M7 - Planificació I Administració de Xarxes PDF

M7 - Planificació I administració de xarxes 370.2.1 Medis físics CFGS ASIXc  Índex 1. Caracterització de xarxes 2. Integració d’elements en una xarxa CFGS 2 ASIXc  Índex 2. Integració d’elements en una xarxa...

M7 - Planificació I administració de xarxes 370.2.1 Medis físics CFGS ASIXc  Índex 1. Caracterització de xarxes 2. Integració d’elements en una xarxa CFGS 2 ASIXc  Índex 2. Integració d’elements en una xarxa 2.1 Els mitjans físics. 2.2 Ample de banda i taxa de transferència. 2.3 Els cables metàl·lics (coaxial, UTP, STP, S/STP i FTP). 2.4 Factors físics que afecten la transmissió. 2.5 La connexió sense fils. Els espectres d’ona de microones i ràdio. 2.6 Codificació de dades. CFGS 3 ASIXc  2.1. Els mitjans físics. Constitueix el suport físic a través del qual emissor i receptor poden comunicar- se en un sistema de transmissió de dades. Distingim 2 tipus de medis: Guiats. Condueixen les ones a través d’un camp físic (cable) No guiats. Proporcionen un suport perquè les ones es transmetin (aire) CFGS 4 ASIXc  2.1. Els mitjans físics. CFGS 5 ASIXc  2.1. Els mitjans físics. Les principals diferències de rendiment entre els diferents tipus de cables radiquen en: l'amplada de banda permesa (i conseqüentment en el rendiment màxim de transmissió). el seu grau d'immunitat contra interferències electromagnètiques i la relació entre la pèrdua del senyal i la distància recorreguda (atenuació). CFGS 6 ASIXc  2.1.1. Medis de transmissió guiats. El parell trenat El cable coaxial La fibra òptica Catàlegs de medis de transmissió CFGS 7 ASIXc  2.1.1. Medis de transmissió guiats. En l'actualitat existeixen bàsicament 3 tipus de cables factibles de ser utilitzats per al cablejat a l'interior d’edificis o entre edificis: Parell trenat Coaxial Fibra òptica CFGS ASIXc  2.1.1.1.El parell trenat Característiques constructives Tipus de cables i categories ○ Característiques de transmissió ○ Aplicacions ○ Avantatges e inconvenients CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat. Característiques constructives Està compost per quatre parells de fils conductors recoberts de material aïllant retorçats de dos en dos. És actualment el tipus de cable més comú en xarxes d'àrea local. CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat. Tipus de cables i categories Parell trenat no apantallat (UTP –Unshielded Twisted Pair) Parell trenat apantallat (STP – Shielded Twisted Pair) Parell trenat apantallat amb malla global (S/STP – Screened Shielded Twisted Pair) Parell trenat amb alumini (FTP – Fully Shielded Twisted Pair) CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat no apantallat (UTP) Amb connectors RJ-45 és el més utilitzat en xarxes d'àrea local a Europa. Les majors avantatges d'aquest tipus de cable són el seu baix cost i la seva facilitat de maneig. CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat no apantallat (UTP) Els seus majors desavantatges són la seva major taxa d'error respecte a altres tipus de cable, així com les seves limitacions per treballar a distàncies elevades sense regeneració. El més utilitzat és el de 100 Ω de impedància. Es pot trobar de 120 o 150 Ω- fora de norma des 2002. Com que és un cable lleuger, flexible i de petit diàmetre (el típic és de 0'52cm) la seva instal·lació és senzilla, tant per a una utilització eficient de canalitzacions i armaris de distribució com per la connexió de rosetes i regletes. CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat no apantallat (UTP). Característiques de transmissió CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat apantallat (STP). Característiques constructives Amb connectors RJ-49 és el més utilitzat en xarxes d'àrea local als EUA. Cada parell es cobreix amb una malla metàl·lica i el conjunt de parells es recobreix amb una làmina blindada. CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat apantallat (STP). Característiques constructives L'ús de la malla blindada redueix la taxa d'error, però incrementa el cost de fabricació i el fa menys manejable ja que incrementa el seu pes i disminueix la seva flexibilitat. És recomanable connectar la massa a terra en un dels extrems, per evitar danys als equips. CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat apantallat (STP). Aplicacions És utilitzat generalment en les instal·lacions de processos de dades per la seva capacitat i les seves bones característiques contra les radiacions electromagnètiques, però l'inconvenient és que és un cable robust, car i difícil d'instal·lar. CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat apantallat (STP). Característiques de transmissió CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat apantallat amb malla global (S/STP) Son iguals als anteriors STP, però afegint una pantalla global a tots els cables. Son els que posseeixen una major immunitat al soroll. CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat apantallat amb malla global (S/STP). Característiques constructives Cada parell va envoltat d'una malla conductora i a més té una pantalla global Són els cables que tenen més immunitat al soroll És el cable que té més cost La malla protectora deu estar connectada a les preses de terra dels equips una major immunitat al soroll. CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat amb alumini (FTP). Característiques constructives El conjunt de parells es recobreix amb una làmina d'alumini. Aquesta tècnica permet tenir un apantallament millor que UTP amb un petit sobre cost. De nou és recomanable connectar la massa a terra, de manera que s'usen connectors RJ45. CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat amb alumini (FTP). Característiques de transmissió CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat. Resum característiques constructives CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat. Aplicacions CFGS ASIXc  2.1.1.1. El parell trenat. Comparativa CFGS ASIXc  2.1.1.1. Què és la interfície RJ45? La interfície RJ45 és el conector de parell trenat més comú per als cables i xarxes Ethernet. "RJ" significa “Jack Registrat”, que és una interfície de xarxa de telecomunicacions estandarditzada per connectar equips de veu i dades a un servei proporcionat per un operador de telefonia local o de llarga distància. CFGS 26 ASIXc  2.1.1.1. Què és la interfície RJ45? El conector RJ45 consisteix en un mascle (plug) i una femella (jack) modulars de 8 posicions i 8 contactes (8P8C) i se sol usar per connectar ordinadors a xarxes d'àrea local ( LAN, local area (network) basades en Ethernet. El conector de cable RJ45 sol estar format per una peça de plàstic amb vuit pins al port, quatre dels quals es fan servir per enviar i rebre dades mentre que els altres quatre serveixen per a altres tecnologies o per alimentar dispositius de xarxa. CFGS 27 ASIXc  2.1.1.1. Codi de colors de les interfícies RJ45 Hi ha dos esquemes de cablejat que s'utilitzen per acabar el cable de parell trenat a la interfície del conector: T568A i T568B. Aquests dos estàndards defineixen les disposicions de pins (pinouts) en què cal organitzar els vuit fils individuals en enllaçar el conector RJ45 a un cable. CFGS 28 ASIXc  2.1.1.1. Codi de colors de les interfícies RJ45 Hi ha dos esquemes de cablejat que s'utilitzen per acabar el cable de parell trenat a la interfície del conector: T568A i T568B. Aquests dos estàndards defineixen les disposicions de pins (pinouts) en què cal organitzar els vuit fils individuals en enllaçar el conector RJ45 a un cable. CFGS 29 ASIXc  2.1.1.1. Codi de colors de les interfícies RJ45 Pel que fa als dos estàndards, hi ha dues formes de connectivitat diferents. L'esquema de cablatge T-568B és el més comú amb diferència, encara que molts dispositius també admeten el T-568A. Si els dos extrems dels cables de connexió segueixen la mateixa distribució, és una connexió directa. Tots dos estàndards es poden utilitzar per a un cable directe. Si els extrems estan cablejats segueixen distribucions diferents, és una connexió creuada. CFGS 30 ASIXc  2.1.1.1. Codi de colors de les interfícies RJ45 Algunes aplicacions de xarxa requereixen un cable creuat amb un connector T-568A en un extrem i un connector T-568B a l'altre. Aquest tipus de cable se sol emprar per a connexions directes d'ordinador-a-ordinador quan no es disposa d'un router, un concentrador o un switch. CFGS 31 ASIXc  T568A-T568B: 2 estàndards de cable de xarxa RJ45 A les terminacions d'un cable de xarxa, han d'aparèixer els cables de codi de colors ordenats a l'ordre correcte. Pel que fa a T568A i T568B, aquests són dos estàndards de cablejat que s'utilitzen per especificar la disposició. Com sabem, els cables de xarxa es componen de quatre parells de cables, cadascun dels quals consta d'un cable de color sòlid i una franja del mateix color. CFGS 32 ASIXc  T568A-T568B: 2 estàndards de cable de xarxa RJ45 Per a la xarxa Ethernet 10/100BASE-T, només s'usen dos parells de cables (taronja i verd). Els altres dos parells de cables (de color marró i blau) s'empren per a una altra aplicació de xarxa Ethernet o per a connexions telefòniques. La utilització d'un cable directe o creuat dependrà del tipus de connexió que calgui. Per normalitzar la disposició de cables, es fan servir dos estàndards, el T568A i T568B, els quals proporcionen esquemes de cablejat per a la terminació dels cables de xarxa en endolls, així com endolls RJ45 de vuit posicions. CFGS 33 ASIXc  T568A-T568B: 2 estàndards de cable de xarxa RJ45 La principal diferència entre aquests dos estàndards és la posició dels parells de cables taronja i verd, la qual cosa no és només un canvi de codi de color, és clar. CFGS 34 ASIXc  Cable de xarxa directe Un cable de xarxa directe és un tipus de cable de parell trenat que es fa servir a les xarxes d'àrea local per connectar un ordinador a un nucli de xarxa com ara un encaminador. Aquest tipus de cable també es coneix com a cable de connexió i és una alternativa a les connexions sense fils on un o més ordinadors accedeixen a un encaminador a través d'un senyal sense fil. CFGS 35 ASIXc  Cable de xarxa directe En un cable directe, els colors de cada parell de cable coincideixen. Per al cable de xarxa directe s'aplica només un estàndard de cablejat: tots dos extrems del cable han de tenir la mateixa adreça: T568A a T568A o T568B a T568B. CFGS 36 ASIXc  Cable de xarxa creuat Un cable de xarxa creuat és un tipus de cable Ethernet que s’empra per connectar dispositius de computació directament. A diferència dels cables de xarxa directa, els cables creuats utilitzen dos estàndards de cablejat diferents: un extrem utilitza l'estàndard de cablejat T568A i l'altre utilitza l'estàndard de cablejat T568B (T568A a T568B). CFGS 37 ASIXc  Cable de xarxa creuat El cablejat intern dels cables de xarxa creuats inverteix els senyals de transmissió i recepció. Aquest tipus de cable es fa servir amb més freqüència per connectar dos dispositius del mateix tipus: per exemple, dos ordinadors (a través del controlador d'interfície de xarxa) o dos switches entre si. CFGS 38 ASIXc  Escenaris d’aplicació entre cable directa i cable creuat En resum, un cable creuat connecta dos dispositius del mateix tipus per comunicar-se entre si, com un PC a un PC o un switch gigabit a un switch gigabit. El cable directe connecta dos dispositius diferents entre si, com ara un PC i un switch gigabit. CFGS 39 ASIXc  Escenaris d’aplicació entre cable directa i cable creuat Escenari 1: PC a PC Si tenim 2 switchs connectats directament entre ells. I tots 2 PC intenten transmetre per cable TX, els seus senyals, col·lisionen. A més, no s'enviarà res per cable RX. Per tant, cap ordinador no podrà rebre res. En aquest punt, es necessita el cable creuat per fer connexions entre 2 PC. Atès que aquest tipus de cable està creuat, el senyal enviat pel cable TX des del PC1 es pot rebre al cable RX del PC2. Aquesta és la raó per la qual els cables creuats s'utilitzen sovint per connectar 2 dispositius iguals. CFGS 40 ASIXc  Escenaris d’aplicació entre cable directa i cable creuat Escenari 2: PC a Switch a PC Què passa si es barreja un switch entre 2 ordinadors? De fet, el switch està dissenyat per comunicar-se entre 2 ordinadors, que té un encreuament innat de cables. Per tant, no necessitem que el cable s'encreui per nosaltres. El que el PC1 envia pel seu cable TX és rebut pel switch al seu cable RX, i després transmet pel seu cable TX, finalment és rebut pel cable RX de l'altra PC. I viceversa. Com a resultat, quan un switch està connectat a un PC, simplement pot utilitzar un cable directe. CFGS 41 ASIXc  Escenaris d’aplicació entre cable directa i cable creuat Escenari 3: PC a Switch, i de Switch a PC Què passa llavors si tenim 2 switches a la connexió? 2 switches creuen el cable per separat una vegada, per la qual cosa sorgeix un altre parell que es creua entre els switches. Com es va esmentar anteriorment, 2 dispositius iguals necessiten un cable creuat per fer una connexió. Al diagrama, podem veure: (1) Quan el PC1 es connecta al Switch1, necessitem un cable directe. (2) Quan el Switch1 es connecta al Switch2, necessitem un cable creuat. (3) Quan el Switch2 es connecta al PC2, necessitem un cable directe. CFGS 42 ASIXc  2.1.1.1. Muntatge parell trenat UTP. RJ-45. CFGS ASIXc  2.1.1.1. Muntatge parell trenat UTP. RJ-45. CFGS ASIXc  2.1.1.2. El cable coaxial. Característiques constructives Està format per un nucli de coure (anomenat "viu") envoltat d'un material aïllant (dielèctric), l'aïllant està cobert per una pantalla de material conductor, que segons el tipus de cable i la seva qualitat pot estar formada per una o dues malles de coure, un paper d'alumini, o tots dos. Aquest material de pantalla està recobert al seu torn per una altra capa de material aïllant. CFGS ASIXc  2.1.1.2. El cable coaxial. Característiques constructives CFGS ASIXc  2.1.1.2. El cable coaxial. Característiques constructives Per la seva construcció el cable coaxial té una alta immunitat electromagnètica enfront del soroll, poca atenuació del senyal , sent adequat per a grans distàncies i/o capacitats. Els connectors utilitzats habitualment pel cable coaxial són els anomenats connectors BNC (de l’anglès bayonet neill-concelman). CFGS ASIXc  2.1.1.2. El cable coaxial. Característiques de transmissió CFGS ASIXc  2.1.1.2. El cable coaxial. Tipus de cables De banda base (transmissió digital) ○ Coaxial gros (RG-100 i RG-150) ○ Coaxial fi (RG-58/U). Impedància de 50 Ω, radioaficionats. De banda ampla (transmissió analògica): RG-59 El cable coaxial més utilitzat en l'actualitat és el de 75 Ω d'impedància, que no és ni més ni menys que el cable coaxial utilitzat per televisió i xarxes de cable (CATV). CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Història CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Característiques constructives Esta basada en la utilització de les ones de llum per transmetre informació binaria. La fibra òptica és un conductor d'ones en forma de filament recobert per una funda òptica o coberta. La fibra interior, anomenada nucli, transporta el feix lluminós al llarg de la seva longitud gràcies a la seva propietat de reflexió total interna (TIR: Total Internal Reflection) i la fibra exterior- amb un índex de refracció menor- actua com 'gàbia' per evitar que aquesta escapi. CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Característiques constructives Substancia Índex de refracció Aire 1.00 Vidre 1.523 Diamant 2.419 Aigua 1.333 CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Característiques constructives La llum que viatja a través de l’aire es reflexa en la superfície del vidre. CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Característiques constructives CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Tipus Segons modes de propagació: Monomode: només permet que existeixi un mode. S’aconsegueix reduint el diàmetre de la fibra. Multimode: hi ha múltiples raigs de llum de la font que es mouen pel nucli amb modes diferents. CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Tipus Monomode: S’utilitza en aplicacions de llarga distància (3 km), ja que ofereix més prestacions, tot i que és més car. La font de llum que s’utilitza en aquest tipus de fibra és el làser. CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Tipus Multimode: En la fibra multimode el diàmetre és més gran que en les fibres monomode, així la llum viatja seguint molts camins que depenen de la longitud d’ona, la freqüència i l’angle d’inserció de la llum. La font de llum que s’utilitza habitualment per a aquest tipus de fibra òptica és produïda per díodes LED. CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Tipus Hi ha 2 tipus de fibra multimode: - índex discret Aquest tipus de fibres són les més utilitzades en enllaços de distàncies curtes, aproximadament fins a 1.000 metres. S’utilitzen bàsicament en les xarxes locals. CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Tipus Hi ha 2 tipus de fibra multimode: - índex gradual Aquest tipus de fibra no origina tants modes de propagació com el d’índex discret. S’utilitza en enllaços de distàncies de 10 a 20 km. CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Tipus Les fibres s'especifiquen indicant el diàmetre del nucli i el de la coberta. Les fibres multimode típiques són de 50/125μm i 62,5/125μm 🡪LAN Les fibres monomode solen ser de 9/125μm 🡪WAN Comparació grossor cabell humà uns 50μm CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Característiques de transmissió CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Entroncament Hi ha 2 tipus d’entroncament (“empalme”): Per fusió: Atenuacions imperceptibles de 0,01 a 0,1 dB Mecànicament: Atenuacions de 0,01 a 1 dB CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Interconnexió CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Interconnexió CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Avantatges És molt flexible i té menor pes i volum que els altres medis. Permet velocitats de transmissió elevades. Permet trams de més longitud sense necessitat de repetidors. No l’afecten les interferències electromagnètiques. Ofereix seguretat i aïllament elèctric. Ofereix seguretat davant possibles intervencions en la línia. És més resistent a condicions ambientals desfavorables. És molt fiable: les fibres no perden llum a causa de la reflexió total. CFGS ASIXc  2.1.1.3. La fibra òptica. Desavantatges Té un cost elevat en comparació amb el d’altres medis de comunicació més habituals. La instal·lació dels connectors és complexa i requereix personal amb formació adequada. Les fibres són fràgils i la reparació d’un cable trencat o malmès és dificultosa. CFGS ASIXc  Cables submarins Un cable submarí o interoceànic és aquell cable de coure o fibra òptica instal·lat sobre el llit marí i destinat fonamentalment a serveis de telecomunicació. Actualment els cables submarins de fibra òptica són la base de la xarxa mundial de telecomunicacions. El cable submarí es mostra com una solució robusta i eficaç, per la resistència davant inclemències meteorològiques, menor latència, i major amplada de banda que la comunicació per satèl·lit, i tot això ho posiciona com una infraestructura més fiable i de major capacitat, una vegada instal·lada i provada. CFGS ASIXc  Cables submarins La comunicació via satèl·lit va quedar relegada des de la dècada de 1990 a la transmissió d'esdeveniments esportius o culturals específics, la comunicació de llocs extremadament remots, i la navegació marítima / aeronàutica. S'aprofita la flexibilitat de poder “pujar al satèl·lit” en forma instantània allí on la "trepitjada" del satèl·lit ho permeti, i fins i tot moure's sense perdre la connectivitat, alguna cosa que el cable no pot donar. CFGS ASIXc  Cables submarins Mapa cables submarins CFGS ASIXc  2.1.1.4. Catàlegs de medis de transmissió Activitat en grup: Cercar catàlegs de medis de transmissió per realitzar comparativa entre cables CFGS ASIXc  2.1. Els mitjans físics. CFGS 74 ASIXc  2.1.2. Medis de transmissió no guiats. Característiques de la transmissió no guiada Freqüències de transmissió sense fils Antenes Microones terrestres i per satèl·lit Enllaç punt a punt per satèl·lit Multidifusió per satèl·lit Ràdio Infrarojos Comparativa entre medis de transmissió CFGS 75 ASIXc  2.1.2.1. Característiques de la transmissió no guiada Son aquelles transmissions que no es realitzen a través d’un cable, sinó que es propaguen lliurement a través d’un medi. Els medis de transmissió no guiats principalment utilitzen l’aire i el buit. CFGS ASIXc  2.1.2.1. Característiques de la transmissió no guiada Totes les ones electromagnètiques viatgen pel buit a la velocitat de la llum, independentment de la seva freqüència, és a dir, aproximadament a 300.000 km/s (30 cm/ns); per un cable o per una fibra òptica aquesta velocitat és sensiblement inferior (aproximadament 2/3 d’aquesta velocitat) i en aquests medis és lleugerament dependent de la freqüència. CFGS ASIXc  2.1.2.1. Característiques de la transmissió no guiada CFGS ASIXc  2.1.2.2. Freqüències de transmissió sense fils CFGS ASIXc  2.1.2.2. Freqüències de transmissió sense fils CFGS ASIXc  2.1.2.2. Espectre electromagnètic per les telecomunicacions CFGS 81 ASIXc  2.1.2.2. Espectre electromagnètic per les telecomunicacions CFGS ASIXc  2.1.2.3. Antenes És un dispositiu amb l'objectiu d'emetre o rebre ones electromagnètiques cap a l'espai lliure. Una antena transmissora transforma voltatges en ones electromagnètiques, i una receptora realitza la funció inversa. CFGS ASIXc  2.1.2.3. Antenes CFGS ASIXc  2.1.2.3. Antenes CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones terrestres CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones terrestres i per satèl.lit El rang de les microones està inclòs en les bandes de radiofreqüència, concretament en les de: ○ UHF (ultra-high frequency - freqüència ultra alta) 0,3-3 GHz ○ SHF (super-high frequency - freqüència super alta) 3-30 GHz ○ EHF (extremely-high frequency - freqüència extremadament alta) 30-300 GHz CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones terrestres Longitud d’ona molt petita (30 cm a 1 mm): ○ Es absorbida per la pluja ○ No travessa be els edificis Ones més direccionals que les de radio. S’utilitzen antenes parabòliques. Txor i Rxor es tenen que “veure”. Quan més altes son les antenes, més distancia poden cobrir. Amb torres a 100 m d’alçada, els repetidors poden estar espaiats 80Km. Més barat que la fibra òptica. No necessita dret de pas. CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones terrestres Aplicacions Problemes Serveis de telecomunicació a llarga distància, ja Sofreixen una atenuació menor que els mitjans guiats, però sigui de televisió, telefonia, etc depèn en gran manera de les condicions atmosfèriques. Per exemple, per sobre de 10GHz l'absorció per Per a una distància donada es necessiten menys pluja és important. repetidors/amplificadors que amb cable coaxial Pot resultar més barat que la fibra òptica. Les interferències, majors que en el cas de mitjans guiats, han obligat a regular la banda de freqüència de les microones. Els sistemes de comunicació per microones resulten adequats quan no és pràctic cablejar, per exemple, per a travessar un llac o un desert. Enllaços punt a punt entre edificis (distàncies Saturació curtes). La banda més utilitzada és la de 4/6 GHz per a Circuits tancats de televisió transmissions a llarga distància. Interconnexió de xarxes d'àrea local Aquesta banda està ja molt saturada televisió per cable s'està començant a usar la banda dels 11GHz i Comunicacions cel·lulars la banda dels 22GHz per a la transmissió en enllaços punt a punt. CFGS ASIXc  2.1.2.4. Antenes parabòliques Focus primari OFFSET 60% 70% CASSGRAIN CFGS ASIXc  2.1.2.4. Antenes parabòliques CFGS ASIXc  2.1.2.4. Antenes parabòliques CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones per satèl·lit Tipus particular de transmissions microones en la que les estacions son satèl·lits que estan orbitant la Terra (Satèl.lits geostacionaris (36.000km)). Amplia cobertura. Rang de GHz. CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones per satèl·lit CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones per satèl·lit Per a la comunicació s’usen dos bandes de freqüència: Canal ascendent: des de Terra a satèl·lit Canal descendent: des de satèl·lit a Terra Els satèl·lits utilitzen transpondedors Un transpondedor reb una senyal microones des de la Terra, la amplifica i la retransmet de regrés a una freqüència diferent. CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones per satèl·lit CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones per satèl·lit CFGS ASIXc  2.1.2.4. Microones per satèl·lit Aplicacions Problemes Difusió de televisió, tele-ensenyament, videoconferencia. Posar un satèl·lit en òrbita és car (ESA, NASA, RKA i CNSA). Transmissió telefònica a llarga distància (mig adequat per a enllaços La seva fabricació és cara internacionals) Xarxes privades: L'ús d'un satèl·lit com a repetidor fa possible que qualsevol La capacitat del canal es divideix en diferents subcanals de menor usuari no autoritzat pugui rebre una portadora i capacitat desmodular la informació. Una empresa pot llogar algun d'aquests subcanals per a construir la Per a prevenir l'ús no autoritzat de la informació → seva pròpia xarxa sense necessitat de posar un satèl·lit en òrbita. tècniques de xifratge Per exemple, els sistemes VSAT (Very Small Aperture Terminal) Sistemes de navegació: GPS, GALILEU Les malles de satèl·lits d'òrbita baixa, han de solucionar problemes de traspàs (handover) El retard (~250 ms) que sofreixen els senyals a causa de la llarga distància a recórrer dificulta el control d'errors i el control de flux. CFGS ASIXc  2.1.2.5. Enllaç punt a punt per satèl·lit CFGS ASIXc  2.1.2.5. Multidifusió per satèl·lit CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones Les xarxes locals sense fils (WiFi) utilitzen microones per transmetre la informació. Majoritàriament operen a una freqüència de 2,4 ó 5 GHz. IEEE 802.11b 🡪 11 Mbps IEEE 802.11g 🡪 54 Mbps IEEE 802.11n 🡪 540 Mbps IEEE 802.11ac 🡪 1300 Mbps CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones Protocol Any Freqüència Modulació Velocitat màxima 802.11 1997 2,4- 2,5 GHz DSSS amb PSK 2 Mbps FSSS amb FSK 802.11a 1999 OFDM 54 Mbps 802.11b 1999 2,4- 2,5 GHz DSSS amb PSK 11 Mbps 802.11g 2003 2,4- 2,5 GHz OFDM ó DSSS amb 54 Mbps PSK 802.11n 2008 2,4 GHz ó 5 GHz 540 Mbps 802.11c 2013 5 GHz 1300 Mbps CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones Solapament WiFi CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) És una tècnica de codificació que utilitza un codi de pseudosoroll per "modular" digitalment una portadora, de manera que augmenti l'ample de banda de la transmissió i redueixi la densitat de potència espectral (és a dir, el nivell de potència en qualsevol freqüència donada ). El senyal resultant té un espectre molt semblant al del soroll, de manera que a tots els radioreceptors els semblarà soroll menys a qui va dirigit el senyal. CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) És una multiplexació que consisteix en enviar un conjunt d’ones portadores de diferents freqüències, on cadascuna transporta informació, la qual es modulada en QAM o en PSK. CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones És una especificació industrial per a Xarxes Sense Fils d'Àrea Personal (WPAN) que possibilita la transmissió de veu i dades entre diferents dispositius mitjançant un enllaç per radiofreqüència en la banda dels 2,4 GHz. Els principals objectius que es pretenen aconseguir amb aquesta norma són: Facilitar les comunicacions entre equips mòbils. Eliminar els cables i connectors entre aquests. Oferir la possibilitat de crear petites xarxes sense fils i facilitar la sincronització de dades entre equips personals. CFGS ASIXc  2.1.2.6. Microones CFGS ASIXc  2.1.2.7. Ràdio Els senyals de ràdio són omnidireccionals (no necessària alineació). Un emissor i un o diversos receptors. Bandes de freqüència: LF, MF, HF i VHF Propietats: ○ Fàcils de generar. ○ Poden viatjar llargues distàncies. ○ Travessen parets d'edificis sense problemes. ○ Són absorbides per la pluja. CFGS ○ Subjectes a interferència per motors i altres equips elèctrics. ASIXc  2.1.2.7. Ràdio L’interval de freqüències de 30 MHz a 1 GHz (VHF, UHF) és per a aplicacions omnidireccionals i s’anomena ones de ràdio. La diferència més apreciable entre les microones i les ones de ràdio és que aquestes són omnidireccionals, mentre que les microones són molt més direccionals. Per tant, les ones de ràdio no necessiten antenes parabòliques ni cal que estiguin alineades. CFGS ASIXc  2.1.2.7. Ràdio CFGS ASIXc  2.1.2.7. Ràdio Les seves propietats depenen de la freqüència: A baixes freqüències creuen bé els obstacles, però la potència baixa dràsticament amb la distància. A altes freqüències tendeixen a viatjar en línia recta i rebotar en obstacles. Depenent de la freqüència tenen 5 formes de propagar: superficial, troposfèrica, ionosfèrica, línia de visió i espacial. CFGS ASIXc  2.1.2.7. Ràdio CFGS ASIXc  2.1.2.7. Ràdio CFGS ASIXc  2.1.2.8. Infrarojos Transmissor i receptor han d'estar alineats. No poden travessar parets. No necessita permisos o llicències d'ús. És de curt abast. CFGS ASIXc  2.1.2.8. Infrarojos És significativa la diferència entre els infrarojos i les microones, els infrarojos no travessen objectes opacs, per tant queden tancats dins el recinte on es produeixen, a més, a potències normals, la distància de propagació és molt curta (uns metres). CFGS ASIXc  2.2. Ample de banda i taxa de transferència L'amplada de banda és la capacitat màxima disponible per transmetre bits. L'amplada de banda també es pot definir com la diferència entre la freqüència màxima i mínima dels senyals que es poden transportar en aquest canal sense atenuació. La taxa de transferència són els bits per segon que es transmeten. La taxa de transferència és la velocitat real a la qual es transmeten els bits per un medi físic. És l’amplada de banda real. CFGS ASIXc  2.2. Ample de banda i taxa de transferència Unitats de la taxa de transferència La taxa de transferència es quantifica usant les unitats següents: bits per segon (bit/s o bps) bytes per segon (byte/s o Bps) quilobits per segon (kbit/s o kbps) megabits per segon (Mbit/s o Mbps) gigabit per segon (Gbit/s o Gbps) CFGS ASIXc  2.3. Els cables metàl·lics (coaxial, UTP, FTP, STP i S/STP). Vist en l’apartat 2.1.1.1 i 2.1.1.2 Parell trenat Coaxial CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió El senyal rebut potser diferent del transmès. Senyals analògics: alteracions aleatòries que degraden la qualitat del senyal. Senyals digitals: bits erronis. Aquests errors es produeixen per: ✔ Atenuació ✔ Distorsió de l'atenuació ✔ Distorsió de retard ✔ Soroll CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: atenuació L'energia del senyal disminueix amb la distància. Respecte a la potència del senyal rebut: Ha de ser suficient per ser detectada. Per ser rebuda sense error, ha de ser molt més gran que el soroll. L'atenuació augmenta en funció de la freqüència. CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: atenuació CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: atenuació CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: atenuació Si denotem P1 com la potencia del senyal transmès i amb P2 la potencia del senyal rebut, llavors: Atenuació (dB) = 10 log( P2/P1) Transm Transm Recep Recep isor isor tor tor P1 P2 CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: atenuació Exemple Un senyal viatja a través d’un medi de transmissió i la seva potencia es redueix a la meitat. Això significa que P2 = 1/2 P1. L’atenuació ( pèrdua d'energia ) potser calculada com: Solució 10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (0,5P1/P1) = 10 log10 (0,5) = 10(–0.3) = –3 dB CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: atenuació Exemple En la figura un senyal viatja a una distancia del punt 1 al punto 4. El senyal es atenuat en lo que arriba al punto 2. Entre el punt 2 i 3, el senyal es amplificat. De nou, entre el punt 3 i 4, el senyal es atenuat. Solució CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: distorsió d’atenuació L'atenuació del senyal augmenta amb la freqüència i com un senyal està compost d'una gamma de freqüències, això produeix una distorsió en el senyal. Per resoldre això es dissenyen els amplificadors de manera que amplifiquin les diferents freqüències que componen el senyal en graus diferents. També es poden usar equalitzadors per igualar l'atenuació dins d'una banda de freqüències definides. CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: distorsió d’atenuació CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: distorsió de retard A causa de la velocitat de propagació, que varia amb la freqüència, les diverses components de freqüències d'un senyal Interferència entre símbols CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: el soroll Un senyal indesitjable que s'insereix en algun punt entre l'emissor i receptor i que té un efecte directe en les prestacions d'un sistema de comunicació. Soroll Transmisso Receptor r Medi de comunicació CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: relació senyal-soroll És la relació entre la potencia mitja d’un senyal “ S”, i la potencia del nivell de soroll “N” generalment expresada en dB. SNR ó = 10 log (S/N) dB S N CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Pertorbacions en la transmissió: relació senyal-soroll CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: Tèrmic o Blanc Intermodulació Diafonia (Crosstalk) Impulsiu CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: Tèrmic o blanc Depèn de la temperatura. Produït pel moviment dels electrons en la línia de transmissió. Distribució uniforme en freqüència (soroll blanc) No es pot eliminar: ❑ Limita les prestacions ❑ És responsable d'errors de bits aïllats CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: Tèrmic o blanc A Freqüència El soroll tèrmic o blanc no es pot eliminar ❑ Limita les prestacions ❑ És responsable d'errors de bits aïllats CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: Tèrmic o blanc Densitat de potencia de soroll: N0 = K T (w/Hz) on: – K: Constant de Boltzmann = 1,3803 10-23 Julios/ºk – T: Temperatura en grados kelvin CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: Tèrmic o blanc Per tant, el soroll tèrmic present en un ample de banda B Hz: N (w) = K T B N(dbw) = 10 log k + 10 log T + 10 log B = -228,6 dbw + 10 log T + 10 log B CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: Tèrmic o blanc Exemple: Quin sería el soroll tèrmic present en un conductor, a temperatura ambient de 17 °C ? T= 17°C + 273.15= 290.15 °K La densitat de potencia del soroll tèrmic No es: No=K T= 1.383x10-23 J/°K x 290.15 °K= 4X10-21 W/Hz = -20,39 dB CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: Diafonia o crosstalk Acoblament elèctric no desitjat entre senyals en un mitjà de transmissió, a causa de la inducció electromagnètica. CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: Intermodulació Aquesta classe de soroll apareix quan el sistema de transmissió és no lineal, el que provocarà l'aparició de noves freqüències. Les noves freqüències es sumen o resten amb les originals donant lloc a components de freqüències que abans no existien i que distorsionen la veritable senyal. CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: Intermodulació CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: soroll impulsiu Fins ara els tres tipus de soroll que havíem vist eren predictibles i es podien modelar. No obstant això aquest últim tipus no és així, es tracta d'un rumor continu format per pics irregulars d'una certa durada que afecten notablement al senyal (aleatoris). Originat per induccions (commutacions electromagnètiques). CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Tipus de soroll: soroll impulsiu En comunicacions analògiques aquest soroll provoca espetecs breus. En mitjans de transmissió digital aquest soroll transforma ràfegues de bits que perden tota la informació que transportaven. CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Efectes del soroll sobre un senyal digital. CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Efectes del soroll sobre l’èsser humà CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Capacitat del canal La velocitat de les dades depèn de tres factors: ✔ l’ample de banda. ✔ els nivells de senyal que s’usen. ✔ la qualitat del canal (el nivell de soroll). CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Capacitat del canal Per mesurar la velocitat màxima d’un medi de transmissió s’utilitzen dos mesures fonamentals: ✔ els bauds. ✔ els bits per segon (bps). CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Capacitat del canal Diferencia entre bauds i bps: La velocitat en bits per segon és simplement la quantitat de bits que es transmeten per segon. En canvi, els "bauds" es refereixen a nombre de canvis d'estat en la línia de transmissió en un segon. CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Capacitat del canal CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Capacitat del canal sense soroll: Teorema de Nyquist Harry Nyquist (1928) formula la velocitat màxima de transmissió de dades en bps en un medi ideal com: C = 2 W log2 (M) Sent M nombre de nivells possibles del senyal i W ample de banda expressat en Hz CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Capacitat del canal sense soroll: Teorema de Shannon Claude Shannon (1948) va estendre al cas d’un canal subjecte a un soroll aleatori, formula la velocitat màxima de transmissió de dades en bps en un medi amb soroll com: C = W log2 [(1 + S/N)] Sent W ample de banda expressat en Hz i S/N relació senyal-soroll en watts (lineal no en dB) CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Capacitat del canal amb soroll: Teorema de Shannon Exemple: Canal telefònic amb 30 dB de senyal-soroll 30dB = 10 log (S/N ) 🡪 log (S/N) = 3 S/N = 103 watts C = W log2 [(1 + S/N)] C= 3100 log2(1+1.000)= 3100 [log (1001) /log (2)] C= 30,898 kbps CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Capacitat del canal amb soroll: Teorema de Shannon El teorema de Shannon només considera soroll blanc, no considera el soroll impulsiu, l'atenuació ni la distorsió de retard, de manera que en la pràctica s'aconsegueixen raons molt menors. CFGS ASIXc  2.4. Factors físics que afecten la transmissió Capacitat del canal: Consideracions Nyquist i Shannon ❑ La capacitat de Shannon ens dona el límit superior. ❑ La fórmula de Nyquist ens diu quants nivells de senyal son necessaris. CFGS ASIXc  2.5. La connexió sense fils. Els espectres d’ona de microones i ràdio. Vist en l’ apartat 2.1.2.2 CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades En la transmissió de dades hi ha 4 combinacions possibles: ✔ Dada analògica – Senyal analògic ✔ Dada digital – Senyal analògic ✔ Dada analògica – Senyal digital ✔ Dada digital – Senyal digital CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades Tècniques de codificació de dades digitals amb senyals digitals Unipolar Polar Bipolar CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades digitals bipolars AMI B8ZS HDB3 CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades digitals bipolars AMI (Bipolar amb Inversió de marca alternada) CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades digitals bipolars B8ZS (Bipolar amb substitució de 8 zeros) CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades digitals bipolars B8ZS (Bipolar amb substitució de 8 zeros) CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades digitals bipolars HDB3 (Bipolar d’alta densitat) V V Si el nombre de 1s entre violacions és imparell B V B V CFGS ASIXc Si el nombre de 1s entre violacions és parell  2.6. Codificació de dades digitals bipolars CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades digitals Activitat: Realitzar les codificacions explicades a partir d’un codi binari. CFGS ASIXc  2.6. Codificació de dades digitals Activitat: Com funciona el codi MLT-3 ? CFGS ASIXc