Redes de Datos ICapa Física

Sebastián Castro A.INF 20142005/2

Temario

Capa física.Medios de Transmisión

Medios magnéticosCable coaxial.Par trenzado no blindado.Par trenzado blindado.Fibra óptica.

Capa FísicaMedios Magnéticos

Escribir la información a transmitir en diskettes, discos, cintas u otros y luego transportarlos a destino.Imagine una cinta de 8mm de 7 GB de capacidad. En una caja de 50x50x50 centímetros caben 1000 cintas. La caja es transportada hasta Rancagua por la carretera (aprox. 1 hora de viaje)

¿Qué ancho de banda se tiene?¿Cuál es el costo por gigabyte?¿Cuál es la moraleja?

Capa Física

Cable CoaxialEl conductor va por el centro, rodeado de un material dieléctrico y una malla metálica (a veces de cobre) que hace de tierra.

Capa Física

Cable CoaxialUtilizado para instalaciones telefónicas, cable modem y datos (redes Ethernet y Token Ring)Resistente a la interferencia electromagnética, de baja atenuación.Puede ser flexible o rígido dependiendo del material del dieléctrico.Se encuentra en versiones de 50 y 75 ohms.Para las redes de datos, se utiliza un conector BNC.

Capa Física

Cable CoaxialTipo Impedancia Diámetro exterior (pulgadas)

RG-6/U 75 ohms 0.180

RG-6/UQ 75 ohms 0.180

RG-58 50 0.2

RG-62/U 95 ohms

RG-59/U 75 ohms 0.25

RG-11

RG-179 75 ohms 2.8 mm

Capa Física

Par trenzado no blindadoDel inglés Unshielded TwisterPair (UTP)Consiste en 8 hilos de cobre, trenzados en pares, recubiertos por una camisa plástica.

Capa FísicaPar trenzado no blindado

Los cables tienencategorías, dependiendo de la calidad del material y su capacidad de transmisión.Las categorías son definidas por la norma EIA/TIA-568A.

Tipo UsoCategoría 1 Voz (Cable telefónico)

Categoría 2 Datos hasta 4 Mbps(LocalTalk)

Categoría 3 Datos hasta 10 Mpbs(Ethernet)

Categoría 4 Datos hasta 20 Mbps(Token Ring)

Categoría 5 Datos hasta 100 Mbps(Fast Ethernet)

Categoría 5e Datos hasta 100 Mbps(Fast Ethernet)

Categoría 6 Datos hasta 1 Gbps (Giga Ethernet)

Categoría 7 Bajo desarrollo

Capa Física

Parámetro Categoría 5

Categoría 5e

Categoría 6

Categoría 7

Rango de frecuencias

1-100 Mhz 1-100 Mhz 1-250 Mhz 1-600 Mhz

NEXT 27.1 dB 30.1 dB 39.9 dB 62.1 dB

Atenuación 24 dB 24 dB 21.7 dB 20.8 dB

Delay de propagación

548 nsec 548 nsec 548 nsec 504 nsec

Capa FísicaPar trenzado no blindado

Tipos de cable (según material)Dependiendo del tipo de conductores que tenga el cable, se clasifican en “unifilares” (un solo hilo por conductor) y “multifilares” (varios hilos por conductor).Los cables unifilares son adecuados para instalar en lugares donde no tengan movimiento (pues son más rigidos y menos manipulables)Los cables multifilares son adecuados para constante manipulación, dada su flexibilidad.

Capa FísicaPar trenzado blindado

Del inglés ShieldedTwisted Pair (STP)Provee gran protección contra el “crosstalk”Recomendado para instalaciones industriales con presencia de muchas fuentes de interferencia.

Capa Física

Fibra óptica

Capa FísicaFibra Óptica

MultimodoDe mayor diámetro (50 a 100 micrones)Múltiples señales se transmitenMenor distancia posibleMayor ancho de banda

MonomodoDe menor diámetro (8.3 a 10 micrones)Sólo una señal se transmiteMayor distancia (hasta 50 veces más)Mayor ancho de bandaMás caraRequiere fuentes más especializadas

Capa Física

Fibra óptica

Capa FísicaCodificación de señales

Cómo se convierten señales físicas en bits de datos.Físicamente las señales pueden ser un voltaje alto o bajo, o dos niveles de poder diferentes en medios ópticosExisten diversos mecanismos para hacer la codificación, con diferentes características.

NRZNRZIManchester4B/5B

Capa FísicaCodificación de señales

NRZLa solución obvia es codificar un voltaje alto como el bit 1 y el voltaje bajo como el bit 0.Tiene el problema de que no es fácil detectar cuando hay varios 0’s o 1’s seguidos.También se necesita de que los relojes de emisor y receptor se encuentren sincronizados (sino falla la decodificación).

Bits

NRZ

0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0

Capa Física

Codificación de señalesNRZI

Codifica el bit 1 mediante una transición de la actual señal y manteniéndola para representar el bit 0.Resuelve el problema de los 1’s consecutivos, pero no de los 0’s consecutivos.

Capa Física

Codificación de señalesManchester

Codifica el bit 0 como una transición de bajo a alto y el bit 1 como una transición de alto a bajo.Resuelve el problema de sincronización de reloj y de detección de la señal.Es ineficiente con respecto a NRZ y NRZI (sólo 50% eficiente)

Capa Física

Codificación de señalesBits

NRZ

Clock

Manchester

NRZI

0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0

Capa FísicaCodificación de señales

4B/5BTrata de lidiar con la ineficiencia de la codificación ManchesterIntroduce un bit más para romper las secuencias de 0’s o 1’s. Cada 4 bits de datos se convierten en 5 bits transmitidosLa condición es que las secuencias transmitidas no tengan más de un 0 al comienzo y no más de dos ceros al final.Los códigos de 5 bits son transmitidos en NRZI.Así se obtiene un 80% de eficiencia.

Capa Física

Codificación de señales

4B/5B

Símbolo de 4 bits Código de 5 bits

0000 11110

0001 01001

0010 10100

0011 10101

0100 01010

0101 01011

0110 011100111 011111000 100101001 100111010 101101011 101111100 110101101 110111110 111001111 11101