Ingeniería en Computación Transmisión de datos M.T.I. ...

1

Ingeniería en Computación

Transmisión de datos

M.T.I. Carlos Alberto Rojas Hernández

Julio 2018

Centro Universitario UAEM Zumpango

Titulo de la presentaciónM.T.I. Carlos Alberto Rojas Hernández2

Identificación de la Unidad de Aprendizaje (UA)Nombre UA:

Transmisión de datos (L41040)

Total de horas a la semana: 5 Créditos: 8

Carácter de la UA: Obligatoria Modalidad: Presencial

UA Antecedente: NingunaUA Consecuente: Protocolos de red

Titulo de la presentaciónM.T.I. Carlos Alberto Rojas Hernández

Presentación del programa

La transmisión de señales electromagnéticas, ya sean digitales o analógicas, por un medio de transmisión está expuesta a una

degradación por atenuación distorsión o ruido. La necesidad de comunicar a dos equipos a una determinada distancia obliga a controlar esta degradación poniendo medios que ayuden a que

la señal que parte de la fuente llegue exitosamente al destino. La transmisión de datos es una disciplina compleja y multifacética

que de por sí es la base para la ingeniería en telecomunicaciones.

3



El Ingeniero en Computación teniendo que ser quien diseñe, gestione, y administre redes de comunicaciones, necesita por

tanto tener los conocimientos básicos que involucra la transmisión de Datos como parte integral de su formación.

La presente unidad de aprendizaje cubre parte de los requisitos RE2, RE5, RE9, RE11, RE12, RE14 y RE15 así como la totalidad de

los requisitos RE1, RE3, RE4, RE6, RE7, RE8, RE10 y RE13, especificados en el manual del CONAIC sobre criterios de acreditación de Programas de Informática y Computación.

4



La estructura planteada consta de cinco unidades de competencia. La primera unidad de competencia

habilita al alumno con conocimientos básicos sobre clasificación y topologías de red, mostrándole la

estructura de un sistema de transmisión de datos, y presentándole un panorama de las arquitecturas de red

y las tareas necesarias en la transmisión de datos.

5


Presentación del programaCon este panorama global el alumno está capacitado

para adquirir pericia en el control y entendimiento tanto de los fundamentos teóricos necesarios en la

transmisión de datos como de las diferentes técnicas usadas para la transmisión exitosa de información a un

destino remoto, que son el núcleo de las unidades segunda y tercera. Una cuarta unidad completa la formación del alumno permitiendo desarrollar sus

habilidades para administrar un sistema de transmisión de datos.

6



Finalmente la quinta unidad es opcional (a incluir si el tiempo lo permite), y sólo se incorpora para ampliar los

conocimientos aprendidos así como mejorar las habilidades adquiridas durante el curso.

Se recomienda establecer un horario de tutorías de al menos 2 horas semanales donde el alumno pueda

consultar al tutor sus dudas.

7


Presentación del programaLa evaluación debe considerar tanto la parte teórica como la

práctica, y se marcan como conocimientos mínimos indispensables (marcados por el CONAIC) los siguientes: Serie

trigonométrica de Fourier, Teorema de Nyquist, Límite de Shannon, Clasificación y topología de redes, estructura del

modelo OSI, tareas de la capa física y tareas de la capa de enlace; entendiéndose como mínimos indispensables aquellos que son condición sin equa non para poder aprobar la asignatura. Aún

cuando el alumno superase por puntuación el límite de aprobado no se concederá el mismo si no demuestra pericia en

los tópicos marcados como mínimos indispensables

8


Propósito de la Unidad de aprendizaje

Encuadrado en el Plan Flexible 2004 por Competencias de la UAEMex, presentar al alumno los fundamentos necesarios para la transmisión de señales a través de

un medio conformando la base de las redes de comunicaciones, tales como establecen los objetivos

del Plan Flexible 2004 por Competencias mencionado.

9


Estructura de la Unidad de Aprendizaje

1.- Adquirir los conocimientos generales sobre clasificación, topologías yestructuras de red para manejar un vocabulario básico en entornos detransmisión de datos2.- Obtener pericia en cálculos fundamentales para la evaluación yrendimiento de una conexión3.- Adaptar señales de naturaleza digital o analógica a las necesidades delcanal de transmisión mediante técnicas de modulación4.- Controlar un sistema de transmisión de datos para asegurar unatransmisión exitosa5.- Completar las habilidades adquiridas para transmitir datos conconocimientos avanzados

10


Unidad de competencia I

Adquirir los conocimientos generales sobre clasificación, topologías y estructuras de red

para manejar un vocabulario básico en entornos de transmisión de datos

11


Conocimientos

Introducción a las redes de datos.Componentes y estructura de un sistema de transmisión.Clasificación.

Dedicadas/Conmutadas, Públicas/Privadas, Pto a Pto/Difusión, Estáticas/Dinámicas, LAN/MAN/WAN

Topologías.Anillo, Estrella, Anillo doble, Malla completa e incompleta,

Bus, HíbridasEstructura y Organización.Protocolos, Interfaces y Servicios (SAPs), primitivas de servicio

12


Un poco de historia

En todas las actividades humanas se generan datos e información y la necesidad de

comunicarlos.

El objetivo de la transmisión de datos es el intercambio de información entre dos o más

puntos

Introducción a las redes de datos

13


Los sonidos producidos por los animales y los seres humanos mediante las

cuerdas vocales.

Podemos considerar las señales con antorchas que

utilizaban los griegos.

Un poco de historia


14


En 1835, Samuel F.B. Morse inventa el telégrafo y en 1844 se envía el primer

telegrama.

En 1876 , Alexander Graham Bell inventa el teléfono.


Un poco de historia

15


En 1920, WWJ (en Detroit) y KDKA (Pittsburgh) fueron los

primeros en realizar transmisiones de radio de

forma regular.

Un poco de historia


16


La televisión pública comenzó en Inglaterra en 1927 y tres años más

tarde en EUA.

Sólo a partir de 1939, tras la Exposición Universal de Nueva York, este tipo de transmisión

comenzó a efectuarse de forma regular.

Un poco de historia


17


Hubo que esperar hasta 1960 para las primerasretransmisiones vía satélite. En 1962 fue la primera

vez que un satélite sirvió para retransmitir unaseñal televisiva.

AT&T’s Telstar: Primer satélite de comunicaciones activo puesto en orbita en Julio 1962.

Un poco de historia


18


Los años 70 vieron el nacimiento de la revolución de las comunicaciones por

computadoras, dando lugar a disciplinastotalmente nuevas, el inicio ARPANET que

posteriormente conocemos como INTERNET.

Un poco de historia


19


Durante las décadas de los 80 y 90, practicamente la radio, la televisión y el teléfono se volvierón indispensables en la

vida de las personas

Un poco de historia


20


Al inicio del siglo XXI , “nuevos” inventos noshan maravillado, el teléfono celular, la red

de redes Internet y la convergencia de todoslos sistemas de transmisión de datos que

anteriormente se mencionan.

Un poco de historia


21


Consiste en el movimiento de información codificada, de un punto a uno o más puntos, mediante señales

eléctricas, ópticas o electromagnéticas.

Transmisión de datos

Componentes y estructura deun sistema de transmisión

22


l Reducir tiempo y esfuerzo.

l Aumentar la velocidad de entrega de la información.

l Reducir costos de operación.

l Aumentar la calidad y cantidad de la información.

Objetivos de la transmisión de datos


23


Transmisor óemisor (Tx)

Receptor (Rx)

Canal ómedio de transmisión


24



Receptor (Rx)

Canal ómedio de transmisión

ð Transmisor (Tx): Adecua la señal para ser enviada por el canalð Canal o medio de transmisión: entorno físico a través de los cuales pasan las señales, “une” al Tx y al Rx.

ð Recuperar la señal de información a partir de la señal recibida

ð Guiados: Las señales se confinan en su interior.ð No guiados: Aire o vacio.


25



Receptor (Rx)

Canal ó medio de transmisión

Si alguno de los elementos falta, NO esposible crear un sistema de transmisión

de datos


26


Receptor (Rx)

Codificador Modulador

Tx

Medio de transmisión

El transmisor se compone de dos elementos básicos:

• Codificador: es el encargado de realizar la transformación de la señal para su envio óptimo.• Modulador: es el encargado de adaptar la señal a enviar a través del medio de transmisión.


27



Tx Rx

DecodificadorDemodulador


El receptor se compone de dos elementos básicos:

• Demodulador: restaura la señal a su forma original.• Decodificador: recibe las señales del demodulador y toma la mejor decisión para reconstruir el mensaje original.


28


La mayoría de las ocasiones es deseable que exista una comunicación en ambos sentidos, y que sea através del mismo

medio de transmisión, es decir, sin tener que cambiar de componentes en el

receptor o transmisor.

29




Tx Rx


Este esquema solamente muestra la comunicación en un solo sentido, a este sistema se le denomina sistema de

transmisión simplex (SX).

Simplex



30



DemoduladorDecodificador

Tx/Rx Rx/Tx


CodificadorModulador

Por lo que se utiliza el sistema de transmisión half-duplex o semidúplex (HDX), utiliza el mismo medio de

transmisión de manera alterna para la transmisión en ambas direcciones, así en un momento determinado el transmisor se

convierte en receptor y viceversa.

Half Duplex



31




Tx/Rx Rx/Tx



Cuando se necesita que la comunicación sea simultanea en ambos sentidos, no es suficiente con Half Duplex, por lo que se utiliza un sistema Full Duplex o Dúplex completo

(FDX)

Full Duplex



32




Tx/Rx Rx/Tx



En el sistema HDX y en el FDX, se puede notar que el codificador y el decodificador funcionan en parejas, a la

combinación de estos dos módulos se les denomina CODEC y por consecuencia a la pareja del modulador y el

demodulador se le denomina MODEM.

FDX / HDX

CODEC MODEM CODECMODEM



33


¿ Qué son las redes de datos ?

Una colección de dos o más dispositivosautónomos interconectados entre si, que:

ü Se comunicanü Comparten recursosü Intercambian informaciónü Aumenta su nivel de procesamiento

Clasificación de las redes de datos

34


a Se comunican

Pueden estar separadas por unoscentímetros, por algunos kilómetros o

tal vez por un océano.



35


Puede ser una computadora pequeña, o una supercomputadora con un gran poder de

procesamiento.


a Se comunican


36


Pueden usar diferentes sistemasoperativos, diferentes maneras de

transmitir e incluso “hablar” diferenteslenguajes.

a Se comunican



37


Internet, impresora, discos duros, cámaras web, entre otras.

a Comparten recursos



38


Investigaciones, tareas, trabajos, libros y en menor medida correos, música, videos,

películas, software, etc.

a Intercambian información



39


“Si dos cabezas piensa mejor que una, dos o más computadoras pueden resolver problemas,

más rápido , más eficiente y con menoresrecursos.”

a Aumentan su nivel de procesamiento



40


lEjemplosClusters



https://bluewaters.ncsa.illinois.edu/hardware-summary


41


aEjemplosProyecto SETI@home

SETI (Search for ExtraTerrestrial Inteligence) esun conjunto de proyectos que buscainteligencia extraterrestre (BOINC Cliente)

http://www.setimexico.com/




42


aEjemplosClimateprediction.net (Oxford)

Realizar simulaciones de modelos de predicción de clima

http://www.climateprediction.net/




43


Dispositivos que se pueden conectar en red:

ü Computadorasü Celularesü PDA (Asistente Personal Digital, PALM)ü Impresorasü Cámaras WEBü TV, DVD ü Refrigerador, Horno Microondasü Reloj, aire acondicionadoü Alarmas (incendio, robo, etc.)üRopa, Calzado, Accesorios


44


Internet of things – Internet de las cosas

“ Es la capacidad de las cosas y las personas paracomunicar a distancia a través de Internet en cualquier

lugar y a cualquier hora, gracias a la convergenciaoportuna de numerosas tecnologías”

Por Alain Louchez, Georgia Tech Research Institute

https://itunews.itu.int/Es/4503-Internet-de-las-cosas-Maquinas-empresas-personas-todo.note.aspx


45


Internet of things – Internet de las cosas

Internet of Things: Converging Technologiesfor Smart Environments and Integrated Ecosystems


46


aPor su uso

Aplicaciones de negocios basados en el modelo cliente - servidor


47


aPor su uso: Dedicadas / Conmutadas


48

aDedicadas: También llamadas exclusivas, son redesque tienen asignados recursos y un serviciopermanente.

aPor lo general solamente un cliente puede accede a los beneficios que previamente se contratarón


aPor su uso: Dedicadas / Conmutadas


49

aConmutadas: También llamadas compartidas, a diferencia de las dedicadas, estas pueden serusadas por varios usuarios, ya sea de manerasimultánea.

aUn ejemplo de esta red son los servicios de telefonía móvil o fija


aPor su uso: Públicas / Privadas


50

aPúblicas: Su extension puede abarcar una granextension geográfica, se componen de diversasredes de área amplia, que permiten que losusuarios se comuniquen a través de ellas.

aInternet es el major ejemplo de estas.


aPor su uso: Públicas / Privadas


51

aPrivadas: Por lo general son instaladas y utilizadassolamente por los miembros de una solaorganización u empresa.

aTambién se considerán a las redes de hogares endonde los dispositivos son propiedad los usuarios.

aPor lo general se encuentran en área geográficaslimitadas.


Compartir archivos(Kazza)

Igual a Igual , Persona a Persona

P2P (Peer to Peer)

Subastas en líneaConsumidor a Consumidor

C2C (Consumer to Consumer)

Formas fiscales, Impuestos

Gobierno a ConsumidorG2C (Government to Consumer)

La fábrica pide a su proveedor

Negocio a NegocioB2B(Business to Business)

Compras en líneaNegocio a ConsumidorB2C(Business to Consumer)

EjemploNombre completoEtiqueta

aPor los usuarios


52


Ø BAN: Body Area Network

Red de área corporal

Red de soporte a micro dispositivos distribuidos por el cuerpo humano ó

podemos encontrar en ropa o accesorios (wearable computing)

aPor su extensión

53



Ø BAN ðUnos centimetrosð Relojð Lentesð IPodð Chamarrað Tenisð Dispositivo RF

aPor su extensión


54


“By 2009 computer will disappear. Visual information will be written directly onto

our retinas by devices in our eyeglasses and contact lenses” Raymond Kurzweil

aPor su extensión

Ø BAN


55


Ø PAN: Personal Area Network

ØRed de área personal

Se define como aquella red que estadestinada para ser usada por una solapersona y que no va más allá de su áreade alcance o influencia.

aPor su extensión


56


ð1 metro cuadradoð Celularð Laptopð Ratónð PDAð Impresorað Reproductor MP3ð Otros

aPor su extensión

Ø PAN


57


ØLAN: Local Area Network

Red de área local

Se trata de redes privadas queinterconectan computadoras y equiposdentro de un área limitada, dentro de unedificio, una universidad o una empresa.

aPor su extensión


58


ð Cuarto , 10 metros ð Edificio, 100 metrosð Universidad, 1 Km.

• Ethernet : 1, 10, 100, 1000 Mbps• Token Ring : 1, 4, 16, 100 Mbps• Redes inalámbricas 11, 54 Mbps

aPor su extensión

Ø LAN


59


ØMAN: Metropolitan Area Network

Red de área metropolitana

Se trata de una red que abarca una ciudad, puede ser desde un pueblo

pequeño de pocos kilómetros hasta una gran ciudad con extensión de decenas de

kilómetros.

aPor su extensión


60


Ø MAN

ð Pueblo , < 10 Kms. ð Metropolis , < 100 Kms.

• Ejemplo:

aPor su extensión

Televisión por cable


61


ØWAN: Wide Area Network

Red de área amplia

Abarcan una gran extensión geográfica, ya sea un estado o país, incluso un

continente.

aPor su extensión


62


ð Estado , > 100 Kms. ð País, < 1000 Kms.ð Continente, > 1000 Kms.

aPor su extensión

Ø WAN


63


WPANWLANWRANWWAN

aRedes inalámbricas


64


ØWPAN: Wireless PAN

Red de área personal inalámbrica

Es utilizada para interconexión de dispositivos personales

•Bluetooth (IEEE 802.15.1)



65


ØWPANðAlcance 10 metrosðAncho de banda

1 Mbps.ð Frecuencia de operación

2.4 a 2.4835 GHz. ð Banda ISM (Industry, Science, and Medicine).ð Soporta voz y datos



66


ØWLAN: Wireless LANRed de área local inalámbrica

Cada vez son más populares, por la facilidad de configuración y porque

aprovechan las redes locales cableadas.Wi-Fi (Wireless Fidelity)

IEEE 802.11



67


ØWLAN


ð Alcance hasta 125 metros.ð Ancho de banda

ðFrecuencia de operación

ð Banda ISM (Industry , Science and Medicine)

- 11 Mbps (802.11b)- 54 Mbps (802.11a/g)- 300 Mbps (802.11n)

- 2.412 a 2.4835 Ghz. (802.11 b/g/n)- 5 Ghz. (802.11a).


68


ØWLANaRedes inalámbricas


69


ØWWAN: Wireless WAN

Red de área amplia inalámbrica

Será utilizada para servicio de banda ancha a regiones más extensas.

Wi Max (IEEE 802.16)Worldwide Interoperability for

Microwave Access



70


ØWWANEsta tecnología funciona de forma muy parecida

a WiFi, pero con tres ventajas básicas: mayor distancia, más usuarios y más ancho de banda

(hasta 70 Mbps)

El principal componente es una antena colocada en una torre con una cobertura de hasta 7500

kilómetros cuadrados



71



72


Topologías de redes

En el diseño de redes de datos se emplea el término topología para referirse a la disposición en que están conectados los distintos equipos de

la red.

Puede ser lógica o física

73



La topología física de una red ó cableado define la distribución de cada estación con relación a la red

y a las demás estaciones

La topología lógica de una red se refiere a la forma como fluyen los datos en la red.

74



Topología en estrella: Todas las estaciones están conectadas mediante enlaces bidireccionales a

una estación o nodo central que controla la red.

75


Ventajas

ü Flexibilidad para mantenimiento.ü Flexibilidad para configuración y

reconfiguración.ü Facilita la localización de averías.

76



Desventajas

✗ Toda la red depende del nodo central.✗ El costo de las uniones es alto debido a que

cada estación debe estar unida al nodo central.

77



Topología en bus: Todas las estaciones se conectan a único medio bidireccional lineal o BUS

con puntos de terminación bien definidos.

Cuando una estación transmite, su señal se propaga a ambos lados del emisor, a través del

bus, hacia todas las estaciones conectadas.

78



Topología en bus

79



Ventajasü Bajo costo de cableado.ü Muy adaptable a cualquier distribución

geográfica.ü No se depende de ninguna estación en

particular.

80

Topología en bus



Desventajas

✗ Si falla el bus, puede afectarse toda la red o un tramo de ella.

81

Topología en bus



Topología en anillo: Repetidores conectados entre sí mediante un único enlace de transmisión

unidireccional que configura un camino cerrado.

La información se transmite secuencialmente y cada repetidor regenera la señal que recibe y la

retransmite al siguiente.

82



Topología en anillo



Ventajas

ü Control eficaz, debido que se sabe en cada momento por donde está circulando la señalü No hay dependencia centralü Fácil localización de fallas

84




Desventajas

✗Una falla en el anillo inhabilitaría todas las estaciones.

✗ La fiabilidad depende de interfaces y anillo.✗ Difícil incorporar nuevos nodos.

85




Topología combinadas o híbridas

Las anteriores 3 topología son las más referenciada y utilizadas en las diferentes redes

de datos, aunque también se mencionan algunas otras, que podrían considerarse como

combinaciones de las anteriores.

86



Topología de doble anillo



Topología en árbol



Topología en malla

Topología en malla



Libros

Tanenbaum, Andrew S., “Redes de computadoras”,Cuarta edición ,Pearson Prentice Hall, 2012, ISBN 9786073208178.

Robledo Sosa, Cornelio,“Redes de computadoras”, Primera edición ,Instituto Politécnico Nacional, 1999, ISBN 970-18-2382-6.

Stallings, William, “Comunicaciones y redes de computadoras”,Séptima edición, Pearson Prentice Hall, 2004,ISBN 84-205-4110-9.

Gallo,Michael A., Hancock, William M.,“Comunicación entre computadoras y tecnologías de redes”,International Thomson Editores, 2002, ISBN: 970-686-203-X.

Referencias


Libros

Black ,Uyless,“Tecnologias Emergentes para redes de computadoras”, Segunda edición, Prentice Hall , 1999, ISBN 970-17-0268-9.

Hallberg, Bruce A., “Fundamentos de redes”, Cuarta edición,McGraw Hill, 2007,ISBN 978-970-10-5896-1

Neri Vela, Rodolfo.,”Comunicaciones por satélite.”, Thomson Paraninfo, 2003, ISBN: 970686282X

Referencias


Enlaces Web

[1]. http://authors.phptr.com/tanenbaumcn4/ , página del libro Redes de computadoras de Andrew S. Tanenbaum.[2]. http://labredes.esimez.ipn.mx/ , pagina laboratorio de redes de ESIME Zacatenco, Instituto Politécnico Nacional.[3]. http://www.redes.upv.es/ , página de la Unidad docente de redes de computadoras, Universidad Politécnica de Valencia.[4]. http://sistemas.itlp.edu.mx/tutoriales/telepro/index.htm , Tutorial de la materia: “Teleproceso”, Instituto Tecnológico de la Paz.[5].http://hosting.udlap.mx/profesores/luisg.guerrero/Cursos/IE333/Apuntesie333/ie333home.htm, Apuntes del curso: “Fundamentos de comunicaciones”, Luis Gerardo Guerrero Ojeda, Universidad de las Américas Puebla .

Referencias

92

Gracias

Duda, preguntas, comentarios…

Ingeniería en Computación Transmisión de datos M.T.I. ...

Documents

Transcript of Ingeniería en Computación Transmisión de datos M.T.I. ...