Sistemas de Transporte de Datos (9186) Ingeniería en Informática (plan 2001) Bloque I. Dispositivos para la transmisión de datos Francisco Andrés Candelas Herías Santiago Puente Méndez Grupo p de Innovación Educativa en Automática © 2009 GITE – IEA I. Dispositivos para la transmisión de datos 1. 2. 3. 4. Elementos en la transmisión de datos. Normas de interfaz DTE-DCE estándar. Normativas de modulación y pprogramación g de módems. Arquitecturas de multiplexado de señales. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 2 I-1. Elementos en la Transmisión de Datos 3 Conceptos básicos. Necesidad de normativas. Elementos en la comunicación entre dos equipos. q p Interconexión de equipos con LANs o WANs. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-1. Elementos en la Transmisión de Datos 4 Conceptos básicos Para comunicar equipos de una forma compatible se requiere definir y especificar muy bien todos los aspectos de la comunicación. à à à à Tipo dde cableado, Ti bl d ttopología… l í Interfaces de conexión, niveles de tensión y corrientes… Niveles de la arquitectura, servicios que ofrecen los niveles… Protocolos de los distintos niveles, formatos de los paquetes y tramas (PDU)… En STD estudiaremos tecnologías concretas, viendo las especificaciones de cada una de ellas para los niveles en las que definen definen. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-1. Elementos en la Transmisión de Datos 5 Necesidad de normativas Hay organizaciones que se encargan de documentar las especificaciones de las tecnologías de éxito o compartidas por grupos de fabricantes: à à à à à à ISO. International Standards Organization. ITU-T. International Telecommunication Union, Telecommunication Standardization Sector (anteriormente CCITT). ETSI. European Telecommunications Standards Institute. IEEE. Institute of Electrical and Electronic Engineers. EIA. Electronic Industries Alliance. ANSI. American National Standards Institute (representante del OSI en EE.UU.) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-1. Elementos en la Transmisión de Datos Necesidad de normativas También todos los aspectos de Internet están bien definidos: à à IAB. Internet Architecture Board. IETF. IETF Internet I t t Engineering E i i Task T k Force. F IRTF. Internet Researching Task Force. W3. World Wide Web Consortium. Además hay consorcios para tecnologías específicas: à à à à à IP/MPLS Forum (anteriormente ATM Forum). Gigabit Ethernet Alliance. Wi Fi Alliance Wi-Fi Alliance. DSL Forum. DVB-DAVIC. Digital Video Broadcasting - Digital Audio Visual Council. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 6 I-1. Elementos en la Transmisión de Datos 7 Necesidad de normativas Estas organizaciones crean normativas sobre diferentes tecnologías, que luego venden a los fabricantes. Los L ffabricantes b i t ddeben b seguiri llas normativas ti sii quieren i hhacer productos compatibles. Normalmente, las normativas van por detrás de las tecnologías más recientes. En STD estudiaremos tecnologías normalizadas o que están en proceso de normalización. En el Campus Virtual hay enlaces a organizaciones. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-1. Elementos en la Transmisión de Datos 8 Elementos en la comunicación entre dos equipos Elementos básicos en la comunicación entre dos equipos: Nivel físico DTE DCE Interfaz DTE-DCE DCE Medio físico de transmisión DTE Interfaz DTE-DCE DTE: Data Terminal Equipment. Equipment Equipo inteligente (computador) que envía y recibe datos. DCE: Data Circuit-Terminating Equipment. Adecua los datos a las señales adecuadas al medio físico. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-1. Elementos en la Transmisión de Datos 9 Elementos en la comunicación entre dos equipos Los medios físicos pueden ser de diferentes tipos, y requerir diferentes tipos de señales. Confinados Medios físicos No confinados Cables eléctricos Cables de fibra óptica Radio Luz Un medio físico se caracteriza principalmente por su ancho de b d que lilimita banda, i lla velocidad l id d dde transmisión: i ió Vm ≤ 2·B Vt ≤ Vm · N Vm = pulsos por segundo (baudios) Vt = bits por segundo (bps) B = Ancho de banda (Hz) N = Número de bits por baudio I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-1. Elementos en la Transmisión de Datos Interconexión de equipos con LANs o WANs Se pueden establecer distintos tipos de redes…. à à à Conexión directa entre dos equipos muy próximos. R d LAN: Redes LAN conexión ió entre t síí de d varios i equipos i cercanos. Redes WAN: conexión entre un par de equipos separados por grandes distancias. Conexión directa entre dos equipos. à Cables cruzados o de “módem nulo”. Protocolo punto a punto. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 10 I-1. Elementos en la Transmisión de Datos 11 Interconexión de equipos con LANs o WANs Redes LAN: à à à à Topología bien definida (bus, anillo, estrella …). M di fífísico Medio i compartido. tid Medio físico privado y de calidad. Se pueden compartir muchos recursos. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-1. Elementos en la Transmisión de Datos 12 Interconexión de equipos con LANs o WANs Redes WAN: à à à Medios físicos alquilados a un proveedor. M di dde calidad Medios lid d media di o baja b j ((para ell usuario i fifinal). l) Pueden conectar… Un usuario con un ISP (Proveedor de Servicios de Internet). Dos usuarios distantes entre si. Un usuario con una LAN distante. Dos LANs distantes entre sí. Acceso a WAN DTE DCE (módem) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Servicios WAN Nodos de conmutación Servidor del ISP I-1. Elementos en la Transmisión de Datos 13 Otros tipos: Redes PAN (Personal Area Network): à à à à Distancias muy pequeñas. P comunicar Para i periféricos ifé i con equipos i principales, i i l o dispositivos móviles cercanos. El medio típico son las ondas de radio. Un ejemplo: Bluetooth. Redes MAN (Metropolitan Area Network): à à à Tecnología similar a una LAN, pero abarcan mayores ddistancias sta c as (dece (decenas as de Km). ) Un ejemplo: redes de TV + datos por cable. Los medios típicos son la fibra óptica y el cable coaxial. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I. Dispositivos para la transmisión de datos 1. 2. 3. 4. Elementos en la transmisión de datos. Normas de interfaz DTE-DCE estándar. Normativas de modulación y pprogramación g de módems. Arquitecturas de multiplexado de señales. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 14 I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 15 Introducción. Interfaces síncronas y asíncronas. Interfaces balanceadas o diferenciales. Interfaz EIA RS-232-C/D. Interfaz V.35. Interfaz HSSI. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 16 Introducción Las interfaces DTE-DCE se caracterizan por: à à à Una transmisión serie de los bits de datos. U transmisión Una t i ió sencilla ill en bbanda d bbase. Dos grupos de señales, para enviar y recibir a la vez. El emisor debe enviar al receptor dos cosas: à à Los pulsos con los bits de datos. Señales que indican donde están los bits de datos (reloj de bit). Señales S ñ l d de d datos t y reloj de bit DTE I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Señales de datos y reloj de bit DCE I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 17 Interfaces síncronas y asíncronas Formas de indicar donde están los bits: à Comunicación síncrona con reloj de bit y datos en líneas diferentes. Se S envía í señal ñ l con ell reloj l j dde bit bit. Habitual en los interfaces DTE-DCE actuales. Emisor Receptor 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 Datos t Reloj de bit t Datos t Reloj de bit t Línea de datos Línea de reloj I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 18 Interfaces síncronas y asíncronas. Formas de indicar donde están los bits: à Comunicación síncrona con reloj de bit junto con los datos. Se S envía í señal ñ l con ell reloj l j dde bit bit. Más usado en las LAN que en interfaces DTE-DCE. Emisor Receptor 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 Datos t Reloj de bit t I. Dispositivos para la Transmisión de Datos datos + reloj Datos t Reloj de bit t I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 19 Interfaces síncronas y asíncronas Formas de indicar donde están los bits: à Comunicación asíncrona. No N se envía í la l señal ñ l dde reloj l j dde bit bit. Se envía un pulso de sincronización cada cierto número de bits. Usada en interfaces DTE-DCE sencillas pero lentas. Emisor Receptor Inicio 1 0 0 1 1 Fin Inicio 1 0 0 1 1 t Datos 5 bits Datos Trama Fin Datos t Reloj de bit t 5 bits I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 20 Interfaces síncronas y asíncronas Codificaciones más empleadas en interfaces DTE-DCE: 1 0 NRZ NRZ bipolar 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 t t NRZI t RZ t RZ bipolar t I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 21 Interfaces síncronas y asíncronas Otras codificaciones: 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 AMI t Manchester t M h t Machester Diferencial t I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 22 Interfaces balanceadas o diferenciales Transmisión se de señales con referencia común. à à Requiere menos líneas en el cable. S ibl all ruido Sensible id e iinterferencias t f i entre t lílíneas; velocidad l id d lilimitada. it d +V / -V '0' '1' '0' Señales internas con referencia común '1' '0' Equipo 1 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Líneas de transmisión con referencia común '1' Señales internas con referencia común Línea de referencia común Equipo 2 I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 23 Interfaces balanceadas o diferenciales Transmisión balanceada o diferencial. à à Requiere dos líneas para cada señal. Má iinmune all ruido; Más id permite it velocidades l id d altas. lt +V +V RT -V '0' -V '1' Señales internas con referencia común '0' '0' '1' +V +V '1' Señales internas con referencia común RT -V Equipo 1 -V Líneas de transmisión diferenciales sobre pares de hilos trenzados Equipo 2 RT: Resistencia terminal. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 24 Interfaz EIA RS-232-C/D También normalizada como la norma ITU V.24. Es una normativa bastante vieja: la versión D es de los años 80. Ha sido la interfaz DTE-DCE (ordenador-módem) por excelencia. El SO representa la interfaz como puerto serie “COMx” (MS. Windows) o “/dev/ttySx” (Linux). Con los módems actuales internos o con otros interfaces (USB, IrDA, Bluetooth), el SO emula el puerto serie. Se sigue utilizando en bastantes aplicaciones aplicaciones. También sirve para realizar conexiones DTE-DTE. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 25 Interfaz EIA RS-232-C/D Especificaciones generales: à E Especificaciones ifi i mecánicas: á i à à à Conector DB25, macho en DTE y DCE, y hembra en el cable. Se definen 24 señales dentro del conector. Hoy se usa mucho un conector simplificado DB9. Especificaciones eléctricas: à à Vtmax = 20Kbps para 15m. Niveles de los bits: -3V a -15V para “1”, 3V a 15V para ”0”. Señales de referencia común. Especificaciones de funcionamiento: à à 4 circuitos: datos, reloj, control de interfaz y referencia. 2 modos: síncrono y asíncrono (el habitual). I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 26 Interfaz EIA RS-232-C/D Conector estándar DB25. Secondary Transmitted Data 14 DCE Transmitted Signal Element Timing 15 Secondary Received Data 16 Received Signal Element Timing 17 Local Loop Back 18 Secondary Request to Send 19 Data Terminal Ready 20 Signal Quality Detector 21 Ring Indicator 22 Data Signal rate Selector 23 DTE Transmitted Signal Element Timing 24 Test Mode 25 C Conector t DB9. DB9 Data Set Ready 6 Request to Send 7 Clear To Send 8 Ring Indicator 9 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 1 Carrier Detect 2 Received Data 3 Transmitted Data 4 Data Terminal Ready 5 Tierra 1 Protective Ground (Shield ) 2 Transmitted Data 3 Received Data 4 Request To Send 5 Clear To Send 6 Data Set Ready 7 Signal Ground 8 Carrier Detect 9 Positive DC Test Voltage 10 Negative DC Test Voltage 11 (No utilizado) 12 Secondary Data Carrier Detect 13 Secondary Clear To Send I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar G N D Nº PIN Circuito CCITT 1 7 AA AB 101 102 Protective Ground (Shield) Signal Ground/Common Return 2 3 BA BB 103 104 Transmitted Data Received Data 4 5 6 20 22 8 21 23 23 CA CB CC CD CE CF RL/CG CH CI 105 106 107 108.2 125 109 110 111 112 Request to Send Clear to Send Data Set Ready (DCE Ready) Data Terminal Ready (DTE Ready) Ring Indicator Received Line Signal Detector Remote Loopback/Signal Quality Detector Data Signal Rate Selector (DTE) Data Signal Rate Selector (DCE) 24 15 17 DA DB DC 113 114 115 Transmitter Signal Element Timing (DTE) Transmitter Signal Element Timing (DCE) Receiver Signal Element Timing (DCE) 14 16 SBA SBB 118 119 Secondary Transmitted Data Secondary Received Data 19 13 12 SCA SCB SCF 120 121 122 Secondary Request to Send Secondary Clear to Send Secondary Received Line Signal Detector 8 - - Reserved for Testing 9 - - Reserved for Testing Descripción 18 LL Local loopback 25 TM Test Mode 27 Datos Desde DCE Control A DCE Tiempo Desde DCE A DCE X X X X X X X X X Desde DCE Test A DCE Desde DCE A DCE X X X X X X X X X X X X X X X X I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 28 Interfaz EIA RS-232-C/D Señales en modo asíncrono. 1 - Chasis Circuito eléctrico 7 - GND 2 - TD Circuito de transmisión DTE V 4 - RTS 5 - CTS 8 - CD Ejemplo de una trama asíncrona (líneas TD y RD) Circuito de recepción 3 - RD 6 - DSR 10 0 t -10 Bit 1 Start 0 0 1 0 0 1 Bits de datos 0 P Bits (1) Stop I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Circuito de control 20 - DTR 22 - RI DCE (Módem) I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 29 Interfaz EIA RS-232-C/D Ejemplo de transferencia bidireccional no simultánea (1). RS 232 / V.24 Red telefónica DTR on RS 232 / V.24 DTR on DSR on Establecimiento de la conexión DSR on RI on CD on CTS on TxD Datos RxD RTS off Portadora desactivada CD off RTS on CTS off Portadora activada TxD Datos DCE IIntercambio t bi d de datos CD on CTS on DTE que llama Establecimiento de la conexión RTS on Portadora activada RxD DCE DTE llamado I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 30 Interfaz EIA RS-232-C/D Ejemplo de transferencia bidireccional no simultánea (2). RS 232 / V.24 Red telefónica RS 232 / V.24 Portadora desactivada RTS off CTS off CD off DTR off DTR off DSR off DSR off DTE que llama DCE I. Dispositivos para la Transmisión de Datos DCE Liberación de la conexión DTE llamado I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 31 Interfaz EIA RS-232-C/D Conexión básica con 3 cables. à à à No usa control hardware del interfaz (RST, CTS….). S puede Se d utilizar tili un control t l software ft (Xon-Xoff). (X X ff) Funcionamiento asíncrono. DTE DCE 2 - TD 3 - RD 7 - GND I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 32 Interfaz EIA RS-232-C/D Cable cruzado o de módem nulo básico. DTE TD DCE DCE RD RD GND DTE DTE TD GND Red telefónica TD TD RD RD GND I. Dispositivos para la Transmisión de Datos GND DTE I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 33 Interfaz EIA RS-232-C/D Ejemplo de cable cruzado asíncrono completo (hay otras variantes): TD DTE TD RD RD DTR DTR DSR DSR RI RI RTS RTS CTS CTS CD CD GND GND DTE I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 34 Interfaz ITU V.35 Diseñada para conectar un DTE con módem síncrono de banda ancha. Similar Si il a lla RS RS-232, 232 pero solo l con líneas lí básicas. bá i Funciona en modo síncrono, con señales de reloj de bit. Las señales de datos y reloj son balanceadas. Velocidades más altas que RS-232: 20Kbps a Mbps. Formalmente define un cable con conector DB34 y otro DB25, pero se suelen usar dos DB25 DB25. Ejemplo: en el laboratorio 24 de la EPS las conexiones entre routers son enlaces V.35 en módem nulo a 4Mbps, con nivel de enlace PPP. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 35 Interfaz ITU V.35 Señales (1). Denominación DB-25 M.34 1 A ITU Nombre del circuito Tipo p Sentido Protective Ground (Chasis) Ref. Request to Send (RTS) Control DTE a DCE DCE a DTE 2 3 4 C 105 5 6 E 107 Data Set Ready (DSR) Control 7 B 102 Signal Ground (GND) Ref. 8 F 109 Data Channel Received Line Signal Detector (CD) Control DCE a DTE 9 P 103 Transmitted Data A (TxD) Datos DTE a DCE 10 S 103 Transmitted Data B (TxD) Datos DTE a DCE 11 R 104 Received Data A (RxD) Datos DCE a DTE 12 T 104 Received Data B (RxD) Datos DCE a DTE 13 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 36 Interfaz ITU V.35 Señales (2). Denominación Nombre del circuito Tipo Sentido 115 Receiver Signal Element Timing A Reloj DCE a DTE X 115 Receiver Signal Element Timing B Reloj DCE a DTE 18 U 113 Transmitter Signal Element Timing DTE A Reloj DTE a DCE 19 W 113 Transmitter Signal Element Timing DTE B Reloj DTE a DCE 20 H 108.2 Data Terminal Ready (DTR) Control DTE a DCE DTE a DCE DB 25 DB-25 M 34 M.34 ITU 14 V 15 16 17 21 141 Local Loopback (LL) Test 22 J 125 Calling Indicator (RI) Control DCE a DTE 23 Y 114 Transmitter Signal Element Timing A Reloj DCE a DTE a 114 Transmitter Signal Element Timing B Reloj DCE a DTE 24 25 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 37 Interfaz ITU V.35 Hardware V.35. Cable estándar DB34 – DB25 Tarjeta serie inteligente multipuerto: RS-232C-25pin / V.35-34pin / RS449-RS422 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 38 Interfaz ITU V.35 Cable cruzado o módem nulo con señales diferenciales. DTE TD A TD A TD B RD A TD B RD B RD B GND I. Dispositivos para la Transmisión de Datos RD A GND DTE I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 39 Interfaz ITU V.35 Cable cruzado o módem nulo. 1 Protective GND Protective GND 1 9 Transmitted Data (A) Received Data (A) 11 10 T Transmitted itt d D Data t (B) R Received i dD Data t (B) 12 11 Received Data (A) Transmitted Data (A) 9 12 Received Data (B) Transmitted Data (B) 10 18 Transmitter Signal Element Timing (A) DTE 19 Transmitter Signal Element Timing (B) Receiver Signal Element Timing (A) 14 Receiver Signal Element Timing (B) 16 14 Receiver Signal Element Timing (A) Transmitter Signal Element Timing (A) 23 16 Receiver Signal Element Timing (B) Transmitter Signal Element Timing (B) 25 23 Transmitter Signal Element Timing (A) Transmitter Signal Element Timing (A) 18 25 Transmitter Signal Element Timing (B) Transmitter Signal Element Timing (B) 19 20 Data Terminal Ready DTE Data Channel Received Line Signal Detector (CD) 8 8 Data Channel Received Line Signal Detector (CD) 7 Signal Ground Data Terminal Ready 20 Signal Ground 7 4 Request to Send Data Set Ready 6 6 Data Set Ready Request to Send 4 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar 40 Interfaz HSSI High Speed Serial Interface: Vtmax = 52Mbps para 15m. Desarrollado por un consorcio de empresas, y normalizado por ANSI, EIA y ITU ITU. Conectores de 50 pines, tipo SCSI-II. Señales balanceadas con tecnología ECL, y cables de pares trenzados blindados. Interfaz síncrona. Circuitos de datos datos, reloj y control básico básico. Para módems de banda ancha e interconexión de equipos o de LANs. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar Interfaz HSSI Circuitos y conectores. 41 Pines Nomeclatura Circuito 1,26 SG Referencia de señales Sentido - 2,27 TR Reloj de recepción DCE→DTE 3,28 CA DCE Disponible DCE→DTE 4 29 4,29 RD Recepción de datos DCE→DTE 5,30 LC Circuito Loopback C DCE→DTE 6,31 ST Reloj de transmisión DCE→DTE 7,32 SG Referencia de señales - 8,33 TA DTE disponible DTE→DCE 9,34 TT Reloj de terminal DTE→DCE 10,35 LA Circuito Loopback A DTE→DCE 11,36 SD Envío de datos DTE→DCE 12,37 LA Circuito Loopback B DTE→DCE 13,38 SG Referencia de señales - 14-18,39-43 5 Auxiliar hacia el DCE DTE→DCE 19,44 SG Referencia de señales - 20-24,45-49 5 Auxiliar desde el DCE DCE→DTE 25,50 SG Referencia de señales - I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-2. Normas de Interfaz DTE-DCE Estándar Interfaz HSSI Módem nulo. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Pines 2,27 42 Circuito Reloj de recepción Pines Circuito 9,34 Reloj de terminal DTE disponible 3,28 DCE Disponible 8,33 4,29 Recepción de datos 11,36 Envío de datos 5,30 30 Ci i Loopback Circuito b kC 10 3 10,35 Ci i Loopback Circuito b kA 6,31 Reloj de transmisión 6,31 Reloj de transmisión 8,33 DTE disponible 3,28 DCE Disponible 9,34 Reloj de terminal 2,27 Reloj de recepción 10,35 Circuito Loopback A 5,30 Circuito Loopback C 11,36 Envío de datos 4,29 Recepción de datos 12,37 Circuito Loopback B Sin conectar 12,37 Circuito Loopback B 1,26, 7,32, , , 13,38, 19,44, 25,50 Referencia de señales 1,26, 7,32, , , 13,38, 19,44, 25,50 Referencia de señales 14-18, 20-24, 39-43, 45-49 Sin conectar 14-18, 20-24, 39-43, 45-49 Sin conectar Sin conectar I. Dispositivos para la transmisión de datos 1. 2. 3. 4. 43 Elementos en la transmisión de datos. Normas de interfaz DTE-DCE estándar. Normativas de modulación y pprogramación g de módems. Arquitecturas de multiplexado de señales. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems Necesidad de modulación. Técnicas de modulación para señales digitales. Normativa de módems telefónicos. Programación mediante comandos AT (Hayes). Comandos AT para dispositivos GSM. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 44 I-3. Normativas de modulación y programación de módems 45 Necesidad de modulación. La modulación permite adaptar las señales digitales a señales analógicas adecuadas al medio de transmisión. C la Con l modulación d l ió se pretende t d aprovechar h all máximo á i ell ancho h dde banda del medio de transmisión. Portadora p(t) Medio físico Modulada x(t) Modulador Moduladora m(t) Moduladora m(t) Demodulador Portadora p(t) p(t) T f ϕ Vp Vp p(t) = Vp · sen(ω · t + ϕ) ω=2·π·f t ϕ Periodo Frecuencia (f = 1 / T) Fase Amplitud T I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 46 Necesidad de modulación. 0 Datos 1 1 0 t Portadora p(t) =Vp·sen(2πft) ASK FSK Técnicas de modulación para señales digitales. PSK Datos V0 V1 f1 = 2·f f0 = f ϕ0 = 0º 0 ϕ1 = 180º 0 1 1 0 1 1 0 t QPSK ϕ00 = 0º I. Dispositivos para la Transmisión de Datos ϕ11 = 180º ϕ01 = 90º ϕ10 = 270º I-3. Normativas de modulación y programación de módems 47 Necesidad de modulación. Hay diferentes tipos de módems según el medio físico que usan: à à à A. de Banda reducido: 100 baudios, duplex. Onda O d corta t dde radio. di Útiles para comunicar con equipos alejados en zonas aisladas. A. de Banda telefónico: 2400 baudios semiduplex. Línea telefónica analógica. Desplazado por ADSL en Europa, aunque sigue funcionando. A. de Banda dedicado: >103 baudios. Línea GPRS o 3G 3G, línea dedicada a larga distancia distancia, comunicación por satélite… Aplicaciones o servicios especiales: control de tráfico, uso militar, monitorización de pacientes... I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems Necesidad de modulación. Vamos a repasar la evolución de los módems telefónicos como ejemplo de evolución de las tecnologías de modulación. Red de telefonía Línea telefónica DTE Módem (DCE) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Interfaz DTE-DCE Nodos de conmutación Módem (DCE) 48 I-3. Normativas de modulación y programación de módems 49 Normativa de módems telefónicos. Los módems son compatibles con normas previas, y usan la norma más adecuada para el estado de la línea en el momento de la conexión. conexión Son habituales las transmisiones semiduplex. Primeras normas de la ITU (1960…1980): à à à V.22. 1.200bps duplex, ASK. V.22bis. 2.400bps duplex, ASK con compresión de datos. V.23. 1.200bps semi-duplex asimétrico (1200bps / 75bps). Modulaciones complejas (1980...1990): à à V.32. 4.800bps duplex o 9.600 semi-duplex. QAM 16 (4 bits por baudio). V.32 bis. 14.400bps semi-duplex. QAM 64 (6 bits/baudio). I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 50 Normativa de módems telefónicos. Otras técnicas (1990…): à à à à Protocolos MNP (no ITU). Compresión de datos (Huffman, hasta 2:1) y corrección 19 corrección. 19.200bps 200bps semi semi-duplex duplex con V V.32. 32 V.41 / V.42. Corrección de errores en recepción. V.42 bis. Compresión de datos (Lepel-Zip, hasta 4:1) más V.42. Hasta 32Kbps semi-duplex con V.32. V.34. Compresión, corrección, y DSP con cancelación de eco. Hasta 34Kbps semi-duplex con V.32. Primeras normas de 56Kbps p ((1997), ), incompatibles p entre sí: à à X2 de US Robotics y 3COM. K56Flex de Rockwell y Lucent. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 51 Normativa de módems telefónicos. Normativa V.90 de 56Kbps de la ITU (1998). à à à à à Lo mejor de X2 y de K56Flex. Utili V Utiliza V.42bis. 42bi Considera que las líneas telefónicas son digitales y el ISP tiene un acceso digital a la red de telefonía. Flujo descendente (ISP a red) de hasta 56Kbps. Flujo ascendente (red a ISP) de hasta 34Kpbs (V.34). I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 52 Normativa de módems telefónicos. Acceso según V.34: à Los ADC introducen pérdida de calidad y limitan las velocidades a unos 34Kbps. 34Kbps Ruido de cuantificación RS-232 Usuario Módem V V.34 34 Módem Línea telefónica analógica RTC digital Línea telefónica analógica Tramas ADC DAC DAC ADC C t l Central Central I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Módem V.34 Módem Ruido de cuantificación Servidor del ISP (u otro usuario) I-3. Normativas de modulación y programación de módems 53 Normativa de módems telefónicos. Acceso según V.90: à Se elimina ADC del ISP, y el flujo descendente puede llegar a 56Kbps. Ruido de cuantificación RS-232 Módem RTC digital Tramas Central ADC DAC Usuario Módem V.34 Línea telefónica analógica Central Acceso digital Servidor del (TDM, SONET (TDM SONET, ISP ATM…) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 54 Normativa de módems telefónicos. Normativa V.92 de la ITU (2000). à à à à à à Complementa V.90 con nuevas funciones. M j compresión: Mejor ió V V.44 44 bi bis (h (hasta t 66:1). 1) Flujo ascendente de hasta 48Kbps; el módem envía una señal digital PCM a la red. Reduce el tiempo de conexión; el módem recuerda los últimos parámetros. Retención de la conexión de datos al recibir llamada telefónica. En España no se ha extendido su cobertura, debido a la expansión de ADSL. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 55 Programación mediante comandos AT. Permiten programar o configurar las funciones de un módem. Originales de los módems telefónicos Hayes: comandos Hayes. Poco a poco se han estandarizado y los usan muchos tipos de módems. Están normalizados por la ITU en la norma V.25ter. Los comandos empiezan por AT (ATention). Por eso se les llama normalmente comandos AT. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 56 Programación mediante comandos AT. Hay un gran número de comandos. à à à Comandos y parámetros estándar. C Comandos d y parámetros á t particulares ti l dde un ffabricante. bi t Comandos para tipos especiales de módems (por ejemplo para módems GSM y GPRS). Los comandos soportados suelen venir en el manual de módem. En el Campus Virtual hay manuales como ejemplo. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 57 Programación mediante comandos AT. Estructura de un módem, según la nomenclatura habitual del ETSI para GSM: à à à TE: Terminal TE T i lE Equipment, i t TA: Terminal Adaptor ME: GSM Mobile equipment Comandos AT (V.25ter) Controladoradaptador (TA*) Puertto COM o TTY TE (DTE) Módem (ME*)) (ME Registros Interface DTE-DCE (RS-232, Infrarrojos, Bluetooth...) Línea telefónica o red GSM Memoria conf. DCE (módem) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems Programación mediante comandos AT. Funcionamiento: Comando de marcado ó comando de respuesta a llamada Inicio Modo comando Modo enlace Fin de llamada ó secuencia Escape “+++” Ejemplo de comando AT: ATCMD1 CMD2=12 CMD2 12 &CMD1; +CMD2 +CMD2=,,15; 15; +CMD2?<CR> ATention Parámetro Comando básico Comando extendido: comienza con ‘&’ o ’+’ (se delimitan con ‘;’) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Parámetros omitidos Comando de lectura, para obtener valores de parámetros Carácter de “retorno de carro” (valor 13) 58 I-3. Normativas de modulación y programación de módems 59 Programación mediante comandos AT. Respuesta comunes a los comandos: <CR><LF>Respuesta<CR><LF> Texto Código Significado OK 0 Comando ejecutado correctamente. ERROR 4 Error al ejecutar comando ERROR: … ... Error al ejecutar comando, y se especifica el error CONNECT 1 Establecida conexión DTE-DCE RING 2 Se ha recibido una llamada NO CARRIER 3 No se ha detectado portadora al atender una llamada NO DIAL TONE 6 No se detecta tono al descolgar BUSY 7 El destino al que se ha llamado está ocupado NO ANSWER 8 Ha pasado cierto tiempo sin recibirse respuesta del DCE al otro extremo de la línea 5,10-19… Establecida conexión con el otro DCE, según los parámetros (norma, velocidad) de cadena CONNECT cadena CARRIER cadena 40-52… Detectada portadora del otro DCE, según los parámetros (norma, velocidad) de cadena COMPRESSION cadena 66-69… Acordada la compresión especificada en cadena con el otro DCE I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 60 Programación mediante comandos AT. Registros más utilizados: Registro Significado S0 Nº máximo de llamadas a efectuar hasta que conteste el destino S2, S3, S4, S5 Valores ASCII para los códigos especiales de Escape (+), CR (13), LF (10) y Back Space (8) S7 Tiempo máximo de espera (segundos) para recibir portadora del DCE destino después de llamar S8 Duración del retardo indicado por el carácter ‘,’ en una cadena de llamada S9 Tiempo que debe durar la portadora al empezar a recibirse para ser validada S10 Tiempo máximo que puede desaparecer la portadora sin que el DCE corte la comunicación (255 para no colgar en ningún caso) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 61 Programación mediante comandos AT. Comando A D cadena Comandos habituales (I): Nombre Función Answer Responder una llamada: el módem envía portadora al DCE que le llama, llama y si recibe portadora establece conexión Dial Establecer conexión con el número indicado y pasar a modo de enlace de datos. La cadena está compuesta de caracteres como: 0…9: dígitos T, P: Marcar por Tonos o por Pulsos A, B, C, D, #, *: Para tonos específicos ‘,’: Pausa en el marcado ‘;’: Como último dígito antes del <CR> indica que no hay que pasar a modo de enlace de datos En Echo El DCE devuelve los comandos que recibe al DTE tras interpretarlos (n=1), o no (n=0) Hn Hang up Cuelga y corta comunicación (n=0) o descuelga (n=1) I Information Obtiene información sobre el módem Sr? Registros S Devuelve el valor del registro S número r Sr=n Registros S Establece el valor del registro S número r a n Vn Verbose Formato de las respuestas de l CDE al DTE: código numérico (n=0) o texto (n=1) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 62 Programación mediante comandos AT. Comandos habituales (II): Comando Nombre Función Qn Quiet El DCE devuelve respuesta al DTE (n=0) o no (n=1) &C n Carrier El DCE mantiene su línea de salida CD activa siempre (n=0) o sólo cuando recibe portadora (n=1) handsaKe Estable el tipo de protocolo físico DTE-DCE: n=0: no hay protocolo n=3: control RTS/CTS n=4: control XON/XOFF n=5: control XON/XOFF transparente &K n Establece preferencias del modo de comunicación. Según n se fija el tipo de modulación, compresión y corrección deseados &Q n &W n Write &Y n Z Reset &F Factory &X n Escribe la configuración actual en el banco de memoria RAM n Lee y carga la configuración del banco de memoria RAM n Reiniciar el DCE Reestablece la configuración por defecto de fábrica (de ROM) Establece el tipo de sincronización DTE-DCE según n I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems 63 Programación mediante comandos AT. Ejemplo: obtener versión del módem. ATI; TOSHIBA V V.90 90 Data+Fax Software Modem Version 3 3.1.116 1 116 OK Ejemplo: configurar un número máximo de intentos de llamada de 10, y un tiempo máximo de espera de portadora tras llamar de 30 segundos. ATS0=10S7=30 OK (o AT S0=10 S7=30) Ejemplo: marcar por tonos el número 999123456, hacer una pausa, marcar 7890 y volver a modo comando. ATDT999123456,7890; OK I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems Comandos AT para dispositivos GSM. Normalizados en los documentos: à à ETSI GSM Technical Especification 07.07. Comandos AT para GSM. ETSI GSM T Technical h i lE Especification ifi ti 07.05. 07 05 Interfaz I t f DTE-DCE DTE DCE para SMS y CBS (Cell Broadcasting Services: mensajes de difusión de celda). Se usan los comandos estándar más otos comandos específicos para dispositivos móviles. Los comandos específicos suelen empezar por “+C” de “Cellular”. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 64 I-3. Normativas de modulación y programación de módems 65 Comandos AT para dispositivos GSM. Comandos generales: Comando Función AT Devuelve OK si el módem (teléfono) está preparado preparado. ATZ&F Reinicia el módem y carga los parámetros de fábrica AT&Kn Control de flujo en la comunicación TE-TA: n=0 (n=[0]): No hay control de flujo. n=3: Control de flujo hardware (CTS-RTS). n=4: Control de flujo software (XON/XOFF). ATI Información de la marca y versión del módem. AT+CLIP=n Calling Line Identification Presentation: muestra (n=1) o no (n=0) el identificador del origen de una llamada. AT+CPIN=”pppp” Introduce código pin del teléfono (pppp) desde el TE. AT+CSQ Devuelve valores que indican la calidad de la comunicación. AT+CBC Batery Charge: devuelve el estado de conexión y carga de la batería. ATDT num[;] Inicia una llamada de datos, o de voz si se pone el “;”, con el número destino num, marcando por tonos. ATH Colgar la llamada actual. ATA Contestar una llamada entrante. +++ Si se envía esta secuencia al módem durante una llamada, se regresa al modo de comandos AT. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems Comandos AT para dispositivos GSM. Ejemplo de uso: AT+CBC ERROR ATDT965903968; OK ATH OK AT+CLIP=1 OK RING!! +CLIP:”965903968”:108 ATA OK ATH OK I. Dispositivos para la Transmisión de Datos (Estado de la batería) (Comando no soportado) (Realizar llamada de voz) (Colgar) (Mostrar id. de llamada) (Hay una llamada entrante) (Id. del que llamada) (Contestar) (Colgar) 66 I-3. Normativas de modulación y programación de módems 67 Comandos AT para dispositivos GSM. Comandos para SMS: Comando Función AT+CMCF=n Selecciona formato del mensaje (n=1 para texto, n=0 para modo PDU). AT+CSCA=”num” Selecciona el número del centro de mensajes (Service Centre Address) del proveedor (nun). AT+CMGS=”num” Selecciona el número de un destinatario (num), y acepta del TE un mensaje para ser enviado. El mensaje dede acabar con Ctrl-Z. AT+CNMI d t b d bf AT+CNMI=md,mt,bm,ds,bfr Establece procedimiento de recepción de mensajes. md: Que hacer con los códigos de resultado: guardarlos (0), pasarlos al TE si se puede (1)… mt: Como p procesar y gguardar los SMSs recibidos: no enviar al TE ((0), ), enviar al TE un identificador (1), enviar mensaje completo al TE (2)… bm: Como guardar los CBSs recibidos: no guardar (0)… ds: Devolver información de estado (1) o no (0) . bfr: Que hacer con los códigos de resultado guardados. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems Comandos AT para dispositivos GSM. Ejemplo de uso para SMS: AT+CMCF=1 (Formato texto) OK (ERROR si no acepta AT-SMS) AT+CSCA=”+34656000311” (Centro de mensajes) OK AT+CMGS=”+34654030405” (Enviar SMS) > Llamame a las 17:00<Ctrl-Z> +CMGC:64 (SMS enviado con ID 64) OK AT+CMCF=1 OK AT+CNMI=1,2,0,0,0 OK (Formato texto) (Activa recepción SMS) +CMT: ”+34654030405”,,”04/02/15,14:10:35” De acuerdo, te llamare luego I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 68 I-3. Normativas de modulación y programación de módems 69 Comandos AT para dispositivos GSM. Comandos para datos GPRS: Comando Función AT+CGATT=estado; Con estado=1 conecta a la red (Attach), (Attach) y con estado=0 desconecta desconecta. No es necesario con algunos dispositivos. AT+CGDCONT=cid,PDP,APN,Addr; Define una conexión PDP (Packet Data Protocol). cid: identificador de conexión TE-TA (puede haber varias. Útil para otros comandos posteriores. PDP: Tipo de PDP: habitualmente “IP”. APN: Access Point Name: nombre lógico para la conexión a la red. Depende el proveedor. Addr: Asigna dirección (IP) estática en la red. Normalmente se asigna dinámicamente tras la conexión. El ´;´ final depende del dispositivo utilizado AT+CGACT=cid,stado Activar (estado=1) o desactiva (estado=0) una conexión. cid: identificador de la conexión TE-TA. No es necesario con algunos dispositivos. ATDT *99# ATDT *99***1# Iniciar conexión GPRS. El código depende del proveedor. Los parámetros IP (DNS, Dir IP, etc.) se deben configurar en el TE según lo que especifique el proveedor. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-3. Normativas de modulación y programación de módems Comandos AT para dispositivos GSM. Ejemplo básico para activar conexión GPRS: AT+CGATT=1 OK AT+CGDCONT=1,”IP”,”internet” OK ATDT *99# OK AT+CGACT=1,1 OK (Alta en la red) (Para GPRS de Amena/Orange) (Llamada de datos) (Activar conexión) Según el modelo de dispositivo móvil, puede ser necesario usar otros comandos o parámetros. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 70 I-3. Normativas de modulación y programación de módems 71 Comandos AT para dispositivos GSM. Ejemplo concreto para Nokia 6610: AT OK AT&FV1&D2&S0&C150=0+CVHU=1 OK ATS7=60+DS=3,0;&K3 OK AT+CGDCONT=1,”IP”,”internet” OK ATDT *99# CONNECT (Necesario para activar módem) (cadena de iniciación) (60s para fallo llamada, compresión act., CTS-RTS, etc.) (para GPRS de Amena/Orange) (llamada) Intercambio de datos +++ ATH OK [O se desactiva CD] (Desconexión) [NO CARRIER] I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I. Dispositivos para la transmisión de datos 1. 2. 3. 4. Elementos en la transmisión de datos. Normas de interfaz DTE-DCE estándar. Normativas de modulación y pprogramación g de módems. Arquitecturas de multiplexado de señales. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 72 I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 73 Transmisión digital de señales analógicas (PCM). Multiplexado de datos. Estándar de TDM Europea. p SONET y SDH. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 74 Transmisión digital de señales analógicas (PCM). Las transmisiones actuales son habitualmente digitales. Las señales de sonido o vídeo envían como datos tras un proceso de conversión en tramas. tramas Se pueden considerar dos tipos de transmisión: à à Módem: Transmisión de señal digital por un medio preparado para señales analógicas (portadora analógica). PCM: Transmisión de señal analógica por un medio preparado para tramas de datos (portadora digital) en tiempo real. Señal original 0 CODEC 5 3 1 4 7 CODEC Señal digital binaria Señal reconstruida I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 75 Transmisión digital de señales analógicas (PCM). Base de funcionamiento: Teoremas de Nyquist y Shannon. à Una señal analógica se puede representar por muestras tomadas en unos instantes de tiempo cada Tm segundos: fm = à 1 Tm A partir de las muestras, se puede volver a reconstruir una señal analógica similar a la original si se cumple que: fm ≥ 2 Bs Tm = Periodo de muestreo. fm = Frecuencia de muestreo. Bs = Ancho de banda de la señal analógica. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 76 Transmisión digital de señales analógicas (PCM). Una señal muestreada sigue siendo analógica, y se puede representar y transmitir de varias formas. Instantes de muestreo a Señal PAM 0 -a a t 0 -a a 0 -a 0 -a PWM a PPM I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 77 Transmisión digital de señales analógicas (PCM). Las señales muestreadas se pueden multiplexar fácilmente, para enviar varias señales a la vez por un mismo medio. t Señal 2 Señal 1 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 78 Transmisión digital de señales analógicas (PCM). Bloques de un CODEC: Señal analógica Señal analógica Señal muestreada (PAM) Muestras analógicas 3 2 1 0 -1 -2 -3 PAM Muestreo Cuantificación (A/D) y Codificación PCM Reloj de muestreo (Tm) Error de cuantización Señal cuantizada a 7 niveles Muestras digitales de 3 bits 0 2 3 2 0 -2 -3 -2 Señal codificada (PCM) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Pasos para enviar una señal analógica codificada como PCM I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 79 Transmisión digital de señales analógicas (PCM). El error de cuantificación se puede reducir con “compresión” de la señal: uso de escala logarítmica para los niveles de cuantificación (normas μ-Law μ Law y A A-Law). Law) 0 Más niveles para los valores más pequeños I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales Transmisión digital de señales analógicas (PCM). Ejemplo para un canal estándar de telefonía: à à à à à à Calidad de un canal de voz analógico: Bs ≈ 4KHz. Bs ≈ 4KHz 4KH Æ fm = 8.000 8 000 mps Æ Tm = 125 μs. Cuantificación de 256 niveles (-128 a 127). Valor para cada muestra de 8 bits. Vt = Bits / Tm = 8 / 125 μs = 64 Kbps. Vt = Bits · fm = 8 · 8.000mps = 64 Kbps. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 80 I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 81 Transmisión digital de señales analógicas (PCM). 0 Pasos para reconstruir una señal analógica codificada como PCM. 2 3 2 0 -2 -3 -2 3 2 1 0 -1 -2 -3 Señal codificada (PCM) Señal PCM Bloques del CODEC: Decodificación y Conversión D/A Filtro PB Señal analógica reconstruida Señal analógica discretizada Señal analógica reconstruida I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales Multiplexado de datos. Se puede disminuir los costes si se envían varias señales simultáneamente por el mismo medio físico en vez de usar diferentes medios físicos físicos. Para multiplexar se reparte la capacidad del medio entre las diferentes señales: Capacidad total ≥ n ∑ Capacidad del canal i i=1 La capacidad puede ser… à à à Ancho de banda. Velocidad de transmisión máxima. Tiempo de transmisión de datos. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 82 I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 83 Multiplexado de datos. Multiplexado por división en frecuencia (FDM) à à à à Divide ancho de banda Ad Adecuado d para señales ñ l analógicas ló i ((radio, di TV TV, módems…). ód ) Transmisión simultánea de varias señales. Tecnología cara. Canal 3 Canal 1 Canal 2 Bandas de protección KHz 1 2 1 M 3 canal único de 23 KHz M 2 3 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 84 Multiplexado de datos. Multiplexado por división en el tiempo (TDM). à à à à Divide tiempo de transmisión (o velocidad). Ad Adecuado d para datos d t y señales ñ l digitales di it l PCM PCM. Más barato para datos y señales digitales. Para señales digitales, hay que mantener el periodo de muestreo. A 11010 Multiplexor B 01011 Canal A Canal B Canal C C Tiempo 00110 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 85 Multiplexado de datos. Multiplexado TDM para señales PCM Señal A t 00000000 PCM A (64Kbps) 00000011 11111100 00001010 11111110 T = 125μs Señal B t 00010000 PCM B (64Kbps) T = 125 μs PCM A y PCM B multiplexadas (128Kbps) PCM A PCM B PCM A PCM B PCM A PCM B 00000000 00010000 00000011 0001010 11111100 11111110 t T = 125 μs I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 86 Multiplexado de datos. En la práctica, la TDM añade información de control cada cierto número de muestras para: à à à Limitar Li it llas ttramas en llas que se empaquetan t llas muestras. t Controlar que canales PCM están libres o ocupados. Control de flujo (numeración de tramas y confirmaciones)… Control PCM A PCM B Control PCM A PCM B Control PCM A PCM B 0000 00000000 00010000 0001 00000011 0001010 0011 11111100 11111110 T = 125 μs Vt = (4 + 8 + 8 ) / 125 μs = 160 Kbps I. Dispositivos para la Transmisión de Datos t I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 87 Estándar de TDM Europea. Se han definido y utilizado varios estándares de TDM entre los que destacan: Estándar Normalizado por Trama básica Vt trama básica Contenido Tm TDM EE.UU. y Japón ITU-T T1 1,544 Mbps 24 canales 64Kbps 125 μs TDM Europea ITU-T E1 2,048 Mbps 30 canales 64Kbps 125 μs SONET ANSI STS 1 STS-1 51 Mbps 783 bytes útiles 125 μs SDH ITU-T STM-1 155,52 Mbps 63 tramas E1 125 μs I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 88 Estándar de TDM Europea. Formato de la trama básica E1: à à à à 32 bytes: 30 canales y 2 bytes de control y sincronismo. 30 C Canales l PCM dde 64Kb 64Kbps. Tm = 125 μs. Vt = (32·8) / 125 μs = 2,048 Mbps. 1 trama de 125μs 31 0 1 2 3 Sincronización I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 4 15 16 17 Señalización 29 30 31 0 Dato de 8 bits (ranuras 1-15, 17-31) I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 89 Estándar de TDM Europea. Jerarquía de la TDM europea. S ñ l 56Kb Señal 56Kbps Canales de 64Kbps En cada agrupación se añade información adicional de control Tramas E1 de 2,048 Mbps ··· Señales de 19200 bps Señal de voz de 64Kbps RDSI de 2x64Kbps Vídeo de 768Kbps Agrupación de 30 canales de 64Kbps en una trama E1 Acceso ATM 2Mbps Tramas E2 de 8,448 Mbps Tramas E3 de 34,368 Mbps A Acceso F Frame Relay R l Tramas E4 de 139,264 Mbps Otras tramas E1 Agrupación de 4 tramas E1 en una trama E2 Agrupación de 4 tramas E2 en una trama E3 Agrupación de 4 tramas E3 en una trama E4 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales SONET y SDH. Bellcore desarrolló SONET (Synchronous Optical Network) en EE.UU. para poder multiplexar flujos de datos procedentes de diversas fuentes (TDM (TDM, PDH PDH…). ) SONET fue normalizada en EE.UU. por el ANSI. La ITU normalizó después una versión con pocos cambios: SDH (Synchronous Digital Herarchy). Son las arquitecturas básicas para comunicaciones MAN-WAN (datos y señales) y sirven de base a servicios de Internet, video, teléfono… Son niveles físicos más flexibles y de mayor capacidad que el estándar de TDM. I. Dispositivos para la Transmisión de Datos 90 I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 91 SONET y SDH. Jerarquía de tramas: Tipo de enlace SONET Multiplexado SONET Tipo de enlace SDH Multiplexado SDH STS-1 Capacidad (Mbps) 51,84 STS-3 3 x STS-1 STM-1 STS-12 4 x STS-3 STM-4 4 x STM-1 155,52 622,08 STS-48 4 x STS-12 STM-16 4 x STM-4 2488,32 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales SONET y SDH. Trama básica de SONET: 125 μs F 9 filas Sobrecarga Delimitación Sincronización Control de errores Apuntadores Administración .... 3 bytes CONTENIDO Ejemplo de un canal en una secuencia de tramas: F Datos de canales multiplexados (hasta 783 bytes) 87 bytes Vt = 90 · 9 · 8 / 125 μs = 51,84 Mbps I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Ejemplo de un canal no síncrono en una secuencia de tramas: Ejemplo de un bloque de datos repartido en dos tramas: 92 I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 93 Multiplexado de tramas E1 en SDH I. Dispositivos para la Transmisión de Datos I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales Ejemplos de cálculo Multiplexado de 2 tramas E1, 2 flujos de audio y dos flujos de vídeo. Control (2 bytes) TDM E1 Control (2 bytes) MUX 2:1 Audio 384Kbps Audio 384Kbps Control (2 bytes) MUX 2:1 Video 512Kbps Video 512Kbps Determinar características de la trama final: MUX 2:1 TDM E1 MUX 3:1 94 Control (2 bytes) I. Dispositivos para la Transmisión de Datos Trama final à à à Duración. Bits. Velocidad (bps) I-4. Arquitecturas de multiplexado de señales 95 Ejemplos de cálculo Desmultiplexado de 2 tramas E1, 2 flujos de audio y dos flujos de vídeo. MUX 2:1 MUX 2:1 MUX 3:1 Trama 6,4Mbps Control (8 bytes) MUX 2:1 I. Dispositivos para la Transmisión de Datos TDM E1 TDM E1 Video 512Kbps Video 512Kbps Audio ? Kbps Audio ? Kbps Determinar características de las señales de audio: à à Bits en la trama. Velocidad (bps)