INTERFACES Ing. Lidia Esther Hidalgo Rodríguez Ing. Román Cabrera Pierre Ing. Ernesto Roile Rodríguez.

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1 INTERFACES Ing. Lidia Esther Hidalgo Rodríguez Ing. Román Cabrera Pierre Ing. Ernesto Roile Rodríguez

2 INTRODUCCION Nivel Físico. El Nivel Físico es el nivel inferior de la arquitectura de las redes de comunicación. El significado de la cadena de bits que se transmite y recibe entre los equipos no le concierne a este nivel. Los protocolos del Nivel Físico describen cuatro tipos de características: - Mecánicas - Eléctricas - Funcionales - Procedimientos CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS  Definen dimensiones de los conectores,  Asignan circuitos a los terminales o pines, montaje etc. Estas características hacen posible la interconexión de equipos. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS  Incluyen niveles de voltaje o de corriente  Tiempos de las señales (tiempo de subida y velocidades de transmisión)  Interpretación de los ceros y los unos. Ellos aseguran que los niveles eléctricos sean compatibles.

3 ESPECIFICACIONES FUNCIONALES Asignan significados a los circuitos o terminales. Se clasifican en categorías: datos, control, temporización y tierras. Las señales de tiempo, control y datos son representados por pulsos de voltaje que corresponden a unos y ceros. LAS ESPECIFICACIONES DE PROCEDIMIENTOS Indican las secuencias en que se establecen los mensajes de datos y de control. Establecen, utilizan y desactivan el nivel físico de conexión. Estas tienen que ser coincidentes entre ambos extremos de la conexión para que la transferencia sea inteligible. El término INTERFAZ describe una frontera entre dos partes con un flujo de mensajes entre ellos. Línea

4 Cuando los datos son recibidos a través del enlace de comunicación, estos llegan en forma serie mezclada con información de Control al equipo de comunicación. Estos datos corresponden a cadenas de bits presentados a la interfaz por un Módem ó por un adaptador de línea si la transmisión fuese digital. La interfaz de la computadora traslada la información de la interfaz del nivel físico al formato usado por este equipo, así como las señales de control. Luego hay un cambio en el formato de la señal en la interfaz, de voltaje, de corriente y de representación de la señal. Los Protocolos o Normas del Nivel Físico resuelven principalmente incompatibilidad entre equipos. Debido al gran número de fabricantes de equipos de comunicaciones se han adoptado una serie de Protocolos o Normas que aseguren la compatibilidad entre ellos. Definidas por: UIT –T : V,G,X … recomendaciones EIA: especificaciones RS ISO: ISO especificaciones

5 DTE1 DTE2 DCE1DCE2 DTE ½ DTR DCE ½ DSR DTE 1 RTS DCE1 LINE DCE2 -DCD DCE1 -CTS DTE1 -TXD PROCEDIMIENTO DE SEÑALES DE CONTROL

6  CISCO  Telindus  Zyxel  ALCATEL  Newbridge  RAD Ejemplo de FABRICANTES DE EQUIPOS DCE O DTE ADQUIRIDOS POR ETECSA y otros ISP y las interfaces utilizadas.  V24/V28 RS232  V35  V36/V10-V11 RS-449  RS530/RS530A  G703 64 kbps  G703/G704 2048 kbps  G703 Quad E1  IP router interface 2M -10M

7 Norma RS-232C  Norma RS-232 creada en 1960  Revisión C introducida en 1969  Utilizada en distancias de 15 metros y velocidades inferiores a 20kbps  Modo desbalanceado La RS232C incluye: - Características eléctricas de la señal - Características mecánicas de los conectores - Descripción funcional de las señales usadas (circuitos de intercambio). V24 -Listado de definiciones para los circuitos de intercambio entre DTE y DCE. V28 - Características eléctricas para circuitos de intercambio de doble corriente no balanceados.

8 CARACTERISTICAS ELECTRICAS RS-232C 1- El voltaje en circuito abierto no debe tener una magnitud superior a los 25V. 2- El circuito excitador (driver) debe ser capaz de sostener un corto circuito con cualquier otro alambre sin dañarse a si o a otro equipo. La corriente de cortocircuito no debe exceder de 0.5A. 3- Una señal se considera en el estado de Marca "1" cuando el voltaje es inferior a -3 Volts con respecto a tierra. En el estado de Espacio "0" cuando el voltaje es superior a +3V con respecto a tierra. 4- La impedancia de carga (RL-CL) debe tener una resistencia de menos de 7Kohms cuando se mide un voltaje aplicado entre 3 y +25V. Pero debe ser mayor de 300 ohms cuando se mide con un voltaje de menos de 25V. 3K < RL < 7Kohms. 5- El excitador debe cambiar el voltaje de salida a una razón que no exceda los 30V/m seg, pero el tiempo requerido para que la señal pase de -3V a + 3V no deba de exceder de 1mseg o 4% de el tiempo de 1Bit, lo cual es mucho mas pequeño. 6- La capacidad de carga CL no debe de exceder los 2500pF incluyendo la capacidad del cable. 7- La impedancia de salida del circuito excitador desconectado debe ser mayor de 300 ohms.

9 DatosControl TerminalNombreDesde DTEHacia DTEDesde DTEHacia Dte 1Tierra de Protección 2Dato Transmitido.(TA)x 3Dato Recibido (RD) x 4Solicitud de envío (RTS) x 5Clear To Send (CTS) x 6Data Set Ready(DSR) x 7Común 8Data CarrierDetect (DCD) x 9-10Reservadas 11No asignada 12Secundaria SCF x 13Secundaria SCB x 14Secundaria SCA Xx 15Temp. de Señal (desde DCE) x 16Secundaria SBB x 17 Temp. de Señal (desde DCE) x 18No asignada 19Secundaria RTS x 20Data Terminal Ready (DTR) x 21Signal-quality detector. x 22Ring indicator x 23Data signalRate selector x 24Transmiter Signal Element Timing x

10 En realidad son pocas las aplicaciones donde se emplean todas estas señales, siendo mayoritarias aquellas en que solo algunos terminales son empleadas; datos transmitidos, datos recibidos y tierra. Generalmente en una microcomputadora aunque aparece un conector de 25 terminales (DB25) ó uno de 9 (DB9), solamente los terminales mostrados en la tabla siguiente son los utilizados. PinesDescripción 7 Tierra (Común) Todas las señales son medidas relativas a ella. 2 TD Datos transmitidos 3RD Datos recibidos 4 RTS Solicitud de envio (Request to send), el equipo Terminal de datos DTE activa este circuito cuando está listo para datos DTE activa este circuito cuando está listo para transmitir. 5 CTS Clear to send, el equipo de comunicación (DCE) activa este circuito cuando está listo para aceptar datos del DTE. 6 DSR Data Set Ready, El equipo de comunicación activa este circuito cuando está energizado y listo para su uso. 20 DTR Data Terminal Ready, El DTE activa este circuito para permitir al DCE conocer que el está listo para enviar o recibir datos. 22 R Ring Indicator El DCE activa este circuito para decirle al R Ring Indicator El DCE activa este circuito para decirle al DTE que una señal de timbre debido a una llamada está siendo recibida. 8 RLSD Received Line Signal Detector El DCE activa este circuito cuando detecta una portadora de otro modem sobre el canal de comunicación.

11 La misma fue desarrollada inicialmente para una tecnología de componentes discretas y no de circuitos integrados, de ahí sus niveles de voltaje de +25V, tiempos de subida, impedancia de carga etc. Otro de los problemas eléctricos de esta norma es la capacidad del carga (< 2500 pF), dado que es muy común encontrarse con cables que tienen de 40-50 pF/ pie ; aspecto este que limita la distancia a 15 m a una velocidad de 20 Kbps. Sin embargo la misma ha sido evolucionada con nuevos circuitos integrados (chips), caso MAX 232, 233, 242 etc. La técnica de transmisión desbalanceada la hace propensa a ruido. El utilizar un cable para cada señal de control la encarece, además hay muchos terminales que no se usan. Limitaciones de la RS-232C

12 La EIA-232D fue adoptada en enero de 1987 y ofrece las especificaciones en concordancia con las normas V.24/V.28 del UIT. Esta incluye la adición de circuitos para lazo de retorno local (Pin 18, no asignado en la RS-232C), lazo de retorno remoto (Pin 21, compartido con la detección de calidad de señal) y el de modo de prueba (Pin 25, no asignado en la RS-232C). El pin 1, definido en la RS-232C como tierra de protección, es redefinido como pantalla. El término DCE es sustituido por DS (Data Set), cambiando la definición de equipos para la Comunicación dce Datos a Equipos Circuito-Terminal de Datos (Data Circuit-Terminating equipament). RS-232D V24/V28

13 V24/V28 – ISO 2110  Asimétrico  Carga: >3000 y <7000 ohm, max 2500 pF  Max 20kbit/s, ahora 64 kbit/s, para 15 m 0 1 ACTIVO INACTIVO CONTROL DATOS +25v +3v 0v -25v -3v

14 Modo Balanceado (diferencial) Transmisión/Recepción Tx Rx Emisión neta = 0 +E -E Ruido externo -N +N Rx Tx Esto es un caso ideal, en la práctica nunca existirá un balanceado ideal en el cableado ni en el equipo.

15 INTERFAZ RS-449 Una interfaz cercana a la RS-232C fue la RS-449 adoptada por la EIA en 1987 como una alternativa de mas alta velocidad, esta emplea la técnica de señalización balanceada, pero incrementa el número de terminales a 37 con un segundo conector de 9 pines para un canal secundario. Para altas velocidades de transmisión sobre largas líneas y con buena inmunidad al ruido la transmisión diferencial tiene mayores ventajas que la simple, producto de que los receptores solo responden a la diferencia de voltaje (eliminándose el ruido común). - Alta razón de rechazo al modo común. - Reduce la radiación de la misma línea (RFI) - Aumenta las velocidades - Incrementa las distancias La RS-449 especifica las características mecánicas de los conectores y una cuidadosa especificación de los cables. En cuanto a las variaciones de la RS-232C permite una velocidad máxima de 2 Mbps, incluye 10 nuevas señales, anulando 3 de la RS-232C y redefine otras. Las normas RS-422A, RS-423A y RS-485 se refieren a las características eléctricas de las señales.

16 Características Mecánicas y Funcionales - RS 449 â Velocidades superiores a 20 kbps â Conector DB 37 y DB 9 (pines) para funciones adicionales, conforme a ISO 4902 â Características Eléctricas â Desbalanceadas RS 423/V.10/X.26 â Balanceadas RS 422/V.11/X.27 (2.048 Mbps - 60 m) RS-449

17 V.36 (V.10/V.11)  V.10 Asimétrico, max 100 kbps, compatible con RS- 423 y X.26, max 1000 m V.11 Simétrico, max 10Mbps, compatible con RS-422 y X.27, max 1000 m 0 1 ACTIVO INACTIVO CONTROL DATOS +6v +0,3v 0v -6v -0,3v

18 INTERFAZ V36 Circuit 102 102a 102b 103/TD 104/RD 105/RTS 106/CTS 107/DSR 108/DTR 109/DCD 113/SCT 114/SCT 115/SCR 125/RI 140/RL 141/LL 142/TI Pin 19 37 20 4-22 6-24 7-25 9-27 11-29 12-30 13-31 17-35 5-23 8-26 15 14 10 18 Designation Tierra Tierra a Tierra b Transmisión de datos Recepción de datos Request To Send Clear To Send Data Set Ready Data Terminal Ready Data Carrier Detect CD Serial Clock Transmit (from DTE) Serial Clock Transmit (from DCE) Serial Clock Receive Ring Indicator Remote Loop Back Local Loop Back Test Indicator

19 Algunos fabricantes como Telindus, RAD y Alcatel utilizan interfaces modulares y se puede realizar una selección de la interfaz para cada equipo. Por esta razón muchos de sus equipos tales como: Modem Crocus HS, Crocus SDSL, Crocus HDSL. Alcatel U6-VAM presentan una variedad de ellas, tal es el ejemplo de la figura.

20 Interfaz RS 422 A (EIA)–V11 (UIT)–X(27)-DIN 66 259 Modo Balanceado Tx Rx Vl ETD ETCD [V] max = 6V â Balanceado. - Cada circuito tiene 2 hilos. Vl 0. 3v “1” transición “0” OFF ON â Distancia y velocidad1000 m - 100 kbps 50 m - 2.048 Mbps 10 m - 10 Mbps â Compatible con V.10 (Si se combinan limitaciones dada por V.10)

21 Para velocidades de transmisión de datos por encima de los 100 Kbps a largas distancias, la transmisión diferencial debe ser empleada para anular los efectos de diferencias de tierras y de las señales de ruido que aparecen como voltajes de modo común a la salida de los excitadores y a la entrada de los receptores. La RS-422 fue definida con este propósito y permite velocidades hasta 10 Mbps (a distancias de 40 pies). Los trasmisores diseñados para satisfacer esta norma son capaces de transmitir una señal diferencial de 2V por un par de hilos trenzados con una resistencia terminal de 100 ohms. Mientras que los receptores son capaces de detectar una señal diferencial de +200 mV en presencia de una señal común desde -7V a +7V. Desventaja No puede ser utilizada en aplicaciones donde la topología es lineal o de bus, ya que no permite que un múltiples drivers sean conectados a un bus común RS- 422A

22 Esta norma fué introducida en 1983, pero es la más utilizada hoy en día por los sistemas de bus de campo. La misma en una versión mejorada de la RS 422A, pues toma en cuenta todos los requerimientos de las líneas de transmisión balanceadas de la 422A y le añade la característica adicional que la misma permite múltiples transmisores y receptores, dado el incremento en el uso de las líneas de transmisión balanceadas en las redes de comunicación. Norma RS-485 (V.11 /X.27) Desventaja Debe trabajar en modo semiduplex

23 CARACTERÍSTICAS GENERALES RS-530  Surge en el año 1987, como consecuencia de la necesidad de mejorar y completar las posibilidades de la RS-232.  Es capaz de soportar una razón de bits hasta 20 MBps en un distancia de 60 m como máximo.  Emplea como estándares eléctricos, las interfaces RS-422 y RS-423.  Las características mecánicas que ofrece se definen por esta interfaz RS-530, la cual utiliza una distribución de 25 pines.  Funcionalmente se adapta al estándar RS-232.

24 CARACTERÍSTICAS ELECTRICAS Conformada eléctricamente de acuerdo a las descripciones de las interfaces RS-422 y RS-423. En el caso de la primera, con circuitos diseñados para uso de líneas de comunicaciones que requieran interfaces de circuitos balanceados de voltaje, producto de las siguientes razones:  Permitir razones de transferencia mayores de 56Kbps.  Lograr que los cables de interconexión sean mucho mayores que en los casos de operaciones desbalanceadas.  Evitar en gran medida los ruidos introducidos en la línea.  Minimizar las interferencias con otras señales.

25 CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS Y FUNCIONALES  Describe como implementar altas razones de bits mediante el uso del conector de 25 pines, especificado por el estándar RS-232, para conexiones físicas entre el equipo terminal de datos (DTE) y el equipo de comunicación de datos (DCE).  El mecanismo funcional queda caracterizado por dos categorías de acuerdo al tipo de señalización: balanceada y desbalanceada.

26 DISTRIBUCIÓN DE LOS 25 PINES

27 Categoría I Circuitos con especificaciones eléctricas balanceadas por el estándar eléctrico RS-422. BA Transmitted Data BB Receive Data CA Request to Send CB Clear to Send CC DCE Ready CD DTE Ready CF Received Line Signal Detector DA Transmitter Signal Element Timing (DTE) DB Transmitter Signal Element Timing (DCE) DD Receiver Signal Element Timing

28 Categoría II Los circuitos de intercambio que no son clasificados dentro de la categoría I, tienen que ser circuitos categoría II, los cuales utilizan las características eléctricas desbalanceadas especificadas por el estándar RS-423. LL Local Loopback RL Remote Loopback TM Test Mode

29 CONCLUSIONES  RS-530 define la conexión mecánica y funcional entre DTE y DCE que transmiten datos binarios serie, ya sean sincrónicos o asincrónicos.  RS-530 proporciona una forma de sacar ventajas a las transmisiones de alta velocidad con el mismo conector que se utiliza para V.24.  RS-530 ofrece los beneficios del RS-449 y la eficacia del diseño de los 25 pines. Trabaja con la velocidad de transmisión hasta 20 Mbps; la máxima distancia depende de la conexión eléctrica utilizada

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31 V.35 UIT  La recomendación V.35 de la UIT define un MODEM y una interfaz.  El Modem V.35 dispositivo para operar en frecuencias de grupo 60-108 KHz a velocidades de 48 Kbps-168kbps para los cual fue necesario definir una nueva interfaz.  La interfaz esta limitada a 15 m.  Las características eléctricas definidas contienen una mezcla de circuitos desbalanceados y balanceados.  Datos y Temporización balanceadosbalanceados  El resto de las señales desbalanceadas V.28V.28  Max 144 kbps

32  Las especificaciones funcionales y de procedimiento son las mismas de V.24.V.24.  Las especificaciones mecánicas de la interfaz V.35 son definidas en ISO 2593.  Conector rectangular de 34 pines. 0 1 ACTIVO INACTIVO CONTROL DATOS +0,55 +20% 0v -0,55v -0,55v +20% -0,55v -20% +0,55v -20% +0,55v

33 INTERFAZ V35 Circuit 102 103/TD 104/RD 105/RTS 106/CTS 107/DSR 108/DTR 109/DCD 113/SCT 114/SCT 115/SCR 125/RI 140/RL 141/LL 142/TI Pin B P-S R-T C D E H F U-W Y-AA V-X J N L NN Designation Signal Ground Transmit Data Receive Data Request To Send Clear To Send Data Set Ready Data Terminal Ready Data Carrier Detect Serial Clock Transmit (from DTE) Serial Clock Transmit (from DCE) Serial Clock Receive Ring Indicator Remote Loop Back Local Loop Back Test Indicator Características Eléctricas :UIT - V11 y V28 V35 Especificaciones de funcionamiento: V35 Recomendaciones mecánicas :ISO- IS2593 Esta norma fue declarada obsoleta por la UIT-T, sin embargo es muy empleada hoy en día por los equipos de la firma CISCO para la interconexión a razones de bit superiores a los 48 Kbps.

34 INTERFAZ V35 Es la interfaz más usada dentro del mundo TX de datos en ETECSA, se utiliza en: Modem Crocus HS, Crocus HDSL

35 INTERFAZ G 703 64kbps Estandar para transmisión en Redes de Jerarquía digital Razón de bit nominal: 64kbit/s Pares simétricos 120 ohm carga 64 khz y 8khz señales de temporización transmitidas en una forma codireccional AIS CircuitoNombre del circuitoDesde DCEHacia DCEDB15RJ45 RXRecepción Ax 11 RXRecepción Bx 22 Gndpantalla de recepción 33 TXTrnasmisión x84 TXTransmisión x95 Gndpantalla de transmisión 106

36 La señal entrante puede ser protegida contra los disturbios del entorno: Conectando la pantalla del cable a tierra Activando un filtro pasabajo a la entrada Lo anterior se logra en algunas interfaces a través de switches o straps como es el caso del crocus SDSD 2M o crocus HS

37 Reglas de conversión de código Paso 1: Un período de 64 kbps es dividido en 4 intervalos Paso 2: Un 1 binario es codificado como un bloque de cuatro bits 1100 Paso 3: Un 0 binario es codificado igualmente como 1010 Paso 4: la señal binaria es convertida en 3 niveles de señal alternado la polaridad de bloques consecutivos Paso 5: La alteración de la polaridad de los bloques es violada cada 8 bloques. El bloque de violación marca el último bit en un octeto

38 G703-E1/FE1 BNC/RJ45 2.048 Kbps Interfaz codireccional 120 ohm simétricos y 75 ohm asimétrico (BNC) HDB3 y codificación AMI CircuitoNombre del circuitoDesde DCEHacia DCERJ45 RXRecepción Ax 1 RXRecepción Bx 2 Gndpantalla de recepción 3 TXTrnasmisión x4 TXTransmisión x5 Gndpantalla de transmisión 6

39 ST1-2 ST4 ST3 StrapFunciónPOS 1-2POS 2-3 ST1Impedancia RX120 ohm (rj45)75 ohm (bnc) ST2RX pantalla coax (BNC)no conectadoconectado ST3Impedancia TX120 ohm (rj45)75 ohm (bnc) ST4Pantalla coax TXno conectadoconectado

40 CONVERTIDORES DE INTERFACES Existe una amplia gama de convertidores de interfaces de disímiles fabricantes y en variadas formas y tamaños. Mostramos a continuación los tipos fundamentales Convertidor Universal: Permite convertir entre cualquier combinación de las siguientes RS-232, V.35, RS-422/449, X.21, RS-530, TTL Convertidor de DCE V35 –DTE RS-232 Se pueden utilizar en conectividad LAN – WAN, videoconferencia. Alcanza velocidades de 128kbps Convertidor de V35 DCE-DTE RS-530 Velocidad bidireccional de hasta 128kbps

41 Convertidor de V35 DTE-DCE V36 Este es el caso de una conexión de un modem U6VAM Alcatel V36 con un router V35 Cisco. Con el conversor se llega a velocidades de 2.048 kbps

42 Interfaz Bridge  Una interfaz bridge combina módulos de subsistemas LAN y WAN en un solo dispositivo.  Automáticamente toma la dirección de la LAN a la cual esta conectada directamente y las coloca en las tramas que van hacia las LAN distantes.  La interfaz tiene una tabla que puede almacenar hasta 10000 direcciones y actualizarlas automáticamente.  La Interfaz cumple con el estándar 802.3 de IEEE sobre la conexión LAN – WAN y ofrece conexión UTP a la red local.  Esta interfaz es ideal para la conexión de diferentes Lan dentro de una intranet en lugares cercanos.

43 Puede ser la solución para la concentración de diferentes redes Lan a través de conexiones de banda ancha. En combinación con los modems Crocus, la interfaz bridge puede llegar a concentrar hasta 30 LANs en una sola tarjeta. Del lado usuario se instala un modem de mesa con interface Bridge. Del lado central se equipa el modem con interfaces bridges.Un Switch Ethernet concentra los diferentes modulo y envia el tráfica hacia el backbone de internet. Este es el ejemplo de la conexión de las diferentes Intranet de ETECSA. En la forma de interfaz Bridge Nx64 se puede interconectar con la red CXC con interfaz G703.

44 Interfaz Router La interfaz router integra tecnologías de acceso de alta velocidad y enrutamiento IP en una sola tarjeta. Permite a su vez la conexión de Ethernet directamenta al modem. Cuando se quieren lograr mejores prestaciones de seguridad y fiabilidad en las conecciones LAN-LAN se utiliza una interfaz router en lugar de Bridge. Existen varios tipos de versiones: Nx64 Transparante (utiliza todo el ancho de banda disponible según el modem) Posibilidades de conexión: Lado usuario (Lan) interfaz ruter- Lado distante Router con modem a interfaz V35. Interfaz router Nx64 lado usuario – G703 lado remoto. Caso de conexión a Cross Conect. Después de enrutados los paquetes IP el tráficos LAN es encapsulado para la transmisión sobre el enlace WAN. Soporta protocolo PPP y Frame Relay encapsulamiento.

45 Frame Relay G703 Crocus CXC Frame Relay Bacbone Crocus 10baseT Ejemplo IP conectividad con cross conect- frame relay backbone

46 CONCLUSIONES  Interfaces: Frontera entre terminal de usuario y equipo de comunicación de datos.  Permiten interconexión de equipos.  Estandarización garantiza interoperabilidad  Una de las Causas de interrupciones en Tx Datos es por fallas en interfaces, (pérdidas de amplitud, sincronización, intermitencia en la señal, etc.).  Sirven como puntos de prueba de funcionamiento de los equipos, de calidad e integridad de los datos y de mediciones en condiciones de simulación.  Del conocimiento de las interfaces depende la velocidad de respuesta en la interconexión de equipos de telecomunicaciones