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CONCEPTOS BASICOS DE REDES
- CONCEPTOS BASICOS DE REDES
- TEMA 1.- INTROUDUCCIÓN
- Redes de comunicaciones
- LAN (Local Area NetWork)..........................................................................................................................
- WAN (Wide Area NetWork)
- Estandares y organizaciones
- Estandarización..............................................................................................................................................
- Modelos de referencia......................................................................................................................................
- Direccionamiento en Redes
- TEMA 2.- TRANSMISIÓN DE DATOS (NIVEL FISICO)
- Conceptos..........................................................................................................................................................
- Medios de transmisión...................................................................................................................................
- Par de hilos
- Par trenzado
- Coaxial.........................................................................................................................................................
- Fibra óptica
- Codificación del canal....................................................................................................................................
- Modulaciones digitales
- Digitalización..................................................................................................................................................
- Multiplexación................................................................................................................................................
- Codificación de fuente
- Modos de comunicación
- Modos de transmisión....................................................................................................................................
- Sincronismo de reloj
- Sincronismo de caracter...............................................................................................................................
- TEMA 3.- NIVEL ENLACE.............................................................................................................................
- Entramado......................................................................................................................................................
- Detección de errores
- Paridad
- Block Sun Check (LRC)
- CRC: Cyclic Redundancy Check.................................................................................................................
- Control de errores..........................................................................................................................................
- Stop&Wait
- Retransmisión continua................................................................................................................................
- Control de flujo
- Ventana deslizante
- Números de secuencia
- TEMA 4.- REDES LAN
- Introducción
- Arquitectura de Niveles.................................................................................................................................
- Medios de transmisión...................................................................................................................................
- Topologias.......................................................................................................................................................
- Acceso al Medio..............................................................................................................................................
- Token Ring
- Anillos de baja velocidad (≈ 4Mbps)...........................................................................................................
- Anillos de alta velocidad (≈20Mbps)...........................................................................................................
- Ethernet
- DIX vs IEEE
- Acceso al Medio
- Características del MAC Ethernet
- Segmentación LAN
- TEMA 5.- REDES WAN
- Servicios
- Orientados a la Conexión.............................................................................................................................
- No Orientados a la Conexión.......................................................................................................................
- Conmutación
- Conmutación de circuitos
- Conmutación de Paquetes por Circuitos Virtuales
- Conmutación de Paquetes por Datagrama
- Control de Flujo y de la Congestión.............................................................................................................
- Encaminamiento
- Técnicas de encaminamiento
- TEMA 6.- INTERCONEXIÓN DE REDES....................................................................................................
Ahora intentaremos conectar mas de dos ordenadores formando una red.
Con la conexión que hemos estado utilizando hasta ahora (tipo punto a punto) no es factible ya que aumenta de forma muy rápida el número de enlaces necesarios con pocos ordenadores, veamos un ejemplo:
Para solucionar estos problemas de conexión existen dos tipos de filosofías distintas para la conexión de ordenadores en red.
LAN (LOCAL AREA NETWORK)
- Esta conexión utiliza un medio (cable, infrarrojos, ondas, etc.) compartido por todos los ordenadores.
- Tienen que formar una topología (conexión en bus, en forma de anillo, estrella, etc.). Estas dos características definen el nivel físico.
- Necesitaremos un algoritmo de arbitraje (acceso al medio) además de las funciones vistas anteriormente.
- Niveles del LAN:
- Aplicación.
- Transporte: busca errores, entrama la información, identifica la aplicación (dar un id al proceso).
- Interconexión (IP): unifica la información, busca direcciones (rutas), da un identificador de la red a la cual queremos acceder.
- Enlace: LLC (Logical Link Control) MAC (Medium Acces Control) · Realiza el entramado. · Acceso al medio. · Identificador del ordenador.
- Físico. Ahora tenemos dos identificadores, uno para el ordenador y el otro para la aplicación que necesita la información. Para interconectar diferentes redes se ha de unificar la información, esta unificación la realiza el Rooter.
Trama: id Datos Control
A 1 A 2
Hw
A (^3)
Hw
A 4
Hw
A 5 A 6
Hw
2 ordenadores → 1 enlace
3 ordenadores → 3 enlaces
5 ordenadores → 10 enlaces
Con este tipo de conexión tenemos que con n ordenadores obtenemos:
N ·( N − 1 )
enlaces.
Ejemplo: telnet www.cisco.com dirección IP identificador de la aplicación
WAN (WIDE AREA NETWORK)
Red de Area Extendida. Se utiliza un medio muy rápido para la comunicación, pero solo tenemos un medio. Por lo tato los ordenadores están conectados a un aparato que multiplexa y envía la información y busca rutas.
Los niveles de este tipo de redes son los siguientes:
- Aplicación.
- Transporte.
- Red: Interconexión (IP) Red: busca rutas dentro de la WAN, conmutación.
- Enlace.
- Físico. Necesitamos el mismo número de identificadores que en el caso de las redes LAN, aunque podrías utilizar más identificadores. Las redes que se pueden encontrar actualmente son las siguientes:
- LAN: Ethernet (80% del mercado), Token Ring, FDDI, LAN ATM (10 % del mercado)
- WAN: Red telefónica Conmutación (RTC), RDSI, X25, Frame Relay, ATM.
ESTANDARES Y ORGANIZACIONES
Los sistemas cerrados se componen de un ordenador que dispone de software y hardware, propietaria de una empresa, para comunicarse con otros ordenadores. Si se instala otro software o hardware en otro equipo, no nos podremos comunicar. En los sistemas abiertos tenemos un ordenador con software/hardware de diversos fabricantes y dispone de la posibilidad de conectar con otros ordenadores con otras características. Para establecer esta comunicación comprensible entre ambos, necesitamos una estandarización, organismo de estandarización, que define un estándar (definir reglas /algoritmos que permiten la comunicación entre varios subsistemas)
ESTANDARIZACIÓN
Las ventajas de una estandarización son las siguientes:
- Estimula la competitividad (sino hay un monopolio los precios bajan y por lo tanto se facilita el acceso a los usuarios).
- Flexibilidad a la hora de instalar la red (puedes poner equipos de distintos fabricantes). Ejemplo: tarjetas de distintas marcas, etc. Las desventajas son las siguientes:
- Los organismos de estandarización son muy lentos (3 o 4 años aproximados para declarar un estándar).
WAN
Simil de la Telefonica
Red WAN
C 1
C 2
C 5
C 4
En diferentes ordenadores el nivel de aplicación solo podrá comunicares con el nivel de aplicación del otro ordenador, así para todos los niveles. Si algún equipo intermedio no tiene todos los niveles de red, el nivel que n este presente tendrá una comunicación directa con el siguiente equipo que tenga el mismo nivel. Esta comunicación se hace a través de un solo cable físico por lo tanto la comunicación entre aplicaciones se realiza de la siguiente forma: La aplicación realiza un write y por lo tanto la aplicación que recibe la información ha de realizar un read. El nivel de presentación encapsula la información de la aplicación y le pone una cabecera con el control de errores y/o flujo creando el PDU del nivel de presentación. El nivel de sesión encapsula la PDU de presentación y añade su propia cabecera. La comunicación entre los diferentes niveles se realiza mediante una simple comunicación de procesos. Así se va formando el PDU definitivo que llega al nivel de enlace, cuyo nivel encapsula el PDU de red le añade su cabecera y la tail (final del PDU) y lo envía al nivel físico el cual convierte dicha información en señales eléctricas y las envía a través de la red física.
Las funciones que desempeñan los diferentes niveles són las siguientes:
- Nivel A : ofrece servicios de transferencia de archivos, gestión de correo electrónico, etc. Ofrece la posibilidad de crear sus propios servicios.
- Nivel P : está relacionado con la representación sintáctica de los datos (presentación de los datos). También está relacionado con la seguridad informática, es decir, con temas de encriptación.
- Nivel S : sincroniza las aplicaciones, por ejemplo cuando hay una caída de la red y al poco tiempo vuelve este nivel hace que las aplicaciones funcionen correctamente.
- Nivel T : intenta realizar una conexión correcta para esto realiza el control de flujo y de errores.
- Nivel R : busca rutas para llegar al destino, y da un identificador de red (dirección de ordenador y de interconexión)
- Nivel E : ofrece un servicio libre y seguro realizando el control de flujo y errores, pero a través de los terminales intermedios. Los niveles R no aseguran que hayan errores y por eso se realiza aquí, también, el control de flujo y errores.
- Nivel F : se ocupa de la electrónica y mecánica, tipologías, etc.
- Modelos TCP/IP Los niveles de este modelo son:
- Aplicación
- Transporte: TCP-UDP. El TCP ofrece un control de errores (OSI) pero el UDP no ofrece este control de errores, al no utilizar este control tarda menos en realizar la comunicación y por lo tanto es muy útil para aplicaciones en tiempo real.
- Interconexión: IP
- Orientados a red: puede tener todos los niveles que se quieran. La comunicación entre IP y el nivel de red se realiza mediante drivers. El nivel A realiza las operaciones que se realizaban en los niveles A, P, S del modelo de referencia OSI.
DIRECCIONAMIENTO EN REDES
Normalmente debería haber una dirección por cada nivel , pero hay niveles internos que no necesitan, por lo tanto las direcciones necesarias para alcanzar una maquina remota son tres:
- Una dirección para identificar la aplicación : conocida como puerto, TCP/IP o A-SAP (Service Acces Point)
- Dirección de Internet (IP). Identifica la red y el ordenador (la identificación de ordenador , en esta dirección solo es interesante para ordenadores conectados a la misma red).
Cabecera R-PDU Tail
Enlace-PDU
Esquema del PDU de enlace, los demas PDU no tienen el tail
- Dirección física o hardware, identifica la dirección propia de la tarjeta de red (identificador del ordenador real) Ejemplo: LAN A TCP-UDP → puerto IP → @ IP LLC → la @ LLC identificaría la jerarquía de protocolos. MAC → @ hardware F WAN: cada WAN tiene diferentes niveles. · RDSI, RTC: solo definen el nivel físico. Los niveles R y E se comunican directamente. Necesitamos un aparto que nos adapte la señal digital a la del medio (si es telefónica un modem, si es RDSI otro aparatito). · X25: tiene los niveles F, E, R, es la única que sigue el modelo OSI. · Frame Relay: define solo hasta el nivel enlace, ha pasado funciones del nivel R al nivel E y ha quitado funciones del nivel E. · ATM: se define sus propios niveles: F, ATM (se corresponde al nivel E, pero totalmente diferente). En los terminales ofrece un nivel de adaptación de protocolos.
TEMA 2.- TRANSMISIÓN DE DATOS (NIVEL FISICO)
CONCEPTOS
El nivel físico define las características eléctricas de la transmisión. Señal : onda electromagnética que se transmite, propaga por un medio de transmisión. Las señales se representa con un voltaje o una intensidad. Los diferentes tipos de señales son:
- Continuas : señal que no tiene saltos temporales. Función del tiempo (señal) continua (sin saltos).
- Discretas : señal que tiene discontinuidades. Dominio temporal : representación de una señal en el tiempo. Dominio frecuencial : representación de una señal en el eje de frecuencias. Esta representación se realiza mediante una transformación ( transformación de Fourier ). Ancho de Banda : de la señal se define como aquellas componentes frecuenciales que contienen la energía de la señal. Si recuperamos estas señales recuperamos la señal. Función de transferencia : función que depende de las frecuencias, esta función da el rango de frecuencias en las cuales oscila un circuito determinado. Transmisión analógica : el receptor recupera con la máxima fidelidad la señal transmitida. El receptor ha de redibujar la misma forma de onda del transmisor. Una señal discreta se podría transmitir con la transmisión analógica, pero hay señales discretas que no. Transmisión digital : esta transmisión define símbolos. El receptor toma decisiones durante un tiempo fijo para decidir que símbolo se ha recibido. En cada símbolo encapsula un número determinado de bits. Velocidad de transmisión (V (^) t ): número de bits que se transmite por unidad de tiempo (por segundo). Se mide en bits por segundo (bps) Velocidad de modulación (V (^) m): número de símbolos que se transmite por segundo. Se mide en baudios. V (^) t = n·V (^) m = V (^) m·log (^) 2M n= # bits ∧ m=# símbolos Tenemos que: V (^) m=1/T (^) simbolo, y que la frecuencia fundamental (la que lleva la mayor parte de la energía de la onda) es: fs=1/T (^) s. i la frecuencia de las señales restantes es fi = i· fs. Donde i es una constante.
fs fs = i·fs
P | dB = 10·log 10 ·
P ref
P
= 10· log 10 ·P donde P (^) ref =1wt
L=P(atenuación)= recib
emit
P
P
≥ 1.^ 10·log L= L (dB) = 10·log^10 r
e
P
P
= (10·log 10 P (^) e ) - (10·log 10 P (^) r )
L(dB)= Pe (dB)-Pr (dB) → P (^) r =Pe -L. De un cable se da la atenuación mediante un parámetro (α) que indica la atenuación del material según su longitud en kilómetros. Ruido : el ruido es una señal no deseada en el medio de transmisión. Un cable aunque no este conectado a ningún aparato, este tiene una señal eléctrica, a esto se le conoce como ruido. Hay diferentes tipos de ruido:
- Impulsivo : ruido influenciado por otros medios, equipos, o otras señales eléctricas (tormenta eléctrica crea el efecto click). Tampoco se debe poner equipos cerca de circuitos de alta tensión, ya que el campo electromagnético es muy grande y esto afecta a la comunicación
- Crosstalk (diafonia) : debido a que en la red de telefónica, los cables están pegados unos a otros, formando un gran cable. Los hilos que forman parte de este cable actúan como receptores y emisores a la vez, y al irradiar los hilos puede haber otros hilos que capten esta irradiación y si esta energía capturada de otro hilo es mayor que la que transmite, es esta la que se recibe al final. En equipos que transmiten y reciben también puede haber estos problemas ya que la entrada y salida de información esta muy cercana. Este tipo de ruidos se puede eliminar mediante circuitos especializados.
- Térmico : este ruido esta asociado al movimiento de los electrones. Estos se agitan con la temperatura y por lo tanto existe una señal eléctrica. La potencia del ruido medida en vatios se la calcula mediante la siguiente fórmula: N(watt) = k · T · BW donde k es la constante de Boltzman=13803⋅ 10 - J/ºK y T la temperatura en ºK La relación señal ruido (SNR o S/N) nos indica como de bueno es un receptor. S indica la sensibilidad del receptor (mínima potencia en el receptor para poder detectar la señal).
S
N
P watts
N
P watts
watts kTBw
r r
S
N
S
dB N watts
10 log 10
La formula de Shanon indica la máxima velocidad a la que se puede transmitir por un medio, tal que la cantidad de errores es mínima (es decir que no nos afecta el propio ruido del cable).
bps
N
S
C
watts
= Capacidad delcanal=Vtmaxima=Bw⋅log 2 1 +
Si superamos C seguro que encontraremos errores. Si se transmite a una velocidad menor o igual a C tendremos un sistema que recupera la señal sin errores.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
Hay dos medios de transmisión:
- Guiados : encapsulan la onda electromagnética. (par de hilos, par trenzado, cable coaxial, fibra optica..)
- No guiados : no encapsulan la onda (radio, infrarrojos, satélite,...)
PAR DE HILOS
Aquí tenemos dos hilos, uno conectado a tierra y otro por el que se transmite. Solo permite una comunicación a muy corta distancia (30-40 metros). La velocidad de transmisión es menos a los kbps.
PAR TRENZADO
Para evitar el ruido que se producía en el caso anterior, trenzan los dos cables y entonces los dos cables cogen a la vez la diafonia y antes solo la cogía el cable de datos. Así se pueden transmitir a distancias mas largas y a velocidades anteriores. El EIA 568-A estructuro este cable y así se consiguió la mayor velocidad de transmisión. Definió diferentes categorías:
- UTP-3 → 16 Mbps
- UTP-4 → 20 Mbps
- UTP-5 → 100 Mbps Todos pueden transmitir a una distancia de 100 metros. Este sistema es el mas utilizado.
COAXIAL
Se pone un hilo central protegido por un dieléctrico y este por una malla, así se aísla el hilo central de las interferencias del exterior. El dieléctrico o refracta o refleja las ondas del exterior. La distancia máxima de transmisión es de 500 metros (aunque podría llegar a 1 Km.) a una velocidad de 100 Mbps.
FIBRA ÓPTICA
Funciona con leds o láseres que emiten un haz de luz dentro de un cable fino. La única interferencia que podría haber seria la de la luz y para evitar esto el cable se encapsula con una capa opaca. No tiene ruido térmico y la longitud de transmisión puede ser muy grande al igual que la velocidad, el único inconveniente es que esta tecnología es muy cara.
CODIFICACIÓN DEL CANAL
El cable transmite señales y no bits, por lo tanto se ha de codificar los bits en diferentes señales. Hay so tipos de señales:
- Unipolares : todos los elementos de la señal (símbolos) o son positivos o negativos. Solo se transmite un bit por símbolo.
- Polares : los símbolos pueden ser positivos o negativos o 0.
Existen dos tipos de categorías de señales polares:
- Polares con retorno a cero: en un tiempo de símbolo la señal eléctrica tiene que volver a cero y quedarse un tiempo:
- Polares sin retorno a cero: durante el tiempo de símbolo no vuelve a cero.
+v 1 → 0 -v 1 → 0 +v 2 → 1 -v 2 → 1
+v (^1) +v 1 → 0 -v 1 → 0 +v^2 +v 2 → 1 -v 2 → 1
+v 1 → 1 +v 1 → 1 -v 2 → 0 0 v → 0
+v 1
+v 2
+v 1
0 v
+v (^1)
+v 2
+v (^1)
+v 2
a las frecuencias adecuadas para la transmisión analógica, a este proceso se le denomina modularización. Este traslado de frecuencias se puede conseguir multiplicando la frecuencia inicial por una señal sinusoide. El receptor recupera la señal trasladando la frecuencia que viaja, hasta llevarla cerca de las frecuencias nulas.
TÉCNICAS DE MODULACIONES
- ASK (Amplitud Sihfted key): esta técnica codifica la señal según la amplitud. Esta técnica hace que la señal se pueda atenuar y por lo tanto confirmar cuando hay un 1 por un cero o viceversa. Se puede utilizar con fibra-optica la cual tiene una atenuación muy baja.
- FSK (Frequency Shifted Key): esta técnica distingue los niveles según la frecuencia que encuentre. Esta técnica tiene como desventaja que se tiene centrar en dos frecuencias diferentes y por lo tanto no se aprovecha todo el ancho de banda. Se utilizaba en módem de baja velocidad.
- PSK (Phase Shifted Key): la modulación se hace según la fase de la onda. Esta técnica sufre atenuación pero no tiene el problema de la técnica ASK. Puede utilizar todo el ancho de banda del canal, pero si existen bobinas en el camino estas hacen que se invierta la señal.
1 0 0 1 1 0 1 0 →A^0
1 →A 1
Poco utilizada Mucha atenuación
A 1 sen·(2π·f·t+ϕ) → si 1 f, ϕ son constantes A 2 sen·(2π·f·t+ϕ) → si 0
s(t)=
0 →f 0 1 →f 1
Modems de baja velocidad (300-1200)
A·sen·(2π·f 1 ·t+ϕ) → si 1 A, ϕ son constantes i varia A (^) · sen·(2π·f2·t+ϕ) → si 0 la frecuencia
s(t)=
A·sen·(2π·f·t+ϕ1) → si 1 A, f son constantes i varia A (^) · sen·(2π·f·t+ϕ 2 ) → si 0 la fase
s(t)=
Φ0=0º Φ1=180º
- PSK-diferencial: con esta técnica se soluciona el problema de la inversión del señal. Esta técnica lo que hace es sumar una fase a la frecuencia actual, cuando se cambia de símbolo.
También se puede modular señales multinivel con este método: ϕ 11 = 0º → 11 ϕ 10 =90º → 10 ϕ 01 =180º → 01 ϕ 00 =270º^ → 00 Estas técnicas se pueden combinar para obtener mas símbolos y por lo tanto ir mas rápido. Pero esto tiene un limite por el hardware, y por lo tanto existe un límite de velocidad.
DIGITALIZACIÓN
Nosotros transmitimos en digital y la RTC inicialmente era totalmente analógica, actualmente tiene una parte digital (solo es analógico el proceso de recepción y el emisor). Por lo tanto la señal se ha de digitalizar para poder comunicarse con el resto de la RTC.
PAM: Pulse Amplitud Modultaion SAMPLER: muestreador. El circuito va tomando muestras espaciadas TM y cada muestra tiene su amplitud. Estas señales pasan por un cuantificador que lo que hace es asignar n bits a cada muestra. Se mira cada muestra y según esta tendrá unos determinados bits, y estos bits se codifican según unos de los métodos de codificación del canal. T (^) m = Intervalo a que se toman las muestras = 1/fM. Cuantificador de niveles : n bits/muestra ⇒ 2 n^ niveles.
Teorema de muestreo de Nyquist : f
T
m Bw
m
V (^) t =fM·n (N es el numero de simbolos) Ejemplo : Bw = 4KHz, 8 bits/muestra. fm = 2⋅4KHz = 8000 muestras/seg V (^) t = 8000 muestras/seg⋅8 bits/muestra = 64000 bps
MULTIPLEXACIÓN
Tenemos N canales y cada canal con su determinada velocidad de transmisión, y su ancho de banda. Si queremos transmitir por el canal necesitaríamos N cables y esto es caro. Es mas barato que solo haya una línea de comunicación entre dos puntos, y por lo tanto se han de juntar los canales en una sola línea, esta unión de canales la realizar la multiplexación.
Hay diferentes formas de realizar esta multiplexación:
Este seria un PSK-4, es decir un PSK con 4 símbolos: Ejemplo: PSK-4 (4 fases) ⇒ V (^) t =2⋅V (^) m
PAM Sampler
Quantificador de nivells
Codificador
enlace
canal 1
canalN
Bw (^) enllaç >> Bw (^) canals o Vtenllaç >> Vtcanals
MODOS DE COMUNICACIÓN
Existen tres modos de comunicación:
- Simplex : la información solo va en un sentido (la señal de un medidor de temperatura).
- Half Duplex (HDX) : la comunicación se puede realizar en los dos sentidos pero no al mismo tiempo.
- Full Duplex (FDX) : la comunicación se puede realizar en ambos sentidos al mismo tiempo. No puede haber un solo par de hilos, sino que se necesitan dos pares de hilos (uno para cada sentido de la comunicación). No necesita invertir los circuitos para poder recibir o transmitir. Si la señal es analógica se podría utilizar un solo par de hilos ya que se puede utilizar diferentes frecuencias para las comunicaciones en los diferentes sentidos.
MODOS DE TRANSMISIÓN
Existen dos modos de transmisión:
- Asincrono : orientado a carácter: Se envía un carácter por trama, normalmente, si se envían mas caracteres la eficiencia disminuye.
- Sincrono : puede ser orientado a carácter o orientado a bit La comunicación del nivel de enlace al nivel físico se realiza mediante tramas, y estas pueden ser de caracteres o de bits (en cuyo caso no se distingue ninguna codificación). Independientemente de la transmisión, existen dos tipos de sincronismo:
- Sincronismo de reloj : (bit) esta sincronización intenta recuperar todos los bits.
- Sincronismo de carácter : si tenemos un modo de transmisión orientado a carácter el nivel físico tiene que detectar cual es la frontera entre caracteres.
SINCRONISMO DE RELOJ
Asincrono
- Se transmite con codificaciones de canal sencillas (NRZ), se utilizan para una comunicación a poca distancia entre equipos.
- Definen un estado de reposo, que será el estado convencional (todos unos). De esta forma en el estado de reposo (cuando nadie transmite) se ven V voltios.
- Tenemos que decidir cuando se toma una muestra de reloj. El sincronismo de reloj ha de diferenciar si tenemos un uno o un cero, para ello toma una muestra de la información que se transmite en medio del bit. En el sincronismo de reloj con una transmisión asincrona los relojes de la transmisión y de la recepción son independientes.
feloj = N·vt → T (^) reloj =1/freloj =1/V·v (^) t v (^) t =1/T (^) b → T (^) reloj =T (^) b/N → Tb =N·T (^) reloj T (^) b = tiempo de bit N = numero de pulsos del reloj por bit. El inicio de T (^) b no tiene porque coincidir con el Treloj. Lo que nos interesa es que la N sea grande (mayor que 16).
A B
Rx tr Tx
T (^) r : tiempo que tarda un equipo en cambiar de ser transmisor a ser receptor y viceversa ( tiempo de inversión de circuitos ). Este tiempo es aproximado al tiempo de propagación.
Tx →
Rx → reloj →
Tenemos que diferenciar cuando empieza y acaba el carácter, pero la línea cuando no transmite está en reposo, es decir, como si se indicara que tenemos un uno, y si al comenzar una transmisión el primer carácter empieza por un bit uno no se sabría cuando empieza el carácter ni la transmisión. Para solucionar esto se añade el bit de start.
- Bit start : facilita el sincronismo de carácter (un flanco de subida y además indica cuando empieza el sincronismo de bit.
Si la línea de reposo es cero el bit de start tendrá que ser uno, y si el estado de reposo es uno el bit de start será cero. Cuando termina el carácter (el ultimo bit del carácter) la línea se mantiene un cierto tiempo T en estado de reposo (1, 1.5, 2 T (^) b ) para distinguir cuando se ha llegado al final del carácter. Esta sincronización no es buena ya que el reloj de recepción se puede ir desfasando y llegar un momento en confundir un uno por un cero o viceversa. Se puede observar en el siguiente ejemplo:
De esto se deduce que el sincronismo se ha de hacer por cada carácter, y por lo tanto no es muy eficiente.
Sincrono
- Las codificaciones de canal son mas complejas (Manchester).
- El reloj del receptor está sincronizado con el de transmisión.
- La frecuencia del reloj es 32·vt (32 pulsos por bit) y utilizan un circuito DPLL (Digital Phase Lock Loop), que persigue la fase del reloj y intenta mantener el sincronismo. La codificación Manchester cambia siempre de estado (es decir siempre hay transiciones). En cada transición el reloj cuenta 32 pulsos y si se pasa o se queda corto el circuito mencionado anteriormente totaliza el numero de pulsos hasta 32.
SINCRONISMO DE CARACTER
Si el modo de transmisión es orientado a carácter se necesita el sincronismo de carácter. Este sincronismo consiste en que el transistor introduce dos caracteres al principio del carácter que nos interesa. Transmisor SYN SYN es un carácter de sincronismo. La técnica scrambler provoca las transiciones multiplicando la información por alguna constante.
Bit de start
Estado de reposo
Bit de start
V (^) t = 100 Kbps T (^) b =1/V (^) t = 100 μs Reloj Rx → desplazamiento de 7% 8 bits por caracter
Bit 1
Bit 2
Bit 3
Bit 4
Bit 5
Bit 6
Bit 7
Bit 8
start
100 200 300 400 500 600 700 800
Bit stop 0 93 186 279 372 465 558 651 744
Dos muestras del mismo bit
- Feedback Error Control: esta técnica solo detecta errores, y por lo tanto una vez detectado se ha de realizar un control de flujo (volver ha enviar la información, es decir, la trama). Los dos sistemas se basan en la distancia hamming, que define el mínimo número de bits diferentes entre cualquier palabra de código. Si la distancia es d entonces se pueden detectar n+1 errores. 0000 0011 1100 1111 Para poder corregir un error se ha de cumplir que la distancia hamming sea d= 2n+1 y así se pueden corregir n errores.
PARIDAD
Esta técnica añade un bit de paridad a la palabra. La paridad puede ser par o impar:
- Paridad par: la suma de unos tiene que ser par: 1011101 1
- Paridad impar: la suma de unos tiene que ser impar: 1011101 0 Esta técnica solo sirve para detectar un error.
BLOCK SUN CHECK (LRC)
Longitudinal Redundancy Check Se van transmitiendo caracteres con su propia paridad y al final se pone un caracter de paridades ( Block Check Character- BCC ). Se mira la paridad en sentido horizontal (paridad de un caracter) y en sentido vertical para formar el BCC. p p p BCC p
bit paridad C (^1) → 1011101 1 →par C (^2) → 0110101 0 C (^3) → 0001111 0 C (^4) → 1110110 1 BCC (^) → 1101110 1 ↓ impar Este sistema detecta mas de un bit erroneo dentro de un carácter, aunque hay errores que no se pueden detectar. El Checksun es otra técnica de detección de errores per es utilizado en TCP y IP. Lo que hace es sumar palabras de 16 bits en complemento a uno.
CRC: CYCLIC REDUNDANCY CHECK
Esta técnica es utilizada en redes LAN. Se basa en códigos polinominales, ya no tenemos caracteres, sino una secuencia de bits. BER : Bit Error Rate, probabilidad de que un bit sea erróneo (P (^) b), este parámetro depende del medio, ruido, etc. A partir de Pb podemos saber la probabilidad de que una trama sea errónea o no (Pf). Si tenemos una trama de L bits se puede deducir lo siguiente: P (^) f =1- (1-Pb )L^ ≈ L·Pb si L·Pb << 1 (1-Pb ) (^) → Probabilidad de trama. Si la longitud de trama L es muy grande entonces (1-P (^) b)L^ tiende a cero y por lo tanto la P (^) f de trama tenderá a uno, y por lo tanto casi siempre se producirá un error. En CRC se define la secuencia de bits a transmitir como un polinomio: M(x) = Sk-1 xk-1^ + Sk-2 x k-2^ + .... + S (^) 1x + S (^0) Donde la k representa el numero de bits que contiene datos. Estos k bits de datos se pueden representar por un polinomio de grado k-1.
d=2 (^) d= d=4 (^) d=n+1 n errores que se pueden detectar
S (^) j =0 si Tx= S (^) j =1 si Tx= Para calcular el CRC se necesita un polinomio generador (G(x), el grado de este polinomio tiene que ser L donde L es el número de bit del CRC) con el que se realizan las siguientes operaciones para calcular el CRC y para recuperar la secuencia de bits:
G x
M x x
CRC resto
L
G x
M x CRC
Ejemplo: datos: 11100110 k=8 bits CRC= 4 bits = L M(x)= x^7 +x^6 +x^5 +x^2 +x G(x)= x 4 +x^3 +1 escogido al azar. M(x)·x 4 =x^11 +x 10 +x 9 +x 6 +x 5 x 11 +x^10 +x 9 +x 6 +x 5 | x^4 +x 3 +1 _ x 11 +x^10 +x 7 x 7 +x 5 +x 4 +x 2 +x x 9 +x 7 +x 6 +x 5 x 9 +x 8 +x 5 x 8 +x 7 +x 6 x^8 +x 7 +x 4 x 6 +x 4 x 6 +x 5 +x 2 x 5 +x^4 +x^2 x 5 +x^4 +x x 2 +x Con un G(x) bien escogido se pueden detectar:
- errores de un solo bit.
- errores de un número impar de bits.
- dos bits erróneos.
- ráfagas de tamaño menor que k bits.
- algunas ráfagas de tamaño mayor que k. Las ráfagas son el número de bits que hay entre bits erróneos: 11001100 ráfaga = 6. Un G(x) es el CRC-CCITT de 16 bits = x 16 +x^15 +x 2 +1.
CONTROL DE ERRORES
Una vez detectado un error se puede realizar:
- Echo checking: se transmite y se recibe lo que se ha enviado.
- ARQ’s (automartic Repeat Request): el receptor al recibir los errores pide que se le envíe otra vez la información automáticamente. Existen dos tipos de ARQ’s:
- Idle-RQ : la técnica se llama Stop&Wait. Se espera respuesta de si lo que se ha enviado es correcto ono.
- Continuos-RQ : tenemos la selective Repeat (se envía solo la información que ha sido errónea) y Go_bakc_N (envía toda la información otra vez).
STOP&WAIT
Se definen dos tipus de tramas:
- Ik = trama de información.
- Tramas de reconocimiento: estas tramas pueden ser ACK (acknowledge, reconocimiento positivo) o NACK (NON-ACK, reconocimiento negativo). Estas tramas son de pocos caracteres, entre 3 i 4 caracteres.
x2+x → L= 4 bits → 0110 11100110 0110 Datos CRC
