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NIVEL FÍSICO E INTERFACES ELÉCTRICAS

NIVEL FÍSICO E INTERFACES ELÉCTRICAS. Como primer nivel de la arquitectura OSI, este nivel es el responsable por la transmisión transparente de la información a través del medio físico. Establece conexiones físicas entre DTE’s colaterales punto a punto o punto - multipunto.

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NIVEL FÍSICO E INTERFACES ELÉCTRICAS

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  1. NIVEL FÍSICO E INTERFACES ELÉCTRICAS • Como primer nivel de la arquitectura OSI, este nivel es el responsable por la transmisión transparente de la información a través del medio físico. • Establece conexiones físicas entre DTE’s colaterales punto a punto o punto - multipunto. • Ofrece transmisión serial o paralela según la interface y permite transmisión Full-duplex Half-duplex y puede ser sincrónico o asincrónico. • Es el encargado de notificar eventos de falla con identificadores de problemas en el circuito de datos, como: Tasa de bits en error (BER), disponibilidad del enlace, velocidades de transmisión y retardos • La unidad de información es el BIT y debe garantizar la entrega de ellos en el mismo orden en que los recibe.

  2. MODOS DE TRANSMISIÓN • TRANSMISIÓN EN MODO PARALELO: Los bits de cada byte o caracter se transmiten en un solo ciclo seguido por un espacio de tiempo • Se usa internamente en la computadoras • No se usa en altas distancias por diferencia de velocidad de los bits en las líneas. • Son transmisiones a alta velocidad • TRANSMISIÓN EN MODO SERIE: Los bits que componen cada caracter se transmiten uno detrás de otro, en n ciclos de 1 bit cada uno • Es típico en los sistemas teleinformáticos

  3. MODOS DE COMUNICACIÓN Simplex Semidúplex o Half-Duplex Instante t Instante t+1 Dúplex o Full-Duplex

  4. SINCRONISMO • Proceso para que tanto el transmisor como el receptor, manejen una base de tiempo común para reconocer inequívocamente la identificación y posición de cada bit en un lote de información. • Puede ser provisto por la red, por un medio físico diferente al que transporta los datos o por extracción de reloj de la señal de línea que contiene la información transmitida. • Utiliza mejor el canal de transmisión, con eficiencia superior al 99% del flujo efectivo • El flujo de datos es mas regular y apto para velocidades mas altas que los sistemas asíncronos • Requiere equipos mas complejos

  5. RED ASÍNCRONA O START/STOP • Los caracteres se envían uno por uno, mediando cualquier intervalo de tiempo entre ellos y tanto el emisor, como el receptor poseen aproximadamente la misma base de tiempo (en frecuencia), pero sólo se sincronizan en fase, con el bit de comienzo (Start). • Un caracter a ser transmitido es delimitado por un bit de arranque (para sincronización de relojes), y uno o dos bits de parada (para separar caracteres y poner el circuito en nivel máximo) • Los terminales se denominan terminales en modo carácter y normalmente son de flujo irregular • Hay menor aprovechamiento de la línea de transmisión, con rendimiento del 72% (8 de 11bits)

  6. RED ASÍNCRONA O START/STOP Estado inactivo Estado inactivo ST SP 5 a 8 bits de datos Bit de Start Bit de paridad Bit(s) de Stop

  7. NIVEL FÍSICO E INTERFACES ELÉCTRICAS • Como responsable de la conexión de dispositivos de usuario de diferentes fabricantes a los circuitos de comunicación, cubre los aspectos mecánicos, eléctricos, funcionales y procedimentales. • Mecánicos: Tipo de conector, dimensiones, ubicación de los pines, etc. • Eléctricos: Niveles de voltaje, impedancia, protección a interferencias y tierras, límites a velocidad y alcance. • Funcionales: Significado de los niveles de voltaje en cada pin del conector y sincronización de los cambios. • Procedimentales: Reglas y secuencia de eventos en cada circuito de la interfaz, estados del equipo: preparado, no listo, averiado, transmitiendo, etc.

  8. INTERFACE ELÉCTRICA Recomendaciones de la serie V del ITU-T para interface entre DTE y el DCE (modem análogo) V.24: Nivel lógico y funcional para establecer el diálogo DTE-DCE V.28: características eléctricas (señales de datos, de tiempo, de control y conexiones a tierra.

  9. INTERFACE V.24 (CCITT) -RS232 (EIA)

  10. INTERFACE V.24 (CCITT) -RS232 (EIA) La última versión de la RS232 es la definida por la EIA (Electronic Industries Association) y la TIA (Telecommunications Industry Association) en 1991, como EIA/TIA-232-E pero se conoce como RS-232C, o RS-232. Denominaciones interoperables: RS-232C, RS-232D, V.24, V.28 o V.10. Es una interface para conexión de dispositivos seriales: la mayoría de los modem, los PCs y las impresoras seriales. Soporta conectores DB-25 y DB-9. Se ha vuelto el estándar por décadas como la interface entre un DTE (Data Terminal Equipment) y un DCE (Data Circuit-Terminating Equipment) tales como modems o DSUs.

  11. INTERFACE V.24 (CCITT) -RS232 (EIA) • Permite transmisión semiduplex o full duplex en transferencia de datos asíncronos y síncronos tales como HDLC y X.25 • La tabla de la verdad para RS232 es: • Señal > +3voltios = 0 Señal < -3voltios = 1 • Las señales son transportadas como una simple señal de voltaje referida a una tierra común. • En la práctica permite hasta 200kbps en una longitud de cable de hasta 30 mts con cables ordinarios, y cerca de 100 mts con cables bién apantallados y aterrizados y con baja capacitancia.

  12. INTERFACE V.24 (CCITT) -RS232 (EIA) • Los principales problemas de esta interface derivan de: • Suponer una tierra común entre el DTE y el DCE, lo cual con líneas muy largas y conexiones entre máquinas que están en diferentes buses eléctricos no es posible. • Una señal en una línea simple es imposible de apantallar efectivamente del ruido. • Al aumentar la velocidad y la longitud de la línea, el efecto capacitivo entre las diferentes líneas introduce cruzamiento de señales.

  13. INTERFACE V.24 (CCITT) -RS232 (EIA) Pinout on DB9

  14. INTERFACES BALANCEADAS • Buscan eliminar las limitaciones de RS-232 • Un par de líneas "twisted pair" (efectivas para eliminar ruido y diafonía) es usada para llevar cada señal. Los datos son codificados y decodificados como un voltaje diferencial entre las dos líneas. • La tabla de verdad es: • VA-VB < -0.2v =0 VA-VB > +0.2v=1

  15. INTERFACES BALANCEADAS Hay varios estándares para señales en líneas balanceadas en conectores DB, como: RS-449 (DB37), X.21 (DB15) y RS530 (DB25). El voltaje umbral en la tabla de verdad para estos estándares no es idéntica, pero son normalmente interoperables. Pueden soportar velocidades de 2 a 10 Mbps y trabajar en distancias de 60 a 1200 mts. Son utilizados por topologías LAN, como Ethernet y Token Ring. La interface no es afectada por diferencias de voltaje a tierra entre transmisor y receptor. Aunque en teoría un ruido extraño intercediendo igualmente en cada línea del par, no tiene efecto, en la práctica, altos niveles de ruido producen saturación en uno de sus extremos.

  16. INTERFACE V.35 Fue originalmente especificada por el CCITT como una interface para líneas de transmisión de 48kbps pero hoy es la interface mas comúnmente empleada para enrutadores y DSUs conectadas a portadoras T1 o E1. El CCITT en 1988, la reemplazó por las recomendaciones V.10 y V.11. V.35 es una mezcla de interfaz balanceada y tierra común. Los datos de alta frecuencia y las señales de reloj son llevadas por líneas balanceadas y las señales de control son comunes y a tierra, porque esas señales son en su mayor parte constantes durante la operación.

  17. INTERFACE V.35 CONECTOR DB25 Pin Function 4 RTS 5 CTS 6 DSR 7 GND 8 DCD 10 TxA 9 TxB 12 RxA 11 RxB 19 Tx Clock A 20 DTR (V10 signal)  Pin Función 13 DTRA (V11 signal) 14 DTRB (V11 signal) 21 Tx Clock B 22 RI 23 Rx Clock A 25 Rx Clock B 18 Aux. Clock A (On board clock source) 16 Aux. Clock B (On board clock source) 

  18. INTERFACE V.35

  19. INTERFACE G.703 Recomendación del ITU-T, para interconexión de componentes de red digitales (secciones digitales, equipos multiplex, conmutadores) y para enlaces digitales internacionales. Es la mas comúnmente utilizada para dispositivos de comunicación de voz, tales como PABX y sistemas de transmisión de telefonía. La recomendación G.703 tiene principal aplicación en interfaces a 64, 1.544, 6.312, 8.448, 32.604, 34.368, 97.728, 139.264, 155.520 Kbit/s y también en interfaces sincrónicas a 2.048 Kbit/s

  20. INTERFACE USB La inteface USB - Universal Serial Bus, es una nueva interface estandar de bus externo para computadores, que soporta transferencia de datos a velocidad de 12 Mbps. Un simple puerto USB puede ser usado para conectar hasta 127 dispositivos periféricos, tales como modems, teclados, mause, etc. El puerto USB soporta instalación plug and play y en caliente. Desde 1996 algunos fabricante de PCs lo estan incluyendo en sus nuevas máquinas. Es el caso de las iMac. Se espera que reemplace completamente los puertos seriales y paralelos.

  21. SISTEMA DE CABLEADO ESTRUCTURADO Antes • Un tipo de cable para cada aplicación y cableado separado • Soporte técnico dependiente del proveedor • Rápida saturación • Transmisión a 10 Mbps era suficiente. Ahora • Cortos ciclos de vida de las aplicaciones • Sistemas de cableado que soporten diferentes servicios y protocolos • Cableado capaz de integrar servicios de voz, datos, video y sistemas de control y automatización • Plataforma estandarizada y abierta • Soportar toda clase de tráfico

  22. SISTEMA DE CABLEADO ESTRUCTURADO Un sistema de cableado estructurado es un conjunto de dispositivos y cables que se instalan en un edificio o campus con el fin de permitir el montaje posterior de servicios de información, independientes de su tecnología específica. • Permite identificar, reubicar, modificar y ampliar de forma racional los equipos conectados • Es flexible, escalable, abierto y de facil administración • Es eficiente: es económico y optimiza el espacio físico • Permite integración de servicios (teléfono, fax, LAN, sistemas de audio y video, seguridad, etc.) • Basado en estándares (multivendor)

  23. 1984 1995 Sistema de tendido de cables para teléfonos. 1991 Sistema de cableado estructurado abierto Propiedad de la compañía BELL Fabricantes de computadoras Sistema de cableado IBM AT&T Cumple con las normas TIA/EIA/ANSI 568 Sistema de C. Estructurado cerrado Sistema de tendido de cables para datos. TIA/EIA/ANSI 568A EVOLUCIÓN DEL SISTEMA DE CABLEADO ESTRUCTURADO

  24. NORMAS Y ESTANDARES DE CABLEADO ESTRUCTURADO • Modelo OSI. • ANSI/EIA/TIA-568A:Las topologías, la distancia máxima de los cables, el rendimiento de los componentes, las tomas y los conectores de telecomunicaciones. • EIA/TIA 569 - Rutas y espacios para cables de telecomunicaciones en una edificación. • EIA/TIA 606 - Administración de la infraestructura de telecomunicaciones para edificios comerciales. • EIA/TIA 607 - Tierra y junturas • Norma ISO-IEC 11801

  25. SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO A. Area de tabajo (work area) B. Cableado horizontal C. Subsistema vertical o modular (backbone) D. Subsistema de administración (closet de comunicaciones: IDF). E. Subsistema de equipos (cuarto de maquinas MDF). F. Backbone del campus.

  26. SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO Conector de telecomunicaciones Conexión cruzada Backbone del edificio 500 mt Gabinete de telecomuni - caciones. Sala equipos Backbone del campus 1500 mt Area de trabajo Cableado horizontal 90 mt Backbone

  27. SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO A. ÁREA DE TRABAJO • Elementos requeridos para la conexión física entre el equipo de trabajo y la salida de información ubicada en cada puesto de trabajo. • Este cableado generalmente no es permanente y debe ser fácil de cambiar.

  28. SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO B. CABLEADO HORIZONTAL

  29. SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO B. CABLEADO HORIZONTAL • Aquellos medios de comunicación incluyendo equipo de terminación, instalados entre estaciones de trabajo o áreas de trabajos y los closets de telecomunicaciones correspondientes (IDF). Distancia máxima 90 mts (min: 15 mts) • Un sistema de cableado estructurado usa topología tipo estrella

  30. SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO C. SUBSISTEMA VERTICAL O MODULAR (VERTEBRAL) • Comprende el cableado que se conecta a cada uno de los pisos o zonas de distribución dentro de una edificación. • La función del cableado vertical es la interconexión de los diferentes armarios de comunicaciones. • El cableado vertical es típicamente menos costoso de instalar y debe poder ser modificado con más flexibilidad

  31. SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO C. SUBSISTEMA VERTICAL O MODULAR (VERTEBRAL)

  32. SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO D. SUBSISTEMA DE ADMINISTRACIÓN O ARMARIO DE TELCO. • Son las conexiones cruzadas e interconexiones hechas para enlazar dos subsistemas o para asignar equipos comunes a un subsistema. • Los puntos de administración permiten integrar los demás subsistemas y manejar el sistema de cableado estructurado de un forma sencilla y organizada. • Las conexiones cruzadas son hechas con jumpers wire o patch cords.

  33. SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO E. SUBSISTEMA DE EQUIPOS (CUARTO DE MAQUINAS MDF) Área dentro de una construcción donde los sistemas de telecomunicaciones son alojados junto con las terminaciones mecánicas de unas o mas partes del sistema de alambrado de telecomunicaciones. F. BACKBONE DE CAMPUS Incluye el cableado y los equipos utilizados para conectar dos o más edificios dentro de una zona determinada (CAMPUS).

  34. Distribuidor Principal conexión Cruzada Distribuidores intermedios Backbone Cableado Backbone Gabinetes de telecomunicaciones SUBSISTEMAS DE CABLEADO ESTRUCTURADO BACKBONE ESTRELLA (EIA/TIA 568 A)

  35. APLICACIONES DE CABLEADO ESTRUCTURADO Voz y Teléfonos Comunicaciones de Datos Redes de Area Local Vídeo Sistemas de seguridad Otros sistemas de Señales

  36. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO • A. Medios Físicos. • B. Dispositivos de Interconexion. • C. Conectores PLUG y JACKS. • D. Adaptadores. • E. Equipos Electrónicos de transmisión. • F. Protecciones Eléctricas. • G. Accesorios y Herramientas.

  37. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO • A. MEDIOS FÍSICOS. • La norma 568-A reconoce 3 medios diferentes: • Cable UTP, cable STP y fibra óptica • Par de cobre trenzado: Red de distribución horizontal • Pares trenzados y fibras ópticas: Red de distribución vertical o backbone (Espina dorsal)

  38. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO • Mediciones Análogas • Atenuación • Paradiafonía (Near-end-crosstalk NEXT): Interferencia generada entre un par de cable y otro en extremo cercano • ACR - Relación entre la atenuación y el NEXT: Mínimo 4 dB para señales a 100 Mhz. Si el destino percibe un ACR menor, lo interpreta como ruido y no lo puede convertir a señal útil • Pérdida de retorno • Impedancia • Mediciones Digitales • Jitter • BER (Bit Error Rate) = n errores / n bits transmitidos

  39. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO Cable UTP • Unshielded Twister Pair (Par trenzado no blindado) • Señales telefónicas hasta 100 Khz. • Manejo e instalación sencillo, fácil y económico • A altas velocidades puede ser vulnerable a interferencia electromagnéticas debido a que la información que corre por un cable de cobre a altas velocidades, tiende a desprenderse del núcleo (“Efecto de piel”) • No se necesita sistema de tierra, basta con aterrizar los gabinetes • Se debe considerar una buena canalización que pueda aislar las interferencias.

  40. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO UTP Categoría 3 • Soporta hasta 16 MHz para uso con transmisiones de voz y de datos de baja velocidad tipo asincronas, o aplicaciones de datos de velocidad media: Token Ring de 4 Mbps o Ethernet de 10 Mbps. UTP Categoría 4 • Soporta hasta 20 MHz para uso con transmisiones de voz y datos hasta 16 Mbps (token ring de 16 Mbps y ethernet) • Alto rechazo a la diáfonia y baja atenuación.

  41. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO UTP Categoría 5 • Hasta 100 MHz para aplicaciones de mas de 100 Mbps. • Aplicaciones de voz y redes LAN, con las velocidades requeridas en aplicaciones de ATM y Fast-ethernet. • Es el sistema de mejor rendimiento en la actualidad. UTP Categoría 5E y 6 • GigaSPEED (Anixter niveles 6 y 7) • Ethernet a 1 Gbps y ATM a 1.2 Gbps y 2.4 Gbps • Soporta los 77 canales (550 Mhz) de vídeo analógico de banda ancha • No estandarizado (ANSI/TIA/EIA 568 y TSB36 solo define UTP hasta categoría 5E) • Categoría 6 a 200 y 250 Mhz y Categoría 7 a 600 Mhz • Estándar de conectores es a 100 Mhz (cuello de botella)

  42. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO Cable STP • Shielded Twisted Pair (Par trenzado blindado) • Desarrollado para transmisión de datos • Mayor protección a interferencias electromagnéticas. • Grueso y difícil de introducir en tubos • Aplicaciones de multimedia y datos superiores a 100 Mbps Cable FTP • Foiled Twister Pair (Par trenzado cubierto de una pantalla de aluminio) • Transmisión de datos hasta 100 Mhz en la categoría 5 • Mayor protección a interferencias electromagnéticas

  43. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO Cable blindados SFTP • Cable FTP con una malla de cobre o aluminio • Opera a 100 Mhz en categoría 5 • Bien aterrizado ofrece inmunidad a las interferencias electromagnéticas Cable blindados SSTP • Single Shielded Twisted Pair (Par trenzado con una pantalla de aluminio independiente y una malla exterior de cobre). • Transmisión de datos hasta 600 Mhz • Consta de cuatro pares blindados independientes con pantallas de aluminio

  44. F.O STP UTP 5 UTP 4 UTP 3 100 200 300.....................2500 (Mhz) 2400 300 100 20 16 COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO

  45. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO B. DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN • Paneles, regletas y componentes modulares de conexión que proveen puntos donde los circuitos de comunicación pueden ser organizados y reorganizados a a conveniencia. Patch cord Patch panel para UTP

  46. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO C. CONECTORES PLUG Y JACKS Elementos utilizados para la union de cables y la conexión de equipos al sistema de cableado

  47. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO D. ADAPTADORES • Elementos que modifican la función física de los conectores y jacks, realizando acoples eléctricos pasivos o realizando uniones de cables de diferentes características. E. EQUIPOS ELECTRÓNICOS DE TRANSMISIÓN • Equipos que reformatean, convierten o restuaran una señal con el fin de mejorar o extender la distancia de transmision.

  48. COMPONENTES DE CABLEADO ESTRUCTURADO F. PROTECCIONES ELÉCTRICAS • Elementos que previenen el daño producido por las conexiones electricas anormales a la edificacion, incluyendo descargas atmosfericas y contacto accidental con lineas de potencia G. ACCESORIOS Y HERRAMIENTAS. • Todos los equipos y elementos utilizados para la instalacion y pruebas del sistema de cableado

  49. DISEÑO DE CABLEADO ESTRUCTURADO • Requerimientos de ancho de banda. • ¿Qué demandas de funcionamiento y de aplicación se le impondrán al sistema? • ¿Existen requerimientos físicos especiales en el edificio que deberán ser considerados? • Costo durante la vida útil: • Costo inicial del sistema (materiales e instalación) • Mantenimiento y administración • Costo de reemplazo • Tiempo improductivo (cuando el sistema está fuera de servicio)

  50. Software: 25% Hardware: 70% Cableado: 5% DISEÑO DE CABLEADO ESTRUCTURADO Costo/Beneficio

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