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Redes de

computadorasLa capa fsica

Ing. Eduardo Interiano

Ing. Faustino Montes de Oca

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Conceptos bsicos: Espectro

Espectro de frecuencias: Representacin de las amplitudes

de las diferentes frecuencias contenidas en una seal.

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Anlisis de Fourier El matemtico francs Jean-Baptiste Fourier

demostr que sumando una cantidad(posiblemente infinita) de senos y cosenos se

puede construir cualquier funcin peridica g(t)

con periodo T.

)2cos()2(2

1)(

1nftbnftsenactg n

n

n ++=

=

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Anlisis de Fourier

dtftsentgT

a

T

n = )2()(2

0

dtfttgT

b

T

n = )2cos()(2

0

Donde f = 1/T es la frecuencia fundamental, con

dttgT

c

T

= 0

)(2

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Serie de Fourier para onda

rectangular

++++= L)5(

5

1)3(

3

1)(

2

2

1)( tsentsentsentg

Para (0t2)

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Demostracin de Fourier

Fundamental y primeras armnicas Seal con limitacin de ancho de banda,atenuacin y distorsin por retardo

Seal con limitacin

de ancho de banda

Seal con

distorsin

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Deterioros de la transmisin Atenuacin = prdida de energa [dB/Km]

Depende de la frecuencia

En medios guiados la seal decae en forma

logartmica con la distancia

Distorsin por retardo

Las armnicas viajan a diferentes velocidades

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Deterioros de la transmisin Limitacin del ancho de banda

No todas las armnicas pueden pasar por elsistema

Ruido

Trmico, diafona, de impulso, interferencia

electromagntica

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Seales limitadas por el ancho de

banda

Consideremos la

transmisin del byteque representa el

carcter b ASCII.

01100010Espectro

Seal

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Seales limitadas por el ancho de

banda

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Seales limitadas por el ancho de

banda

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Tasa de datos mxima Segn Nyquist (sin ruido)

Tasa de datos mxima = 2 BW log2 N [bits/s]

BW = ancho de banda en Hz

N = nmero de niveles discretos

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Tasa de datos mxima Segn Nyquist (sin ruido)

Tasa de datos mxima = 2 BW log2 N [bits/s]

BW = 3000 Hz

N = 2 niveles discretos

Tasa de datos mxima = 6000 bps

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Distorsin por ancho de banda

limitado

Polar

NRZ

Canal

4900Hz

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Lneas digitales de abonado

DSL Ancho de banda en funcin de la distancia

sobre un par UTP CAT 3 para DSL.

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Seal con ruido

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Capacidad del canal Segn Shanon (con ruido)

Tasa de datos mxima = BW log2 (1 +S/N) [bits/s]

BW = ancho de banda en Hz

S/N = relacin seal ruido (potencia, en nmeros reales)

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Capacidad del canal Segn Shanon (con ruido gaussiano o trmico)

Tasa de datos mxima = BW log2 (1 +S/N) [bits/s]

BW = 3000 Hz

S/N = 30 dB = 1000

Tasa de datos mxima = 30000 bps

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Patrn de ojo

PolarNRZ

Canal4900Hz

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Codificacin de lnea Mtodo para convertir una secuencia binaria en una

seal digital sobre la lnea

Consideraciones para seleccionar el mtodo de

codificacin Maximizar la velocidad de transmisin

Facilidad para recuperar el reloj

Capacidad para detectar errores

Mayor inmunidad al ruido e interferencia

Minimizar la componente de CD

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Codificacin de lnea

Unipolar NRZ

Polar NRZ

Unipolar RZ

Manchester

Bipolar RZ

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Codificacin de lnea

Espectro de algunas formas de codificacin

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Medios de transmisin

guiados Medios de transmisin

(coaxial, cable trenzado y fibra ptica)

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Cableado estructurado Medios fsicos : cobre o fibra ptica

Clases:

UTP categora 3 (10Mbps, 16MHz)

UTP categora 4 (16Mbps, 20MHz)

UTP categora 5, 5e (100Mbps, 100MHz)

UTP categora 6 (250MHz) STP/SSTP CAT 7* (600MHz)

Fibra ptica

* En desarrollo

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Medios de comunicacin Cable coaxial

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Medios de comunicacin Cable UTP

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Par trenzado

(a) Categoria 3 UTP.

(b) Categoria 5 UTP.

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Medios de comunicacin Fibra ptica

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Fibra ptica

(a) Tres ejemplos de un rayo de luz dentro de unafibra de silicio pasando a travs de la interfaz

aire/silicio a diferentes ngulos.

(b) Luz atrapada por reflexin total interna

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Transmisin de luz a travs de

fibra ptica Ventanas de atenuacin de la luz a travs de

la fibra en la regin infrarroja.

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Cables de fibra ptica(a) Vista lateral, fibra nica.

(b) Vista transversal, tres fibras.

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Cables de fibra ptica (2) Comparacin entre LED y LASER como

fuentes de luz

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Redes de fibra pticaUn anillo de fibra ptica con repetidores activos

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Redes de fibra ptica (2) Una red de fibra ptica en estrella conectada

pasivamente

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Referencias

Tanenbaum, Andrew S.. Redes de Computadoras 3 Ed.Pearson, Mxico, 1997

Len-Garca, Alberto, Widjaja, Indra. Redes de Comunicacin,McGraw Hill, Espaa, 2002