UNIVERSIDAD MANUELA BELTRÁN ESPECIALIZACIÓN EN SERVICIOS TELEMÁTICOS E INTERCONEXIÓN

DE REDES

Acceso e Interconexión de Redes Técnicas de AccesoTutora: María Gil

Freddy Mayo RenteriaIng. Electrónico

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Tipos de acceso

• Las redes de acceso son las que fijan las características de acceso al medio de comunicación, desde el par de cobre (familia xDSL), pasando por la fibra óptica (estándares SONET/SDH) y llegando a radioenlaces (FDMA, TDMA, CDMA y WLAN), obteniendo canales simétricos y asimétricos que permiten tener control del flujo de la información, para controlar velocidades desde 56 Kbps, 144Kbps, 1Mbps, 2Mbps hasta los 52Mbps en Upstream y Downstream.

Técnicas de Acceso

ALOHA Puro. Rendimiento18%• Se presentan colisiones. Ello indica que no se establece un

orden para hacer uso del medio, lo cual induce a colisiones

• Propiedad de retroalimentación.

– Una estación puede saber si hay una colisión simplemente sensando el canal.

• Si una trama fue destruida por una colisión, el emisor deberá esperar un tiempo aleatorio y volver a transmitir.

• Si dos tramas ocupan el mismo espacio durante el mismo período en el tiempo, se puede decir que están colisionando en el medio por lo cual ambas serán desechadas

• Cuando un emisor emite su mensaje, podrá verificar si este ha llegado satisfactoriamente. Por ACK

• El receptor acepta mensajes sino hay colisión

• División del tiempo en intervalos discretos, correspondientes a una trama.

• Sincronización con una estación especial que emite un PIP al inicio de cada intervalo de tiempo.

• Las computadoras no pueden transmitir cuando quieran, tienen que esperar cada ranura o espacio de tiempo.

• La eficiencia o utilización del canal es de S=Ge-G lo cual nos da un uso del canal del 37%.

• En aloha ranurado, el uso del medio se restringe a fracciones de t, donde cada fragmento o ranura corresponde a un FRAME

• No permite la integración de servicios voz, datos y video• No genera fragmentación del ancho de banda

ALOHA Ranurado

Protocolos de acceso múltiple con detección de portadoras

• Incrementan la utilización del canal.• Monitorean el canal.• Sus acciones dependen del sensado.• Estos protocolos sensan el canal y dependiendo

del estado de éste transmiten o esperan un tiempo aleatorio.

• Si hay colisión se abortan las transmisiones.

Acceso Múltiple Por Detección De Portadora. CSMA – Carrier Sense Multiple Access

• Persistente -1: cuando se presenta una colisión la estación espera a escuchar el canal disponible y retransmitirá sobre el canal con una probabilidad de 1

• Antes de mandar sensamos el canal.– Si está libre se transmite.– Sino se sigue escuchando hasta que se

libere.– Una vez liberado transmitimos sin más

que esperar.• La demora de la propagación de datos

tiene un efecto importante en este protocolo.– Causa de colisiones.

• Demora cero no garantiza que no haya colisiones debido a la ambición de las estaciones por transmitir

Acceso Múltiple Por Detección De Portadora. CSMA – Carrier Sense Multiple Access

• Persistente -p: Para transmitir la estación escucha el canal, si se encuentra inactivo, transmite con una probabilidad p, y con una probabilidad 1-p espera hasta la siguiente ranura.

• Se aplica a canales ranurados.– Cuando una estación está lista

para transmitir sensa el canal y si está libre transmite con una probabilidad p.

– Sino esta libre pospone la transmisión con una probabilidad q = 1 – p.

• Si encuentra el canal ocupado hace como si fuera una colisión y espera un tiempo aleatorio

Acceso Múltiple Por Detección De Portadora. CSMA – Carrier Sense Multiple Access

• No persistente: Cuando una estación desea transmitir escucha el canal antes, si lo encuentra inactivo transmite con una probabilidad p.

• Es un protocolo menos ambicioso que 1P.– Antes de enviar se sensa el canal.– Si esta libre se transmite.– Si esta ocupado la estación no monitorea

de manera constante ni ambiciosa el canal.• El N-P CSMA espera un tiempo aleatorio

y vuelve a reiniciar el algoritmo.– Evita colisiones por ambición.– Introduce algo de demora por la espera

aleatoria.• Tiene mejor rendimiento que 1P.

Acceso Múltiple Por Detección De Portadora. CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection

• si dos o más estaciones deciden transmitir en forma simultánea, Habrá una colisión, la cual es detectada por el ancho de banda del pulso de la señal recibida con respecto a la transmitida o la densidad de potencia de la señal, cuando se detecta una colisión la estación espera un tiempo p para retransmitir.

• Si una estación detecta una colisión, inmediatamente detiene la transmisión de una trama.– Ahorro de ancho de banda.– Mejor uso del canal.

Acceso Múltiple Por Detección De Portadora. CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection

Comparación de Métodos de Acceso CSMA

Acceso Por División De Frecuencia FDM - Frequency Division Multiplexing

• Se puede transmitir varias señales simultáneamente, cada señal se modula con una frecuencia diferente en el transmisor para cada receptor, en el receptor se demodula utilizando filtros y separando la señal de información.

Multiplexación Por División De Longitud De Onda WDM - Wavelength-Division Multiplexing

• Es utilizada para la transmisión de en fibra óptica, el haz de luz contiene varios colores los cuales son descompuestos en varias longitudes de onda, para establecer un canal de comunicación en cada haz. Trabajando a velocidades de 1Tbps o superiores

Multiplexación por División Del Tiempo Sincrónico TDM – Time Division Multiplexing

• Las ranuras temporales se preasignan y se fijan a cada fuente con información o no, permitiendo combinar dispositivos de transmisión de varias velocidades lentos y rápidos en un ciclo. El canal es utilizado al 100%, durante la fracción de tiempo asignado a cada estación.

SONET/SDH - Synchronous Optical NETwork - Red Óptica Síncrona Synchronous Digital Hierarchy - Jerarquía Digital Síncrona

• Con una estructura de trama para multiplexar trafico digital y canales de altas velocidades.

 • Ambos estándares apenas difieren el uno

del otro, ya que surgieron casi simultáneamente como respuesta a la necesidad de las compañías telefónicas locales estadounidenses de conectar sus redes (todas ellas basadas en sistemas ópticos TDMA propios) para transmitir su tráfico de larga distancia. SONET funciona sobre el nivel físico de las redes de telefonía, por lo que se sitúa por debajo de las torres de protocolos de cada uno de los operadores conectados.

Acceso por División en el Tiempo Estadística

• ningún canal de comunicaciones permanece continuamente transmitiendo, de forma que, si se reserva automáticamente una porción del tiempo de transmisión para cada canal, existirán momentos en los que, a falta de datos del canal correspondiente, no se transmita nada y, en cambio, otros canales esperen innecesariamente. La idea de esta multiplexación consiste en transmitir los datos de aquellos canales que, en cada instante, tengan información para transmitir.

Línea de Abonado Digital Asimétrica – ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line

• Permiten el transporte digital sobre par trenzado, diseñado para transportar hasta 4Khz, y con esta técnica permite capacidades hasta 1Mhz.

• Emplea multiplexacion de acceso por división por frecuencia. Para separar en tres canales el cable, uno para la voz o POTS - Plain Old Telephone Service - Servicio Telefónico Tradicional o Telefonía Básica, los dos restantes para los canales de subida y bajada. Dejando libre el canal de voz mientras se navega en internet

• Los canales de descendentes (Downstream) son de mayor capacidad a los canales ascendente (Upstream).

Línea de Abonado Digital Asimétrica – ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line

Familia xDSL

• xDSL termino que agrupa las técnicas de transmisión digital de alta velocidad sobre par trenzado. Las cuales se subdividen en dos categorías simétricos (HDSL (“High Data Rate Digital Subscriber Line”), IDSL (“ISDN Digital Subscriber Line”), SDSL “Symmetric Digital Subscriber Line”)) y asimétricos (ADSL (Asymmetric digital subscriber line) y ADSL GLITE , RADSL (“Rate-Adaptive Digital Subscriber Line”) y VDSL (“Very High Speed Digital Subscriber Line”)).

Familia xDSL

Tecnología Modulación Velocidad de bajada

Velocidad de subida

Modo

IDSL 2B1Q 56, 64, 128, 144 Kbps

56, 64, 128, 144 Kbps

SIMETRICA

HDSL 2B1Q 1.5 Mbps 1.5 Mbps SIMETRICASDSL 2B1Q 160 Kbps -

1.1 Mbps160 Kbps -1.1 Mbps

SIMETRICA

ADSL CAP 1.5 – 8 Mbps

64-800 Kbps ASIMETRICA

ADSL GLITE CAP 1.5 Mbps 384 Kbps ASIMETRICARADSL DMT 1.5 - 8 Mbps 64-800 Kbps ASIMETRICAVDSL CAP 13 - 52

Mbps1.5 -3 Mbps ASIMETRICA

Familia xDSL

IDSL ISDN Digital Subscriber Line: Esta tecnología solo puede transportar datos, es simétrica pero opera a menores velocidades comparadas con SDLS, por a cambio no causa congestión en la red por ser un servicio no conmutado, permite velocidades 144 Kbps.

Familia xDSL

HDSL - High Data Rate Digital Subscriber Line: Es simétrica por lo tanto tiene el mismo ancho de banda, entre los canales de subida y de bajada. Para enviar datos por enlaces T1 (1.544 Mbps), con repetidores ubicados cada 1Km.

Familia xDSL

SDSL “Symmetric Digital Subscriber Line”: las señales son procesadas digitalmente para ser enviadas por una única línea, para los dos canales. Permite velocidades entre T1 y E1 sobre par trenzado, a distancia hasta 3Km, soporta velocidades parecidas a HDSL .

Familia xDSL

ADSL GLITE: es un avance en solución de ultima milla, porque soporta distancia hasta de 6km entre punto, permitiendo velocidades en el canal de bajada hasta 1.5 Mbps y en el de subida de 384 Kbps. Diferenciándose de ADSL, porque no se requiere de filtro del lado del usuario, tan solo la instalación de un modem ADSL, en la línea telefónica y filtros en las tomas telefónicas para discriminar el trafico de voz.

Familia xDSL

RADSL Rate-Adaptive Digital Subscriber Line: Tiene la capacidad de adaptarse dinámicamente a las condiciones de las redes telefónicas, mediante un software que sensa y determina a cual es la velocidad a la cual cada usuario puede transmitir, llegando a velocidades en los canales descendentes de 12 Mbps y en los de subida hasta 1Mbps.

Familia xDSL

VDSL Very High Speed Digital Subscriber Line: esta tecnología permite velocidades muy superiores a ADSL, esto se logra reduciendo la distancia entre el usuario y el ISP, si la distancia es menor a 300 Mts se tiene canales de bajada y subida con velocidades de 52Mbps y 1.5Mbps, si extendemos el rango de distancia hasta 1500mts, los enlaces bajan su rendimiento hasta 13Mbps descendente y 2,3Mbps ascendente.

Modulación para xDSL

• CAP Carrierless Amplitude Phase/Modulation: en esta técnica la portadora es suprimada al momento de transmitir la información, la señal modulada es almacenada en memoria para luego ser rearmada en la onda modulada.

• Para ello se verifica la calidad de la línea SNR, para determinar cuál es la técnica más eficiente y más alto rendimiento. CAP es muy utilizado debido a su simplicidad. Soporta velocidades hasta T1 (1.5 Mbps)

Modulación para xDSL

DMT Discrete Multi-Tone• DMT también como señales de

la CAP se divide en canales separados. DMT se utiliza para señales portadoras múltiples a diferentes frecuencias, enviando algunos de los bits en cada canal. "DMT divide los datos en 247 canales separados, cada uno de 4 KHz de ancho. Esto significa que la compañía de teléfono se divide la línea de cobre en 247 KHz diferentes de 4 líneas y luego conecta un módem a cada uno".

Modulación para xDSL

QAM Quadrature Amplitude Modulation

• La modulación de amplitud de la cuadratura es un sistema de la modulación en el cual los datos son transferidos modulando la amplitud de dos ondas de portador separadas, sobre todo sinusoidal, que son fuera de fase por 90 grados (seno y coseno). Debido a su diferencia de fase, se llaman los portadores de la cuadratura, osea se la modulación de amplitud de la cuadratura es la combinación de afinar de la modulación de amplitud y de desplazamiento de fase. Es una modulación digital avanzada, en la que su eficiencia se utiliza para la transmisión de datos a alta velocidad por canales con ancho de banda restringido.

Acceso En Espectro Expandido

• En esta tecnología la señal es transmitida empleando todo el ancho de banda, además de que las frecuencias de transmisión y recepción son conocidas por los usuarios autorizados en la red.

• Es uno de los estándares más utilizados en las comunicaciones inalámbricas (norma IEEE 802.11) para la transmisión de datos digitales y análogos, porque es muy poco afectada por el ruido, interferencia y otros efectos.

Acceso expandido por salto de frecuencias. FHSS – Frequency - Hopping Spread Spectrum

• Esta técnica consiste en transmitir parte de la información del usuario en una determinada frecuencia durante un lapso de tiempo muy pequeño y luego dar el salto a otro conjunto de frecuencias conocidas y preestablecidas por el transmisor y el receptor. Esta secuencia es pseudoaleatoria permitiendo velocidades desde 1.1Mbps Hasta 2Mbps y se soporta con una modulación FSK (Frequency-Shift Keying)

Acceso expandido de secuencia directa. DSSS – Direct - Sequence Spread Spectrum

• En esta tecnología se emplea un patrón de señal llamado chip, los cuales son agregados a la señal de información y la modulación con el propósito de blindar la información, para este proceso se realiza una combinación secuencia entre la información y el código de la señal chip, trabaja con dos tipos de modulación DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying) y DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying), que proporcionan una velocidad de transferencia de 1 y 2 Mbps.

Gracias por su Atención