Servidores y redes de computadores y elementos de comunicación

Servidores y redes de computadores y elementos de comunicación

Servidores y redes de
computadores y
elementos de
comunicación digital
Esquema de bloques de
telecomunicación
Señales que transportan información binaria
Diseño de un sistema típico de comunicación digital
• Mensajes de data digital (o binaria)
• Conversión análogo-digital
• La forma de los pulsos es conocida, pero no su ocurrencia
• Rbits/sec o bps
• Si R=1000 bps, entonces 1/R = 10-3 sec
Información y capacidad del sistema
• Concepto de información: lo nuevo, cambiando continuamente,
“impredecible”
• Cantidad de información, capacidad del sistema ( canal en
SHANNON)
• Intervalo T: ¿Cuánta información podemos colocar allí?
• ζ (Tau): limitación por Bw (minimo ζ por capacidades parasitas
• Volts: por ruido…minimo detectable, en la figura 1 Volt
• En la figura se muestran n=4 niveles posibles: 0, 1, 2, 3.
• Para un intervalo ζ se tiene 4 amplitudes posibles.
• Para 2 intervalos 42 = 16 amplitudes posibles.
• Para 10 intervalos 410 amplitudes posibles.
Capacidad del sistema
• En general, el numero de combinaciones en T [sec] es nT/ζ.
• Entonces, se define (Nyquist)
Contenido de información = H = (T/ζ)log2n [bit]
En la figura del ejemplo:
Información transmitida =(10/1)log24= 20 [bit]
• Capacidad del sistema: máxima razón de transferencia o
transmisión de información:
C=(información/T)=(1/ζ)log2n[bit/sec]
Capacidad en función del ancho de banda
(Bw)
• Para pasar un pulso de forma arbitraria, de un ancho determinado,
con mínima distorsión se necesita:
B=(1/2ζ) [Hz] o ζ=(1/2B) [sec]
Así:
C=2B log2n [bit/sec] o
R≤2B log2n [bit/sec]
Canal con ruido
• Para un canal con ruido, se tiene la ley de SHANNON-HARTLEY que
caracteriza la capacidad del canal como:
C ≤ B log2(1+(s/n)) [bit/sec]
donde:
(s/n) = 10 log10(s/n) [dB]
y:
s=potencia media de la señal en W
n=potencia de ruido aleatorio en W
BPS y BAUDIOS
• La velocidad en baudios de una señal representa el número de
cambios de estado, o eventos de señalización, o número de niveles
que la señal tiene en un segundo.
• Cada evento de señalización transmitido puede transportar uno o
más bits. Sólo cuando cada evento de señalización transporta un solo
bit coinciden la velocidad de transmisión de datos en baudios y en
bits por segundo.
• La relación entre la tasa R medida en [bps] y la tasa RS medida en
[baudios] es:
R = RS · log2n
Eficiencia espectral
• En telecomunicación, la eficiencia espectral E es una medida de lo bien
aprovechada que está una determinada banda de frecuencia usada para
transmitir datos (bits). Cuando mayor es este valor, mejor aprovechada
está dicha banda.
• La eficiencia espectral es uno de los muchos parámetros con los que se
mide la calidad de una modulación digital. Otros factores a tener en cuenta
son la velocidad de transmisión, la probabilidad de error de bit (BER) y la
energía por bit ( Eb/N)
• Su formulación matemática es:
E=R/B [bps/Hz}
• Donde R es la tasa de transmisión en bps (bits/s) y B es el ancho de banda
utilizado del canal. Por tanto, la unidad se mide en bps/Hz (bits por
segundo/Hertz)
Ejemplos
• Un proveedor ISP usa modulación digital para servicios de Internet y TV Digital
sobre un ancho de banda estándar de 6 MHz. El proveedor utiliza 38 Mbps en
“download stream”.
• Asumiendo que el ruido no es significativo calcule si el ancho de banda de 6 MHz
y la tasa de 38 Mbps es suficiente para usar una modulación 256QAM
• De acuerdo al resultado anterior, cual sería la máxima tasa posible para este
sistema
Respuesta:
La modulación 256QAM, es una modulación mixta entre ASK (modulación de
amplitud) y PSK (modulación de fase), y puede transferir datos por medio de 256
niveles o estados. Para lograr estos 256 estados, la cantidad de bits para cada
estado debe ser:
2n = 256
/log2
n = log2256
n = (log10 256/log10 2)
n= 2.40824/0.30103 = 8 [bit]
• De acuerdo a Shannon (PPT#8):
R ≤ 2B log2n [bit/sec]
38·106 ≤ 2·6·106·log2(2n)
38 ≤ 12·log2(2n)
o 12·log2(2n) ≥ 38
log2(2n) ≥ 3.166667
/log2
n ≥ 1.6629
Por consiguiente puede usar QAM256 con 8 bits para cada símbolo o
estado
• la máxima tasa posible para este o cualquier sistema esta dada por
C ≤ B log2(1+(s/n))
Por lo cual debemos conocer previamente la razón S/N del sistema
Medios de transmisión: F.O.
• Tasas de cientos de Mbps, Gbps
• TX: LED o LD
• RX: Fotodiodo o fototransistor
• Fibra de índice escalonado o multimodo: núcleo y
revestimiento tienen índice de refracción distinto pero
uniforme. Por los trayectos la luz tardará un tiempo
variable en propagarse. Se usa para tasas de bits
moderadas
F.O.
Satélites
Radio: múltiples celdas
• F1, F2, F3 = frecuencias utilizadas en la celda
Propagación de señales
• Tp = retardo de propagación de transmisión
• Tx = retardo de transmisión
No.de bits por transmitir N
Tx =
Tasa de bits del enlace, R, en [bit/sec]
Dis tan cia S en [m ]
Tp =
Velocidad de propagacion V en [m/sec]
Interconexión entre circuitos electrónicos dentro
de un mismo equipo
Interconexión entre equipos electrónicos
Orientaciones Técnicas
Implementación de Red de Datos y
Conectividad a Internet
Enlaces, Centro de Educación y Tecnología
Determinación del Ancho de Banda Requerido
• Es importante contar con una conexión a
Internet adecuada, que no se sature o sea
demasiado lenta cuando muchos equipos
navegan en forma simultánea, pero que
tampoco sea sobredimensionada y se pague por
un servicio que se usa parcialmente.
• Para poder estimar qué ancho de banda es
apropiado para una red, se puede considerar
como referencia que la velocidad mínima
adecuada de conexión de un computador es de
alrededor de 50 Kbps (Kilo bits por segundo) en
promedio.
• Esta velocidad puede ser mayor si las actividades que se desarrollan
con Internet demandan mayor ancho de banda, como podría ser la
visualización de contenido Flash o la reproducción de video en línea,
en cuyo caso es recomendable que la velocidad promedio por
computador ronde los 90 Kbps.
• Por lo tanto, el ancho de banda requerido se obtiene al multiplicar la
velocidad mínima por la cantidad de equipos que se conectarán a
Internet.
Ancho de Banda = [Velocidad Mínima por
Computador] X [Cantidad Total de PC]
Máxima cantidad de computadores conectados
simultáneamente por conexión a Internet según su
ancho de banda, de acuerdo a la velocidad mínima
requerida (50 Kbps para uso normal y 90 Kbps para uso
intensivo).
RAID
• RAID es un método de organización de discos duros estándar que
convierte estos diferentes discos en uno solo a ojos del sistema
operativo.
• Una configuración RAID distribuye los datos por diferentes discos
duros con un nivel de redundancia suficiente para poder recuperar los
datos si un disco falla.
• Existen diferentes niveles de RAID, desde la ausencia prácticamente
total de redundancia hasta una solución con una duplicación
absoluta, en que no existe riesgo de interrupción del servicio ni de
pérdida de datos en caso de fallo de un disco duro.
Sistemas RAID – Redundant Array of Independent
Disks
• La industria ha creado un sistema estándar para rápido acceso de los datos, y
se puede agregar redundancia para mejorar la seguridad
• El esquema RAID consta de seis niveles: desde el nivel 0 al nivel 5
• Estos niveles no implican jerarquía, sino que describen modos diferentes que
poseen tres características comunes:
1- RAID es un conjunto de unidades físicas de disco vistas por el sistema
operativo como una unidad lógica
2- los datos se distribuyen a través de las unidades físicas del conjunto
de unidades
3- La capacidad de los discos redundantes se usa para almacenar
información de paridad que permita la recuperación de los datos en caso que el
disco se malogre.
Los detalles de las características 2 y 3, cambian según los diferentes niveles
RAID. RAID 0 no soporta la característica 3
Velocidad de transmisión
• La velocidad de transmisión a través de un canal de comunicaciones
hace referencia al número de bits transmitidos por unidad de tiempo,
pero esto incluye también la información contenida en las cabeceras
de los protocolos empleados para transmitir la información entre
equipos.
• Así pues, si la velocidad nominal de una conexión es de 100 bps y
empleamos un protocolo que utiliza tramas de 50 bits de los cuales
10 corresponden a la cabecera, la cantidad de información efectiva
que podremos enviar por segundo será de 80 bps. Esta es la razón por
la que nunca podremos enviar datos a las velocidades nominales de
las conexiones que utilizamos (como los 100 Mbps de una
red Ethernet convencional o los 54 Mbps de una red WiFi 802.11g)
• En una transmisión de video, podemos suponer que la velocidad
efectiva es solo un 80% de la velocidad nominal, en la gran mayoría
de casos, en redes de datos tipo LAN/WAN, como se indica en la PPT
anterior.
• Por ejemplo, en una red local (LAN) podemos tener normativa
100BaseT, que establece conexión física basada en par trenzado o
cable UTP y que la velocidad nominal de la red es de 100 Mbps.
• Luego, la velocidad efectiva podemos estimarla en 100 x 80% = 80
Mbps.
• Si, por ejemplo, hemos determinado que una cámara requiere 2
Mbps, pues entones, el numero de cámaras que puede sportar ese
ancho de banda digital es: 80Mbps / 2 Mbps = 40 cámaras.
Servidores: clasificación
Servidores en punta: TOP500 DESCRIPTION
La table TOP500 muestra los 500 mas poderosos
sistemas de computacion disponibles comercialmente
conocidos por TOP500.ORG.
Para mantener la lista lo mas compacta que es possible,
se muestra solamente una parte de la información aquí:
• Nworld - Position within the TOP500 ranking
• Manufacturer - Manufacturer or vendor
• Computer - Type indicated by manufacturer or vendor
• Location - Location and country
• #Proc. - Number of processors (Cores)
• Rmax - Maximal LINPACK performance achieved
• Rpeak - Theoretical peak performance
TOP 10 Sites for June 2016
THE LINPACK BENCHMARK
• Esta prueba de benchmarking es usada para resolver un sistema
denso de ecuaciones lineales (1000 ecuaciones) y permite al
usuario escalar el tamaño del problema para optimizar el
software tal de obtener el mejor desempeño o rendimiento para
una máquina determinada.
• Este rendimiento no refleja el rendimiento general de un sistema
dado, como ningún número único puede hacerlo. Sin embargo,
refleja el rendimiento de un sistema dedicado para resolver un
sistema denso de ecuaciones lineales.
• Dado que el problema es muy regular, el rendimiento alcanzado
es bastante alto, y los números de rendimiento dan una buena
corrección del máximo rendimiento.