Principios de la Telemática
Modelos de referencia Modelo OSI (7 capas) Capa de Aplicación Capa Física Capa de Enlace Capa de Red Capa de Transporte Capa de Sesión Capa de Presentación Modelo Internet (4,5 capas) Capa de Aplicación Capa de Enlace (capa física) Capa de Red Capa de Transporte
La capa física Se ocupa de transmitir los bits Especifica cosas tales como: La forma de los conectores Las señales eléctricas u ópticas Las características y longitudes máximas de los cables Los datos se pueden transmitir: Por medios guiados (cables de cobre o fibra óptica), o Por medios no guiados (ondas de radio o infrarrojos) Las principales organizaciones de estandarización del nivel físico son el IEEE y la ITU-T
La capa física: fibra vs cobre
Capa física: ondas de radio Sistemas fijos (microondas, satélite) Gran capacidad y fiabilidad Costo de despliegue generalmente menor que los cables Uso de antenas direccionales, a menudo parabólicas Sistemas móviles (mas errores, menos velocidad que con cables) GSM, GPRS, UMTS: Baja capacidad (hasta 2 Mb/s) gran alcance WiFi: Gran capacidad (hasta 300 Mb/s) corto alcance WiMAX: Gran capacidad (hasta 70 Mb/s) alcance medio Bluetooth: Muy baja capacidad (700 Kb/s) muy corto alcance (10 m)
Tipos de enlaces Un enlace puede ser: Simplex: transmisión en un solo sentido. Ej.: emisión de TV Semi-dúplex o half-duplex: transmisión en ambos sentidos, pero no a la vez. Ej.: walkie-talkies, redes WiFi (inalámbricas) Dúplex o full-duplex: transmisión simultánea en ambos sentidos. Ej.: conversación telefónica. Ethernet, ADSL En el caso dúplex y semi-dúplex el enlace puede ser: Simétrico (misma velocidad ambos sentidos). Ej.: Ethernet Asimétrico (diferente velocidad). Ej: ADSL
Velocidad y prefijos métricos Ejemplo: una conexión ADSL de 320/1024 Kbps (asc./desc.) envía 320.000 bits por segundo y recibe 1.024.000 bits por segundo Al expresar velocidades o caudales en telemática siempre lo hacemos en bits (no bytes!) por segundo y los prefijos siempre se usan con el significado métrico, nunca el informático:
La capa de enlace La principal función de la capa de enlace es comprobar que los datos enviados estan libres de error. Para ello se utiliza el CRC (Cyclic Redundancy Check) Cuando se detecta un error se pueden hacer tres cosas: Intentar corregirlo (no es posible con el CRC) Descartar el paquete erróneo y pedir reenvío Descartar el paquete erróneo y no decir nada En todos los casos habituales se procede de la tercera forma (se descarta y no se dice nada). Será normalmente la capa de transporte (en el host de destino) la que se encargue de solicitar la retransmisión de los datos al emisor. Pero no siempre es así, a veces la capa de transporte tampoco reenvía y el paquete erróneo simplemente se pierde
Capa de enlace: las tramas La capa de enlace transmite la información en tramas (‘frames’ en inglés). De forma general las tramas suelen tener la estructura siguiente: Bytes ? 2-14 0-9000 2 ó 4 El CRC permite al receptor comprobar que la trama no se ha alterado debido a errores de transmisión El CRC no es un mecanismo infalible. Un CRC de 2 bytes tiene una probabilidad de 1 en 216 = 0,0015% de ser correcto por pura casualidad. Con 4 bytes la probabilidad es de 1 en 232 = 0,000000023% Aunque el CRC de 4 bytes supone mayor overhead actualmente se utiliza preferentemente debido a su mayor seguridad
Arquitectura de los estándares IEEE 802 802.3: CSMA/CD (Ethernet) 802.15: Bluetooth 802.5: Token Ring 802.11: LANs Inalám- bricas 802.16: WiMAX 802.1: Puentes Transparentes 802.2: LLC (Logical Link Control) Capa Física Subcapa LLC Subcapa MAC (Media Access Control) 802.1: Gestión 802.1: Perspectiva y Arquitectura 802.10: Seguridad … … … …
1000BASE-SX 10GBASE-LR 100BASE-TX 10BASE-T 10BASE5 Denominación de medios en Ethernet Velocidad (Mb/s) Alcance (x100 m) BASE = Banda Base (digital) BROAD = Banda Ancha (analógico) Tipo de cable: T: Twisted (UTP) C: Coaxial F: Fiber (Fibra óptica) Transmisión: Codificación: X: Normal Longitud de onda de la luz (fibra óptica): S (Short): 980 nm L (Long): 1310 nm E (Extended): 1550 nm Luz infrarroja
Algunos medios físicos de Ethernet
Desarrollo de Ethernet 1973: Bob Metcalfe (Xerox) realiza las primeras transmisiones sobre una red Ethernet, a 2,94 Mb/s sobre cable coaxial 1979: Las empresas DEC (Digital Equipment Corporation), Intel y Xerox crean una alianza para desarrollar Ethernet 1980: El consorcio DIX publica el ‘libro azul’ (primera especificación de Ethernet) 1981: 3Com (fundada en 1979) comercializa las primeras tarjetas Ethernet 10BASE5 para PC 1983: El IEEE aprueba el estándar 802.3, basado en Ethernet 1984: DEC comercializa los primeros puentes transparentes 1989: Se estandariza 10BASE-F, Ethernet sobre fibra óptica 1990: Se estandariza 10BASE-T, Ethernet sobre cable UTP (Unshielded Twisted Pair, pares trenzados no apantallados) 1990: La empresa Kalpana comercializa los primeros conmutadores LAN 1995: Se estandariza Fast Ethernet 1998: Se estandariza Gigabit Ethernet 2002: Se estandariza 10 Gigabit Ethernet 17/06/2010: Se aprueba el estándar 40/100 GE
Ethernet 10BASE5 (1985-1990) Medio compartido Cable coaxial (grueso) Medio broadcast Longitud máxima 500 m Cable ‘drop’ Transceiver (transmitter-receiver), realiza la detección de colisiones Conector ‘vampiro’ Terminador (resistencia 50 ?) Conector ‘barrel’ (empalme)
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access /Colision Detect): Analogía El funcionamiento de CSMA/CD es parecido al de una conversación informal entre un grupo de amigos: Cada individuo habla cuando quiere decir algo, sin esperar a que alguien le dé el turno de palabra y siempre y cuando no haya alguien hablando ya (Carrier Sense) Si causalmente dos personas empiezan a hablar a la vez, en cuanto se dan cuenta (Colision Detect) ambos se callan, esperan un tiempo aleatorio y reintentan más tarde Si se produce una nueva colisión el proceso se repite ampliando la pausa aleatoria para reducir el riesgo de nuevas colisiones
Escuchar canal (CS) Estación lista para enviar Transmisión completada con éxito Transmitir datos y escuchar canal (CD) Transmitir señal de atasco y parar Esperar tiempo aleatorio con crecimiento exponencial Colisión detectada Nuevo intento Canal ocupado Canal libre Colisión no detectada Funcionamiento del CSMA/CD
Página siguiente  |