).

Preguntas: ¿ ?

2.- Revisión de Transmisión de Señales Optimización de recursos

Alto costo de medios de transmisión Necesidad de compartir recursos en

una dirección Reducción de infraestructura Creación de REDES

Múltiples fuentes con necesidad de conexiónConexiones permanentes

Conexiones compartidasConexiones conmutadasMultiples Medios de Transmisión

Áreas de Servicio: Local; Larga Distancia;Regionales; Nacionales e Internacionales;

…GLOBAL

UN enlace … N canales para M Fuentes

2.- Revisión de Transmisión de Señales Multiplexión y Conmutación

Clases de multiplexación

2.- Revisión de Transmisión de SeñalMultiplexión y Conmutación

Proceso de multiplexación FDM

2.- Revisión de Transmisión de SeñaleMultiplexión y Conmutación

Proceso de demultiplexación FDM

TDM Síncrona

TDM síncrona, proceso de multiplexación

TDM síncrona, proceso de demultiplexación

Cálculo de la tasa de datos para las tramas

Jerarquías Estandarizadas

Jerarquías Estandarizadas: TDM-PCM Plesiócrono

Jerarquías Estandarizadas: TDM Sincrónico

Jerarquías Estandarizadas : WDM

Jerarquías Estandarizadas WDM

Comparación

Red telefónica

Origen de las redes conmutadas

Conmutación de Circuitos

Red telefónica: histórica

Conmutadores Paso a Paso y luego

de barras cruzadas

Red de Datos

Taxonomía de MAC

Taxonomía según tipo de Nodo de conmutación

Hibrido

PaquetesConmutados

CircuitosConmutados

Broadcast

Datagramas

Redes Conmutadas

Information transmitted by any node is receivedby every other node in the network

Examples:•

Usually in LANs (Local Area Networks)• E.g., Ethernet (classical), WiFi

What problems does this raise?• Problem #1: limited range• Problem #2: privacy of communication• Problem #3: coordinating access to the sharedcommunication medium (Multiple Access Problem)

Broadcast Communication Networks

Information transmitted along a path of

intermediary nodes (“switches” or“routers”)

Basic issue: how the switches figureout the next hop along the path

Switched Communication Networks

Circuit Switching (e.g., Phone Network)

• Establish: source creates circuit to destinationNodes along the path store connection info Nodesgenerally reserve resources for the connection Ifcircuit not available: “Busy signal” • Transfer: source sends data over the circuit Nodestination address, since nodes know path• Teardown: source tears down circuit when done

Switched Communication Networks

Node (switch) in a circuit switching network

How does the node connect the incoming link tothe outgoing?Conmutación Manual, conmutadores mecánicos,

conmutadores electrónicos, conmutadores temporales

Switched Communication Networks: Timing

Packet Switching

Data sent as chunks of formatted bit-sequences(Packets)Packets have following structure:

Each packet traverses the network from node tonode along some path (Routing) based on header infoUsually, once a node receives the entire packet, itstores it (hopefully briefly) and then forwards it tothe next node (Store-and-Forward Networks)

Packet Switching

Node in a packet switching network

Each packet is independently switched• Each packet header contains full destinationaddress

No resources are pre-allocated (reserved) in advance Leverages “statistical multiplexing” (or statmuxing)• Essentially: “chances are good that packets from

different flows won’t all arrive at the same time, so wecan get by without enough capacity for all of them attheir peak transmission rate”

• Assuming independence of traffic sources, cancompute probability that there is enough capacity Example: IP networks; postal system

Datagram Packet Switching

Timing of Datagram Packet Switching

Advantages of Circuit Switching

Guaranteed bandwidth• Predictable communication performance

Simple abstraction• Reliable communication channel between hosts• No worries about lost or out-of-order packets

Simple forwarding• Forwarding based on time slot or frequency•

No need to inspect a packet header Low per-packet overhead• Forwarding based on time slot or frequency• No IP (and TCP/UDP) header on each packet

Disadvantages of Circuit Switching

Wasted bandwidth• Bursty traffic leads to idle connection during silent period• Unable to achieve gains from “statistical multiplexing”

Blocked connections• Connection refused when resources are not sufficient• Unable to offer “okay” service to everybody

Connection set-up delay• No communication until the connection is set up• Unable to avoid extra latency for small data transfers

Network state• Network nodes must store per-connection information• Unable to avoid per-connection storage and state• This makes failures more disruptive!

Packet-Switching vs. Circuit-Switching

Critical advantage of packet-switching over circuitswitching: Exploitation of statistical multiplexing Another: since routers don’t know about individual flows, whena router or link fails, it’s: Easy to fail over to a different path A third: easier for different parties to link their networkstogether because they’re not promising to reserveresources for one another However, packet-switching must handle congestion:

• More complex routers• Harder to provide good network services (e.g., delay andbandwidth guarantees)

In practice, sometimes combined, e.g., IP over SONET

Necesidad de PROTOCOLOS

2.- Revisión de Transmisión de Señales Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos

o Cuando el uso del medio de Tx escompartido (N links < M fuentes), hayinstantes de pérdida de servicio.

o Entonces en necesario modelar elsistema y dimensionar: Ing. deTeletráfico.

o Se trata de un sistema estocástico:aplicar modelos de probabilidad delrequerimiento de las fuentes de

tráfico

Objetivo del Teletráfico:dimensionar con uncosto mínimo y con unacapacidad tal que sesatisfaga un grado deservicio predefinido para

una demanda de tráfico.

Sistemas Telefónicos Redes de conmutación de ctos y

paquetes Métodos de control de acceso Internet Redes de telefonía móvil Etc.

Aplicaciones de Teletráfico

ITU-T, 1993: la intensidad de tráficoinstantánea en un conjunto de

recursos es el número de recursosocupados en un instante de tiempodado.

Recursos: servidores, líneas troncales,elementos de conmutación, canales,etc.

Definición

Fuentes: son los requirentes delservicio: llamadas, PC´s, paquetes,

sesiones, etc.

Definición

Tráfico ofrecido Tráfico cursado

Tráfico perdido

Tráfico servido o cursado

Usualmente porintensidad de tráficose entiende la“Intensidad Media de

Tráfico” Ac = Y

La unidad deteletráfico es

adimensional y sedenomina ERLANG (E)

Un elemento sólopuede cursar 1 E máx.

Es un tráfico potencial y muydependiente del comportamiento del

tipo de fuente y de externalidades.Se puede modelar como procesos denacimiento y muerte markovianos, pero

siempre es una ESTIMACIÓN.

Tráfico fuente

El servidor puede tratar las demandasdel tráfico fuente rechazando el

servicio si no hay capacidad, o bien,puede retardarlo con tiempo de espera.CONGESTIÓN

Tratamiento del tráfico

2.- Revisión de Transmisión de Señales Aplicación de modelos de pérdida y espera

Variaciones Deterministas del tráfico

Diaria: mayortráfico en HC

Semanal: LU-Vi-

Ma-Mi-JuAnual: inicio

mes,fiestas,emergencias

Hora Cargada

Tendencia determinística (Ej.: 9-10 AM)TCBH: Time Consistent Busy Hour: periodo de 60

minutos consecutivos de mayor tráfico.

Duración de las llamadas

También es unavariable aleatoria,aunque tienen una

tendenciaSe ha definido la

llamada MEDIAde 3 min.

Modelo de Pérdida

•Típicamente lasredes de telefonía•Modelo ERLANG B•Grado deUtilización:

2 Revisión de Transmisión de Señales

Modelo de Pérdida: Modelo ERLANG B

En(A)= prob depérdida

N= Nº servidoresA= carga de tráfico

2 Revisión de Transmisión de Señales

Modelo de Pérdida: Modelo ERLANG B

Un clásicoson las

TablasSiemens

ó d ó d l

Modelo de Espera

Típicamente lasredes de datos

Modelo ERLANG Cpara fases detelefonía, otráficos de“atención de

clientes”

2 R ó d T ó d ñ l

Modelo de Espera

En congestión lascolas crecen sinlímite si lavelocidad de

llegada es mayorque la velocidadde salida.

El retardo tiende a

infinito.La congestión de 1

nodo altera lacongestión de

toda la red.

2 R i ió d T i ió d S ñ l

Modelo de Espera: modelo Erlang C

C(N,A)= prob debloqueo

P(W>Wo) = prob deun tpo de esperamayor a un tpoWo, para lasllamadas que

esperan

2 R i ió d T i ió d S ñ l

Modelo de Espera: modelo Erlang C

Preguntas

CALCULADORA ERLANG:http://personal.telefonica.terra.es/web/vr/erlang/cerlangb.htm

http://www.erlang.com/

2.- Revisión de Transmisión de Señales

Conclusión:

La transmisión de señales usa técnicas deMODULACIÓN para adaptarse al MEDIO, de laforma mas eficiente en cuanto a ancho de banda y

fidelidad (sin distorsión ni ruido).La optimación del uso de los medios detransmisión incluyen el uso de la multiplexión y/oConmutación.

En los últimos años se ha dado la verdaderaintegración de servicios y señales sobre una solatecnología: IP.

2.- Revisión de Transmisión de Señales

Investigar:1.- ¿qué significa: SSB; VSB; DMT; DSSS; BLU; PWM?2.- ¿el ancho espectral puede ser mayor que el ancho de banda ?

3.- ¿cuál es la canalización de la TV Cable analógica? 4.- ¿cuál era la estructura de jerarquía FDM?

5.- Consultar la obra de A.K. Erlang “La teoría de probabilidades y Conversaciones Telefónicas ”

6.- Realice calculos de Erlang B y C dandose condiciones, no

necesariamente de telecomunicaciones.

Responder indicando la fuente

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