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Tecnologías Digitales

Temario

• Interfaces físicas (RS232, V.35, G.703, E3, STM-1, Ethernet)

• Medición de tasas de errores.• Fundamentos de TDM.• Fundamentos de ATM.• Fundamentos de Frame Relay.• Interworking Frame Relay/ATM• Fundamentos de ADSL.

Interfaces físicas

Interfaz RS 232

Interfaz RS 232

• Características:

• Eléctricas

• Mecánicas

• Funcionales

RS 232 Características eléctricas

• No balanceada eléctricamente (tierra de retorno única)

• TX: Entre +5 y +15 Volts Entre - 5 y - 15 Volts

• RX: Entre +3,5 y +18 Volts Entre - 3,5 y - 18 Volts

• Tolera cortocircuitos.

RS 232 Características eléctricas

• Transmisión Asincrónica– Cantidad de bits de datos– Paridad del carácter– Bit de parada

• Transmisión Sincrónica– Reloj de TX proporcionado por DTE o DCE– Reloj de RX proporcionado por DCE

RS 232 Características eléctricas

• Velocidad original hasta 20 Kb/s.

• Velocidad usual hasta 64 Kb/s

• Limitado en la longitud del cable.

RS 232 Características mecánicas

• Conectores macho (DTE) y hembra (DCE).

• DB-25, DB-9

• RJ-45

Conector DB-25 DTE macho

Conector DB-9 DTE macho

RS-232 en DTU DCE

RS-232: Características funcionales

• Datos

• Reloj

• Control

RS-232: Pines de Datos TxD/RxD

• Pin 2 - Transmitted Data (TxD) Esta señal se activa cuando el DTE transmite. Si no se transmiten datos, se envía Mark (marca, "1" lógico , voltaje negativo).

• Pin 3 - Received Data (RxD) Esta señal se activa cuando el DCE transmite. Si no se transmiten datos, se envía Mark (marca, "1" lógico , voltaje negativo).

RS-232: Pines de Control DTR/DSR

• Pin 20 - DTE preparado (DTR, Data Terminal Ready) Esta señal la activa el DTE ("0" lógico, voltaje positivo) para informar al DCE que está encendido y operativo.

• Pin 6 - DCE preparado (DSR, Data Set Ready) Esta señal la activael DCE ("0" lógico, voltaje positivo) para informar al DTE que está encendido y operativo.

RS-232: Pines de Control RTS/CTS

• Pin 4 - Request to Send (RTS) Esta señal la activa el DTE ("0" lógico, voltaje positivo) para pedir autorización al DCE para enviar datos. Cuando el DCE está pronto contesta activando el CTS (Clear to Send).

• Pin 5 - Clear to Send (CTS) Esta señal la activa el DCE ("0" lógico, voltaje positivo) para informar al DTE que puede transmitir datos.

RS-232: Pines de Control DCD

• Pin 8 - (DCD, Data Carrier Detect) Esta señal la activa el DCE local ("0" lógico, voltaje positivo) para informar al DTE que está conectado con el DCE remoto.

RS-232: Pines de Reloj de TX

• Pin 15 - Transmitter Clock (TxC) Se emplea solamente en transmisión sincrónica. El DCE genera la señal de reloj a partir de la cual el DTE envía sus datos al DCE.

• Pin 24 - External Transmitter Clock (XClock) Se emplea solamente en transmisión sincrónica. El DTE genera la señal de reloj a partir de la cual envía sus datos al DCE.

RS-232: Pines de Reloj de TX

• Pin 17 - Receiver Clock (RxC) Se emplea solamente en transmisión sincrónica. El DCE genera la señal de reloj a partir de la cual envía sus datos al DTE.

RS-232: Pines de diagnóstico

• Pin 18 - Local Loopback (LL) Esta señal la genera el DTE para hacer que el DCE local haga un bucle local a nivel de línea. El DCE confirma su estado de prueba activando la señal en el pin 25.

• Pin 21 - Remote Loopback (RL) Esta señal la genera el DTE para hacer que el DCE remoto haga un bucle a nivel de interfaz digital. El DCE local confirma el estado de prueba activando la señal en el pin 25.

RS-232: Pines de diagnóstico

• Pin 25 - Test Mode (TM) Cuando está activada indica que el modem está en una estado de bucle local o bucle remoto. Otros tests de diagnóstico pueden provocar que esta señal se active.

RS-232: Pines de Canal secundario

• Son similares al canal principal. No suelen usarse.

• Pin 14 - Secondary Transmitted Data (STxD)• Pin 16 - Secondary Received Data (SRxD) • Pin 19 - Secondary Request to Send (SRTS) • Pin 13 - Secondary Clear to Send (SCTS)• Pin 12 - Secondary Received Line Signal

Detector (SCD)

RS-232: Otros pines

• Pin 7 - Signal Ground Retorno eléctrico para todas las señales.Es el pin más importante del punto de vista eléctrico.

• Pin 22 - Ring Indicator (RI) Indica una llamada. Sólo es relevante en modems vocales.

Interfaz V.35

• Uso normal hasta 2 Mb/s (2.048 Kb/s).

• Señales de datos y reloj eléctricamente balanceadas.

• Señales de control eléctricamente no balanceadas.

• Señales análogas a las de la RS-232.

• Conector usual: M34 (Winchester).

V35 female DCE

V35 M34 male DTE

Interfaz G.703

• Opera a velocidad normal de 2.048 Mb/s.• Código de Línea HDB3 (High - Density

Bipolar 3) o AMI.• Organizado en tramas de 256 bits = 32

Time Slots * 8 bits / Time Slot• Sincronismo a partir del time slot 0.• Interfaz de 75 ohms (coax) no balanceada o

120 ohms (UTP) balanceada. TX y RX.

Tipos de trama E1

• CCS (Common Channel Signaling), no emplea TS16 – Uso en Datos – PCM 31

• CAS (Channel Associated Signaling), emplea TS 16 – Uso en Voz– PCM 30

Conectores BNC

Interfaz E3

• Velocidad de 34 Mb/s

• Cable coaxial, conectores BNC

• Interfaz de 75 ohms (coax) no balanceada

• Uso normal con ATM.

• TX y RX.

Interfaz STM-1

• Velocidad de 155 Mb/s

• Interfaz eléctrica (coaxial) u óptica (fibra).

• Uso normal con ATM.

• TX y RX.

Interfaz Ethernet

• Velocidad: Ethernet 10 Mb/s, Fast Ethernet 100 Mb/s.

• Red broadcast, con colisiones, no determinista.

• Conectores RJ-45, cable UTP.

• Señales eléctricamente balanceadas.

Medición de tasas de errores

Medición de tasas de errores

• El modo usual es enviar mediante un instrumento una secuencia de bits conocida y predeterminada a un receptor. El receptor compara lo efectivamente recibido con lo que debería haber recibido y calcula las tasas de error correspondientes.

BER y BLER

• BER: Bit Error Rate

• BER = Bits erróneos / Bits Totales

• BLER: Block Error Rate

• BLER = Blocks erróneos / Blocks totales

(Medido durante el tiempo disponible)

ES y SES

• Errored Seconds, ES, (Segundos errados) es la cantidad de segundos en los cuales hubo al menos un error, una violación bipolar, etc.

• Severely Errored Seconds (SES). Un segundo severamente errado es aquél en que la tasa es peor que 10E-3.

UAS, AS

• UAS (Unavailable Seconds) Se cuentan a partir de la existencia de 10 SES (Severely Errored Seconds) consecutivos. También si se detecta pérdida de señal o pérdida de trama.

• AS (Available Seconds) Es la diferencia entre el tiempo de la prueba y los UAS.

DGRM

• DGRM: DeGRaded Minutes es la cantidad de minutos degradados desde el inicio de la prueba. Un minuto degradado es aquél en el cual la tasa de error está entre 10E-6 y 10E-3 durante 60 segundos disponibles.

SLIP

• Un Slip ocurre cuando un patrón sincronizado pierde un bit o tiene un bit adicional insertado. Indica problemas de reloj.

Patrones de prueba

• Secuencias seudoaleatorias: Se generan a partir de registros de desplazamiento realimentados.

• 2 Exp(n) - 1: 511, 2047, 2e15, etc.

Configuración

• Interfaz (V.35, E1, etc)

• Género de la interfaz: DTE o DCE (usualmente DTE)

• Velocidad, Time slots en el caso de E1 canalizado.

• Reloj (Interno, Recibido)

• Patrón (2047, 2E15, etc)

ATM

Asynchronous Transfer Mode

ATM

• Estructura de celda

• Header 5 bytes

• Payload 48 bytes

payloadheader

ATM Conexiones

• Tipos de conexiones previstas:– permanentes – conmutadas (establecidas mediante

señalización)• Dos niveles de conexiones:

– Virtual Channel Connections (VCC), se identifican con Virtual Channel Identifiers (VCI)

– Virtual Path Connections (VPC), se identifican con Virtual Path Identifiers (VPI)

• Un VPC puede contener varios VCC. Un VCC puede atravesar varios VPC

• Los dos niveles facilitan la gestión y disminuyen el jitter y el tiempo de establecimiento de conexión

conmutada

permanente

S S S S SW W W W W

VPC VPC VPC

VCC

ATM

ATM Modelo de capas B-ISDN

Plano

de gestión

Plano de Plano decontrol usuario

Capas altas Capas altas

Capa de adaptación a ATM (AAL)

Capa ATM

Capa física

g ee s ct ai pó an s

d

g g l e o s b t a i l ó n

ATM Modelo de capas B-ISDN

Convergencia Convergence Sublayer AALSegmentación y reensamblado Segmentation And Reassembly

Control de flujo genérico (interfaz de usuario)Traducción de VCI/VPI de celdas ATM Multiplexado de celdas

Desacoplamiento de velocidad de celdasGeneración y verificación de HECDelineamiento de celdas Transmission ConvergenceAdaptación de trasmisión de tramas FísicaTrasmisión de tramas

Temporización de bit Physical MediumMedio físico

ATM Capa ATM

CLP

GFC VPI

VPI VCI

VCI

VCI PTI

HEC

PAYLOAD

Celda en interfaz Usuario- Red (UNI)

CLP

VPI

VPI VCI

VCI

VCI PTI

HEC

PAYLOAD

Celda en interfaz Red- Red (NNI)

CLP= Cell Loss Priority Payload= Carga

PTI: Payload Type Indicator

ATM Entrega de información

• La capa ATM no efectúa retrasmisión en caso de perder o descartar una celda, por lo cual no asegura la entrega confiable de información de extremo a extremo. Esta función deberá ser contemplada en una AAL o bien en capas superiores.

• ATM es orientado a conexión pero soporta servicios con y sin conexión– Para servicios con conexión garantiza la entrega ordenada de celdas, si bien los

retardos pueden ser variables y pueden perderse celdas.– Para servicios sin conexión no se garantiza el secuenciamiento, porque la capa

AAL puede emplear múltiples VCC sobre múltiples VPC para la trasmisión, lo cual puede causar que las celdas arriben en desorden.

ATM Adaptation Layer

• Proporciona el mismo soporte de celdas para distintas Clases de Servicio.

• Criterios para definir Clase de Servicio:

• Tasa de bits (constante o variable)• Relaciones de tiempo origen/destino• Modo de conexion (con o sin conectividad)

ATM ATM Adaptation Layer

Capas Capas Superiores Superiores

AAL AAL

ATM ATM ATM ATM

Física Física Física Física

Terminal Conmutador Conmutador Terminal

Las funciones de capa AAL son de extremo a extremo

ATM Adaptation LayerClases de Servicio:

• AAL 1: Emulacion de circuito transparente

• AAL 2: Transmision de video comprimido

• AAL 3/4 y AAL 5: Servicios de datos no orientados a conexion.

ATM Subcapas AAL

• Convergence Sublayer: provee el servicio requerido por el usuario, adaptando esas exigencias al servicio provisto por SAR; es dependiente del servicio de usuario soportado.

• Segmentation And Reassembly: segmenta la información de CS en bloques de tamaño adecuado al tamaño del payload de celda.

Primitivas

Primitivas

SSCS

CPCS

SAR

CS

Service Specific C S

Common Part C S

S A R

Capa A T M

Capas Superiores

ATM AAL 1

CS Indication Sequence Number Sequence Number Protection SAR SDU

C R C Paridad 3 1

1 3 4 47 x 8

ESTRUCTURA DE SAR

48 x 8 bits

ATM AAL 2

ESTRUCTURA DE SAR

Sequence Information Length SAR SDU CRC Number Type Indicator

48 x 8

ATM AAL 5

Carga CPCS Relleno Información Alineamiento en Largo de CRC entre usuarios bloques de 64 bits Carga y Relleno

0 a 65535 0 a 47 1 1 2 4

ESTRUCTURA DE CPCS

ATM Interfaz Terminal-Red

Interfaz UNI

NodoATM

RouterLANMAN

oWAN

ATM Tipos de tráfico

• Constant Bit Rate:– Emula una línea dedicada, provee una conexión constante entre dos puntos, ya

sea que se use o no.• Variable Bit Rate:

– Se emplean recursos en la medida que se necesitan• Available Bit Rate:

– Mediante control de flujo la red informa al terminal la disponibilidad en cada instante, evitándole así la pérdida de información en condiciones de congestión.

• Unspecified Bit Rate:– La información es transportada sobre la base del “mejor esfuerzo” por parte de la

red, sin garantías, y sin notificaciones del estado de congestión en cada instante.

Frame Relay

Modelo OSI

Comparación TDM, X.25, FR

Frame RelayFrame Relay

• Sin numeración de tramas.

• Conmutación de tramas.

• Longitud variable.

• Protocolo de nivel 2.

• Sin retransmisión.

FRAME RELAYFRAME RELAY

DLCI

DLCI

FCS

(2 bytes) Encabezado

(2 bytes)

Información(longitud variable)

16 a 4472 bytes

Flag(1 byte)

Flag(1byte)

C/R

DEFECN BECN

EA

EA

Trama

• El campo de direcciones tiene 10 bits, por lo tanto la gama de DLCI disponibles es de: 0 a 1023

• De 16 a 1007: DLCI´s disponibles para el usuario• 0 : Annex A, Annex D 1023 : LMI FRF• De 0 a 15: Valores reservados (Multicast, SVC)

• De 1008 a 1023:Valores reservados (Multicast, SVC)

Utilización de los “DLCI” Utilización de los “DLCI” (Data Link Connection Identifier)(Data Link Connection Identifier)

DLCI : Data Link Connection Identifier

Red Frame RelayUsuario

AUsuario

C

UsuarioB

UsuarioD

DLCI 16

DLCI 35

DLCI 17

DLCI 410DLCI 413

DLCI 120

UNI

UNI

UNI

UNI

DLCI´s

Enlace Frame RelayEnlace Frame Relay

PVC

Conmutador Frame RelayConmutador Frame Relay

Dispositivo de Acceso a

Frame Relay

Conmutador Frame Relay

Conmutador Frame Relay

Dispositivo de Acceso a

Frame Relay

Enlace Frame Relay(Frame Relay Link)

FRS FRS

FRADFRAD

Circuito Virtual Permanente (PVC)

FRS

NNI

UNI UNI

16

728 334

18

A B

in out

A, 728 B, 334

Puerto de conexión

• Proporciona el acceso a la red Frame Relay Velocidad física.

• La capacidad del Puerto se asigna en forma dinámica a los Circuitos Virtuales que están definidos dentro de él

• Determina la máxima velocidad de transferencia con el resto de los sitios de la red

Puerto de conexión

• Protocolo de gestión del enlace (Annex A, Annex D, LMI).

• Máximo tamaño de trama. Debe permitir transmitir el paquete de mayo tamaño (típico 1600 bytes).

• Los parámetros anteriores determinan el máximo número de circuitos virtuales que pueden pasar por él

Protocolo de gestión del enlace

• Q933 Annex A, T1.617 Annex D, LMI FRF• Prover al usuario final con la información de

estado de los VC• Define interfaz UNI, NNI• En interfaz UNI el dispositivo interroga a la red en

forma periódica y esta contesta• En interfaz NNI el protocolo es bidireccional.

Ambas puntas interrogan y responden interrogaciones. Propagan a través de la red el estado de los PVC

Operación del LMI

Protocolo de gestión del enlace

• Status enquiryEl usuario interroga en forma periódica a la red (10s)

• StatusLa red contesta al usuario los interrogatorios

– Keep alive Respuesta a los status enquiry

– Full statusRespuesta a los status enquiry con información de todos los PVC del

enlace (1 de cada 6 status)

• Update status (mensaje asincrónico)

Especificaciones de LMI

Redes Frame RelayCaracterísticas

Red Frame Relay

Nodo Frame Relay

canal virtualRouter DTU

DTU RouterRouter DTU

DTU Router

DTU Router

PVCs

Redes Frame RelayCaracterísticas

velocidadde acceso

CIR

BeSetea DE

Bc

Descarte

tiempoTc

bits

Bc

Bc+Be

Parámetros de trafico por PVC

CIR - Tasa de Información comprometida.

Bc - Ráfaga comprometida en tiempo Tc.

Be - Ráfaga admitida en exceso, a ser entregada en mejor esfuerzo.

Tc - Período de medición de los parámetros de tráfico:

Tc = Bc/CIR Tc = Be/(Vel.acc.) si CIR = 0MIR - Tasa de información máxima,

MIR = (Bc+Be)/Tc

Parámetros del PVC

• DLCI

• CIR

• Bc

• Be

Normas Frame Relay

Efecto de la congestión

Uso de FECN y BECN

Frame Relay Explicit Congestion Notification

Interworking Frame Relay/ATM

Frame Relay y ATM

• ¿Cómo interconectar dos usuarios Frame Relay utilizando un backbone ATM?

• ¡FR/ATM Network Interworking!

• ¿Cómo interconectar un usuario Frame Relay con un usuario ATM?

• ¡FR/ATM Service Interworking!

Frame Relay Interworking

• Network: Transporta tramas entre dos redes Frame Relay a través de una red ATM intermedia.

• Service: Transforma tramas Frame Relay en celdas ATM y viceversa

FR/ATM Interworking

• FR/ATM Network Interworking

• FR/ATM Service Interworking

FR/ATM Network Interworking

FR/ATM Service Interworking

Interworking Function (IWF)

• Las tramas y células se delimitan y formatean como corresponda.

• Se mapea Discard Eligibility y Cell Loss Priority.• Se envían o reciben las indicaciones de congestión

según corresponda ( FECN de Frame Relay se mapea a EFCI de ATM).

• Se mapea el DLCI de Frame Relay al par VPI/VCI (Virtual Path Identifier/Virtual Circuit Identifier) de ATM.

FR/ATM Network Interworking

FR/ATM Service Interworking

FR/ATM Service Interworking

ADSL

Topología ADSL

Espectro ADSL

Ancho de banda y alcance

DMT (Discrete MultiTone)• Se modulan múltiples portadoras en QAM sobre

una línea telefónica. • Las frecuencias están igualmente espaciadas y se

mide la SNR para determinar el máximo QAM conseguible.

• Se pone en la línea la suma de las frecuencias.• Esto es llamado Discrete Multi Tone (DMT)

Efecto de las características de la línea

ADSL y DMT• El espectro ADSL se divide en 255

portadoras.• Cada portadora está situada a n x 4,3125

kHz• Para la dirección upstream se usan las

portadoras 7 a 29.• Para la dirección downstream se usan las

portadoras 38 a 255.