Universidad Carlos III de MadridDpto. de Ingeniera Telemtica
Ingeniera de Telecomunicaciones. Curso Telemtica.
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella 1
TEMA 1TEMA 1NivelNivel FsicoFsicoNivelNivel FsicoFsico
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ndice
IntroduccinCodificacin de datosModos de transmisinEjemplo de protocolo de nivel fsico
Nivel Fsico 1
Medios de TransmisinSistemas de cableado estructurado e ICT
Nivel Fsico: Introduccin
N1 de OSI, funciones: Aspectos Mecnicos y Aspectos Elctricos/pticos del
medio y conectores Aspectos Funcionales y de Aspectos de Procedimiento
Resumiremos: Tcnicas de codificacin de la informacin a transmitir
Nivel Fsico 1
sobre la seal electromagntica utilizada Modos de transmisin: dnde empieza/acaba la
informacin transmitida? Medios fsicos de transmisin
Protocolos de N1: RS-232, ADSL nivel 1, ... Sistemas de Cableado Estructurado (SCE)
Codificacin de Datos
Nivel Fsico 1
Introduccin Tipos de codificaciones
Datos digitales/ Seales digitales Datos digitales/ Seales analgicas Datos analgicos/ Seales digitales Datos analgicos/ Seales analgicas
Codificacin de datos: Introduccin
Diferenciar DATOS analgicos o digitales de SEALES analgicas o digitales
Transmisin digital = seal digital9 Una fuente (analgica o digital) g(t) se codifica en una
seal digital x(t)
Nivel Fsico 1
9 La forma de x(t) depender del tipo de codificacin Transmisin analgica = seal analgica
9 Se dispone de una seal portadora de frecuencia constante y compatible con el medio de transmisin
9 Modulacin: codificar datos de una fuente en una seal portadora de una determinada frecuencia f
9 Las seal de entrada m(t) (analgica o digital) se denomina seal banda-base y la seal de salida s(t) se denomina seal modulada
Codificacin de datos: Introduccin
CODECInformacin
Analgica
Seal Analgica
Seal Digital
Nivel Fsico 1
CODECTlf. digital
Analgica
Informacin Digital Transmisor
DigitalMDEM
Telfono normal
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Nivel Fsico:Nivel Fsico:Modos de TransmisinModos de TransmisinModos de TransmisinModos de Transmisin
Modos de transmisin
Emisor y receptor deben conocer la velocidad, duracin y espaciamiento: sincronizacin Sincronizacin orientada a bit: Conocer el comienzo y el
final de un bit Sincronizacin orientada a carcter: Conocer el
comienzo y el final de cada carcter
Nivel Fsico 1
comienzo y el final de cada carcter Sincronizacin orientada a bloque: Conocer el comienzo
y el final de unidades de datos de ms de una carcter
2 formas de resolver la sincronizacin: Transmisin asncrona Transmisin sncrona
Transmisin asncrona
Se envan pequeos bloques de bits y se sincronizan al principio de cada bloque (transmisin comienzo y parada)
Orientada a carcter (de entre 5-8 bits) Requerimientos de sincronizacin modestos Sobrecarga alta
Solucin: Bloques ms grandes mayor prob de error
Nivel Fsico 1
Solucin: Bloques ms grandes mayor prob. de error y de requerimientos de sincronizacin
1111....001000001100100001010010000111....1111Ocioso OciosoCarcter A B C
Inicio Fin Inicio InicioFin Fin
En este caso: sobrecarga de 2/10
Transmisin sncrona
Dos alternativas: Uso de lnea de reloj adicional Uso de cabeceras fijas de sincronizacin
Dos tipos Transmisin sncrona orientada a carcter
Nivel Fsico 1
9 Bloque de datos tratado como secuencia de caracteres9 Se usa carcter SYN para sincronizacin
Transmisin sncrona orientada a bit9 Bloque de datos tratado como una secuencia de bits9 Flag: patrn de 8 bits usado para sincronizar
Trama = flag prembulo + datos + flag final Incurre en mucha menos sobrecarga
Nivel Fsico: Nivel Fsico: EjemplosEjemplosEjemplosEjemplos
INTERFAZ RS-232
EIA RS-232 / UIT-T V.24Protocolo de interfaz entre terminal DTE (equipo terminal de datos) mdem DCE (equipo terminacin del circuito de datos)
Especificaciones: Mecnicas:
Nivel Fsico 1
9 25 pines segn ISO 2110: ver esquema9 Normalmente slo se usan 9 pines
Elctricas: sealizacin DTEDCE NRZ-L 1 binario--> < -3 volts 0 binario--> > +3 volts
Funcionales: indica los circuitos (datos, control, temporizacin y tierra) conectados a cada una de las patillas
Procedimiento: secuenciacin de los diferentes circuitos en una aplicacin
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INTERFAZ RS-232
Ejemplo de utilizacin
Nivel Fsico 1
INTERFAZ RS-232 Asignacin de terminales de contacto (pines)
en DTE
Nivel Fsico 1
INTERFAZ RS-232
Ordenador Peticin de envo (4)Recepcin de datos (3)
Transmisin de datos(2)
Tierra de proteccin (1)
Asignacin de algunos terminales de contacto (pines)
Nivel Fsico 1
Ordenadoro
terminal(DTE)
Mdem(DCE)
...DTE preparado (20)
...
Detec.de seal recib.(8)
DCE preparado (6)
Preparado para enviar(5)
Seal de tierra (7)
INTERFAZ RS-232
Algunos Circuitos de Intercambio en V.24/EIA-232
Seal de tierra (102): pin 1
Transmisin de datos (103): pin 2
Recepcin de datos (104): pin 3
Peticin de envo RTS (105): pin 4
Nivel Fsico 1
( ) p
Preparado para enviar CTS (106): pin 5
DCE preparado (107): pin 6
DTE preparado (108.2): pin 20
Indicador de llamada (125): pin 22
Detector de seal recibida (109): pin 8
INTERFAZ RS-232
EJEMPLO de llamada (RDSI): 1/3
Nivel Fsico 1
INTERFAZ RS-232 EJEMPLO de llamada (RDSI): 2/3
Nivel Fsico 1
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INTERFAZ RS-232 EJEMPLO de llamada (RDSI): 3/3
Nivel Fsico 1
INTERFAZ RS-232 EJEMPLO DE MODEM NULO: DTEs conectados directamente (sin DCEs)
Ambos DTE creen que estn conectados a un DCE
Conexionado especial
Nivel Fsico 1
Conexionado especial
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Loop) ADSL define un nivel fsico que emplea
multiplexacin en frecuencia (FDM) 256 canales de 4 KHz repartidos entre el upstream y el
downstream Un splitter separa las seales de baja frecuencia
(telefona) de las de alta (datos)
Nivel Fsico 1
(telefona) de las de alta (datos)
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Loop)
PBX
POTSanalgico: 4 KHz
Nivel Fsico 1
Splitter Splitter
MdemADSL
ATM
DSLAMBucle local del abonado
(par trenzado)
upstream < 1 Mbps
downstream < 8 Mbps
Central TelefnicaAbonado
Nivel Fsico: Nivel Fsico: Medios de TransmisinMedios de TransmisinMedios de TransmisinMedios de Transmisin
Medios de transmisin
Medios guiados Par trenzado Cable coaxial
Transmisin en banda base Transmisin en banda ancha
Fib i
Nivel Fsico 1
Fibras pticas
Medios no guiados Microondas Ondas radio Infrarrojos
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Medios de Transmisin: Par trenzado
2 hilos de cobre enrollados Se reducen las interferencias
electromagnticas Torsin entre:
9 1 vuelta/7cm (en calidad)9 2 vueltas/cm (en + calidad)
Nivel Fsico 1
Hilos de 0.2 - 0.4 mm de dimetro
Distancias de varios Km sin amplificar seal
Generalmente varios pares se apantallan juntos en tubos de PVC
Medios de Transmisin: Par trenzado Se pueden usar para:
Transmisin analgica (repetidores cada 5-6 Km) Transmisin digital (repetidores cada 2-3 Km)
Ancho de banda depende del calibre y la distancia Pueden obtenerse hasta 100 Mb/s en distancias cortas
Tipos bsicos: UTP (Unshielded Twisted Pair): No apantallado
9 Distintas categoras: Cat3 soporta hasta 16Mb/s, Cat4 hasta 20 Mb/s, Cat5 hasta 100 Mb/s, Cat6 hasta 1 Gb/s... !Cat7!
Nivel Fsico 1
9 4 pares de cables FTP (Foil Twisted Pair) o ScTP (Screened Twisted Pair): UTP con
apantallado general9 Menos interferencias y mayor velocidad de transmisin
STP (Shielded Twisted Pair): Par apantallado9 Doble apantallamiento + gruesos y rgidos9 Slo tiene 2 pares
Aplicaciones LANs: Categora 3, 5, 5e y 6 UTP Seal telefnica analgica y digital: bucle de abonado
Medios de Transmisin: Cable coaxial
2 conductores concntricos (Cu ,Al, ...) Buena combinacin entre gran ancho
de banda e inmunidad al ruido Transmisin en banda base
Empleado para transmisin digital Cables de 50 Aprox 1-2Gb/s en cables de 1 Km
Nivel Fsico 1
p Transmisin en banda ancha
Usado para transmisin analgica Cables de 75 Cableado estndar para televisin
por cable El cable se divide en varios
canales, alguno para transmitir datos digitales
Medios de Transmisin: Fibra ptica
Pulsos de luz transmitidos por fibra de slice Fuente de luz - Medio de transmisin - Detector
La luz se refracta singulo_incidencia > valor_crtico (v)v=f(n), n ndice de refraccin
Aplicaciones1 2 3
1 2 3
Nivel Fsico 1
Transmisin a larga distancia 9 En telefona, una fibra puede contener 60.000 canales
Transmisin metropolitana para enlaces cortos de entornos de 10 km sin repetidores 9 P.ej. capacidad de aprox. 100.000 conversaciones por fibra
Acceso a reas rurales para 50 a 150 km 9 P.ej. capacidad de aprox. 5000 conversaciones por fibra
Bucles de abonado avanzados FTTB/FTTH LAN de alta velocidad: Gigabit Ethernet
Tipos de fibras ndice de escala
Multimodo Monomodo
Medios de Transmisin: Fibra ptica
Nivel Fsico 1
Fibras multimodo de ndice gradual
Medios de Transmisin: No Guiados Radiocomunicacin:
Espacial Terrenal
Superposicin de informacin transmitida en portadora Tipos de transmisin inalmbrica
Omnidireccional
Nivel Fsico 1
Direccional
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Medios de Transmisin: No Guiados
Ondas electromagnticas para comunicaciones
Microondas Muy direccionales Terrestres o por satlite
BANDAS DE FRECUENCIAS
300-3000KHzMF30-300KHzLF
3-30KHzVLFFrecuenciaSmbolo
Nivel Fsico 1
Ondas radio: 30 MHz - 1 GHz Omnidireccionales
Infrarrojos: Reflexin directa 3 1011 - 2 1014 Hz. 300-3000GHz
30-300GHzEHF3-30GHzSHF
300-3000MHzUHF30-300MHzVHF
3-30MHzHF300-3000KHzMF
Medios de Transmisin: No Guiados
Nivel Fsico 1
Nivel Fsico:Nivel Fsico:Sistemas de Cableado Sistemas de Cableado Estructurado e ICTEstructurado e ICT
Evolucin
Hasta los 80s los sistemas de cableado estaban ligados a las soluciones de red suministradas por los distintos fabricantes
Escenario basado en mltiples soluciones propietarias cerradas e incompatibles entre
Nivel Fsico 1
propietarias cerradas e incompatibles entre s.
Distintos tipos de LAN -> distintos tipos de sistemas de cableado.
Poca flexibilidad de reconfiguracin, distintos mecanismos de gestin y explotacin.
Evolucin (II)
En los 90 surgen los Sistemas de Cableado Estructurado (SCE)
Objetivo: crear una plataforma multiprotocolo que permita independizar el cableado de los sistemas
Nivel Fsico 1
cableado de los sistemas hardware/software que soporta
SCE: infraestructura y mtodo de organizacin de la distribucin de terminales de comunicacin en un rea mediante una topologa fsica de estrella jerrquica
Caractersticas de un SCERequisitos de Usuario
Puesto de TrabajoCaractersticas
de un SCE
Multifuncionalidad
Independencia de Proveedor
Movilidad
Capacidad de Integracin
Basado en Estndares
Flexibilidad de Interconexin
Nivel Fsico 1
Cambio de necesidades Dinmico
Ubicuidad
Ausencia de errores o averias
Capacidad de ampliacin y reconfiguracin
Administrable
Posibilidad de Alta Densidad de Cableado
Fiable
Flexibilidad para satisfacer necesidades actuales y futuras
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Estandares Internacionales Electrical Industries Association/Telecommuni-
cations Industries Association EIA/TIA 568A (1994).
International Standarization Organization/Inter. Electrotechnical Comission ISO/IEC 11801 (1994). Adoptado por CENELEC (Comit Europeo de Normalizacin Elctrica) EN 50173 con ligeras
Nivel Fsico 1
) gvariantes.
Especifican: Tipos de cables a utilizar Distancias entre armarios/cuadros de distribucin Distancias entre armarios/cuadros de distribucin y las
tomas de usuario situadas en reas de trabajo.
Arquitectura de un SCE
Elementos funcionales Distribuidor de Campus (DC) Cable backbone de campus Distribuidor de Edificio (DE)
C bl B kb d Edifi i V ti l
Nivel Fsico 1
Cable Backbone de Edificio o Vertical Distribuidor de Planta (DP) Cable Horizontal Punto de Transicin (PT) Toma de Usuario o Roseta (TU)
Elementos Funcionales
REPARTIDORDE PLANTA
ROSETA
CABLEHORIZONTAL
CABLE DE EQUIPO DE USUARIO
Nivel Fsico 1
DISTRIBUIDORDE CAMPUS
DISTRIBUIDORDE EDIFICIO
CABLE DE CAMPUS
CABLE VERTICAL
Subsistemas de cableado
Subs. de Campus, constituido por DC y cableado de campus hasta los distribuidores de edificio. Permite la interconexin de las redes de los distintos edificios del campus y/o con los sistemas centrales.
Subs Verticales o de Edificio constituido por el
Nivel Fsico 1
Subs. Verticales o de Edificio, constituido por el DE y cableado backbone de edificio hasta los diferentes DP. Columna vertebral de las comunicaciones de edificio.
Subs. Horizontal, constituido por el DP y el cableado horizontal, as como el conjunto de tomas de usuario en dicha planta. Permite las comunicaciones de los distintos usuarios con el cableado vertical.
Componentes de un SCE
Cables:Cable balanceado: uno o ms pares metlicos
simtricos. Los ms habituales son:9 STP: totalmente apantallados. (150 )9 UTP: no apantallados. (100 )
Nivel Fsico 1
p ( )9 FTP: con apantallamiento global. (120 )9 FTP y UTP se clasifican en categorias en funcin
de su rendimiento y caractersticas de transmisin.Cable de F.O. MultimodoCable de F.O. Monomodo
Categorias de Cables de UTP/FTP
Categora Caractersticas de transmisin especificadas hasta: Flujo soportado
1 y 2 - Voz y Datos de baja velocidad
3 16 MHz 10 Mbps
Nivel Fsico 1
3 16 MHz 10 Mbps
4 20 MHz 16 Mbps
5 100 MHz 155 Mbps
6 250 MHz 1 Gbps
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Distribuidores (repartidores): que permiten la interconexin entre un conjunto de cables entrantes y salientes. La interconexin se realiza mediante paneles de distribucin utilizando latiguillos. Los distribuidores estn interconectados entre s segn una arquitectura
Elementos de Interconexin
Nivel Fsico 1
interconectados entre s segn una arquitectura jerrquica.
Tomas de usuario (rosetas) : La ms habitual utiliza conectores hembra RJ-45 (equivalente a la toma telefnica RJ-11 con ligeras modificaciones mecnicas).
Conectores: UTP, FTP: RJ-45 F.O.: SC, ST
SCST
RJ-45 RJ-11
Gestin de Cableado
Mtodo de etiquetado de cables y rotulacin de armarios de distribucin y resto de componentes para su identificacin
Herramientas de prueba y verificacin de
Nivel Fsico 1
Herramientas de prueba y verificacin de cables (reflectmetros, ecmetros)
Registros de configuracin y conexionado, de instalacin y modificaciones, etc.
Programas de gestin: registro de infraestructura y ocupacin.
Especificacin de Subsistemas Longitud de Cableado
Subsistema Long. Mx. Cableado Otras limitaciones
Horizontal 90 m 100 m mx., incluyendo latiguillo DP,cable terminal usuario y cableequipamiento.
10 m mx. para los tres cablesanteriores
5 m mx. para el latiguillo
Nivel Fsico 1
p gVertical 500 m
Campus 1.500 m
20 m mx. para latiguillos dedistribuidor de edificio/campus
30 m mx. para cables deequipamiento
Backbone(vertical+campus)
2.000 m Posibilidad de ampliacin con F.O.monomodo: El mximo contempledoes de 3.000 m.
Especificacin de Subsistemas (II)
Subsistema Tipo de Cable Uso recomendado
Horizontal Balanceado 1 toma / 10m2 2 o 4 pares Al menos 2 tomas /usuario
F.O. Para necesidades especficas
Tipo de Cableado
Nivel Fsico 1
Vertical Balanceado Voz y datos de baja y mediavelocidad
F.O. Datos a media y baja velocidadCampus F.O. Mayora de escenarios
Balanceado Para necesidades especficas (PBX)
Especificacin de Subsistemas (III)
Tipo Enlace/Aplicacion Aplicaciones Cables que puedensoportarlo
A Voz y Datos a BajaVelocidad
100 KHz sobre cable metlico
B Media Velocidad 1 MHz sobre cable metlico
Especificacin de enlaces
Nivel Fsico 1
C Alta velocidad 16 MHz sobre cable metlico
D Muy Alta velocidad 100 MHz sobre cable metlico
Clase ptica Velocidades altas/muyaltas
Sobre F.O. ancho de banda noes un factor limitante
Especificacin de Subsistemas (IV)
Tipo Enlace/Aplicacion Clase de Aplicacin/EnlaceA B C D ptica
UTP/FTP (cat 3) 2000 m 500 m 100 m *
UTP/FTP (cat 4) 3000 m 600 m 150 m**
UTP/FTP (cat 5) 3000 m 700 m 160 m** 100 m *
Longitudes Mximas de Enlaces
Nivel Fsico 1
UTP/FTP (cat 5) 3000 m 700 m 160 m 100 m
STP 3000 m 1000 m 250 m** 150 m
F.O. multimodo 2000 m
F.O. monomodo 3000 m***
* Los 100 m incluyen 10 m para latiguillos, cables de usuario y equipamiento** Para distancias superiores a 100 m consultar especificaciones de los estndares LAN*** 3000 m es una limitacin del estndar, no del medio fsico que podra llegar a 60 Km.
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Precableado de Edificios Disponibilidad dentro del edificio de zonas
adecuadas para ubicacin de electrnica de red(hubs, routers, PBX,...).
Disponibilidad de canalizaciones para cableado vertical y horizontal (falso techo, suelos tcnicos, canaletas, etc.) compartimentada para albergar cableado de
Nivel Fsico 1
compartimentada para albergar cableado de voz, datos y energa elctrica y con suficiente anchura para facilitar ampliaciones futuras.
El trazado de la red de canalizaciones debe garantizar que el acceso desde cualquier puesto de trabajo sea inferior a 1 m.
Disponibilidad de una red de tierras adecuada.
Canalizacin de Campus
Nivel Fsico 1
. . . . . . . . . .
Edificio_1 Edificio_2 Edificio_n
UTP
HubsHubs
Switch Ethernet Hubs
Nivel Fsico 1
Centro de Comunicaciones
Galera Multiservicio
Fibra Optica
Switch Ethernet
Conmutador ATM
Router
Hub ethernet
. . . . . . . . . .
Edificio_1
Repartidor Voz
Edificio_2 Edificio_3
Nivel Fsico 1
Centro de Comunicaciones
Galera Multiservicio
Mangueras de pares UTP
PBX
Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones (ICT)
Intenta extender las redes de acceso de los operadores al interior de los edificios
Deben permitir la captacin, adaptacin y distribucin (o permitir la instalacin posterior) de:
Nivel Fsico 1
Radio y Televisin (RTV) Terrestre y Satlite Telefona Bsica (TB) RDSI Servicio de Telecomunicaciones por Cable (TLCA)
Normativa obligatoria para edificios de nueva construccin (10 Marzo 1999) Proyecto tcnico visado por el Colegio de Ingenieros de
Telecomunicacin
Normativa ICT
Real Decreto-Ley 1/1998, de 27 de febrero Define el marco legislativo
Real Decreto 279/1999, de 22 de febrero Reglamento Regulador y Tcnico
Nivel Fsico 1
Orden Ministerial del 26 de Octubre de 1999 Modelos de Proyecto Tcnico, Certificados y
Boletines de Instalacin
Disposiciones posteriores
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Elementos de Interconexin de las ICT
Dominios o Zonas donde se ubican las ICT Dominio Pblico Dominio de la Comunidad Dominio del Usuario
Punto de Interconexin o de Terminacin de Red (PI PTR)
Nivel Fsico 1
( ) Separacin Dominios Pblico/Comunidad
Punto de Distribucin (PD) Uno en cada planta del inmueble
Punto de Acceso a Usuario (PAU) Separacin Dominios Comunidad/Usuario
Base de Acceso al Terminal (BAT) Tomas de usuario
Redes de las ICT
Redes de Alimentacin Los operadores ofrecen Servicios de
Telecomunicaciones, a travs del Dominio Pblico, en el PI donde empiezan las ICT
Red de Distribucin
Nivel Fsico 1
Une el PI con los PD de cada planta del inmueble
Red de Dispersin Dentro de cada planta, une el PD con los PAU
de cada domicilioRed de Interior de Usuario
Une el PAU con los BAT
ICT para Inmuebles
Nivel Fsico 1
ICT para Viviendas Unifamiliares
Nivel Fsico 1
Recintos de las ICT
Arqueta de Entrada (AE) Registros de Enlace (RE) Recinto de Instalaciones de Telecomunicaciones Inferior
(RITI) Registro Principal (RP): PI PTR Equipamiento servicios TB + RDSI y TLCA
R i t d I t l i d T l i i S i
Nivel Fsico 1
Recinto de Instalaciones de Telecomunicaciones Superior (RITS) Equipamiento de Cabecera (Servicios RTV)
Recinto de Instalaciones de Telecomunicaciones nico (RITU) = RITI + RITS
Registros Secundarios (RS): PD Registros de Paso (RP) Registros de Terminacin de Red (RTR): PAU Registros de Toma: BAT
Canalizaciones de las ICT
Canalizacin Externa: Redes de Alimentacin Arqueta Entrada - Registro Enlace
Canalizacin de Enlace Inferior Registro Enlace - RITI
Canalizacin de Enlace Superior
Nivel Fsico 1
Antenas RTV - RITS Canalizacin Principal: Red de Distribucin
RITI - Registros Secundarios - RITS Canalizacin Secundaria: Red de Difusin
Registros Secundarios - RP - Registro Terminacin Red Canalizacin Interior de Usuario: Red Interior
Registro Terminacin Red - RP - Registros de Toma
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Recintos y Canalizaciones de las ICT
Nivel Fsico 1