Fundamentos de telecomunicaciones unidades completas
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Fundamentos de Telecomunicaciones
http://fundamentostelecom.blogspot.mx/2012/12/temario-de-fundamentos-de.html
1.1 IMPACTO DE LAS TELECOMUNICACIONES Si bien sabemos es evidente que las telecomunicaciones han afectado diferentes sectores del dentro del mundo del ser humano, los mas importantes son los siguientes: ·SECTOR ECONOMICO. ·SECTOR CULTURAL. ·SECTOR EDUCATIVO. ·SECTOR SOCIAL. Uno de los grandes propulsores de las telecomunicaciones, ha sido el internet al igual que la telefonía celular, los nuevos dispositivos móviles que han venido a cambiar la vida del ser humano, así como esto nos ha favorecido, ya que la manera de comunicarnos es mucho mas fácil y cómoda, pero también ha traído des favorecimientos o desventajas, uno de ellos es que nos hemos vuelto adictos a estas tecnologías, es decir que dependemos de estos servicios. EJEMPLO: Supongamos que te levantas un día en la mañana y de repente te das cue nta que no tienes internet y que no tienes señal telefónica. Ahora imagina que desaparecieran los servicios de internet y telefonía celular. ¿Cuál seria tu reacción si los servicios de internet y telefonía celular ya no volvieran? ¡Frustrante verdad! Esto es debido a que tenemos la necesidad de estar comunicados. Esta es una pequeña muestra de cuan importante son las telecomunicaciones en nuestra vida cotidiana. Internet: ha revolucionado los medios de comunicación, implantando nuevos medios informativos. La utilización de recursos multimedia, ha obligado a generar un nuevo paradigma sobre estos medios. Telefonía celular. Al igual que el internet la telefonía móvil ha dado un paso trascendental y ha evolucionado debido a las necesidades del usuario. Si bien sabemos antes los teléfonos celulares únicamente los utilizábamos para mandar mensajes y recibir llamadas, pero hoy en día esto a cambiado por que si nos damos cuenta los teléfonos de hoy no solo nos ofrecen los servicios que ya mencionamos, si no que también cuenta con una gran variedad de aplicaciones que en la actualidad es necesario tenerlas, por ejemplo. Los teléfonos de ahora cuenta con internet propio (3G), GPS (), acceso a las redes sociales, wifi etc. SECTOR EDUCATIVO. Al igual que en el sector económico también ha favorecido al sector educativo y todo gracias a que ahora es mucho mas fácil poder encontrar información en la red y ya no tener que comprar libros o ir a la biblioteca para hacer una tarea, también en las escuelas esto ha ayudado mucho, ya que se supone que la educación debe ser mejor, por el simple hecho que la mayor parte de las escuelas en la actualidad cuentan con educación multimedia, esto quiere decir que se ha dejado a tras los métodos de enseñanza como son el uso de pizarrones, ahora esto se presenta por medio de un proyector y el maestro da su clase pudiendo accesar a diversas paginas que le facilita la manera de ensañar a los alumnos.
SECTOR SOCIAL. En la sociedad estamos plagados de ideas muy diferentes, recordemos que cada persona es un mundo y que cuando hablamos de avances tecnológicos dentro de las telecomunicaciones cada persona tiene su propia opinión. La sociedad joven esta mas sumergida en este cambio en la vida, ya que ellos van creciendo con los avances tecnológicos, tema que hoy en día es de preocupación por que los jóvenes se han hecho muy dependientes de las telecomunicaciones. Nosotros como personas jóvenes tomamos estos cambios de una manera equivocada por que tomamos las nuevas telecomunicaciones más allá de una necesidad, más allá de un entretenimiento. Hemos estado perdiendo valores por todo lo que se percibe en las redes sociales, tanto jóvenes como programadores de estas redes no están haciendo nada para llevar al mundo entero a un cambio para mejorar la calidad de vida y regresar esos valores que se han perdido a lo largo de los tiempos. La telefonía celular es un gran impacto en la sociedad, ha traído grandes cambios en la vida ya que es mas fácil comunicarnos en enormes distancias, pero también ha llevado a muchas personas a la muerte, tomamos este punto de gran importancia por que gracias a esas personas que hablan por teléfono mientras conducen su automóvil han provocado un gran numero de accidentes vehiculares. SECTOR ECONOMICO. En este sector las telecomunicaciones han sufrido un gran cambio, debido a que la economía ha aumentado por medio de las nuevas tecnologías, si nos damos cuenta en el mercado la mayor parte de productos vendidos son: Teléfonos Celulares, equipos de computo, accesorios para internet. Esto se debe a que los medios de comunicación han trascendido de manera impactante, antes era un lujo contar con estos servicios tanto de internet como el de telefonía móvil, pero en la actualidad esto a obligado a que sea una necesidad por el simple motivo que tenemos de estar comunicados con ciertas personas. Los cambios ocurridos a través del tiempo han creado empresas de grandes éxitos, desde las empresas que se dedican a crear, fabricar, desarrollar e implementar los teléfonos móviles hasta aquellas empresas que se dedican a brindar el servicio de cobertura móvil. SECTOR CULTURAL. Cuando hablamos de cultura nos referimos a las diferentes maneras de pensar, las diferentes tradiciones y las diferentes aceptaciones de estos grandes avances de las telecomunicaciones. Todos tenemos diferentes culturas, los jóvenes, los padres, los abuelos. Nosotros como jóvenes le hemos dado gran aceptación a los avances tecnológicos pero nuestros abuelos ni siquiera las voltean a ver, ejemplo un chavo de 18 años da su vida por un iphone 5, y un abuelo ni conoce nada del tema.
1.2 Componentes Emisor receptor medios, códigos y protocolos
COMPONENTES
Los componentes que integran un sistema de telecomunicaciones son aquellos que toman un
papel importante dentro del proceso de la transferencia de información, estos son:
- Emisor.
- Receptor.
- Medios de comunicación.
- Protocolos.
A continuación describiremos cada uno de estos componentes.
EMISOR
El emisor es uno de los conceptos de la comunicación, de la teoría de la comunicación y del
proceso de información. En sí técnicamente, el emisor es aquel objeto que codifica el mensaje y lo
transmite por medio de un canal o medio hasta un receptor, perceptor y/u observador. En sentido
más estricto, el emisor es aquella fuente que genera mensajes de interés o que reproduce una
base de datos de la manera más fiel posible sea en el espacio o en tiempo. La fuente puede ser el
mismo actor de los eventos o sus testigos. Una agencia que se encarga de reunir noticias puede
ser llamada fuente, así como cualquier base de datos que sea considerada fiable y creíble.
Un emisor puede ser tanto un aparato - una antena por ejemplo - o un emisor humano - un
locutor por ejemplo. La palabra "emisora" deriva de emisor, es decir, que emite por medio de las
ondas hertzianas.
En correo emisor también hace referencia a la persona u organización que expide una carta y
cuya dirección viene indicada en el sobre de la carta.
En economía, un emisor puede ser, por ejemplo, el banco sistema de elementos.
En educación un emisor es toda aquella persona o cosa que transmita los conocimientos al
educando, por ejemplo el maestro.
RECEPTOR
El receptor, en un sistema de telecomunicación, es el agente (persona o equipo) que recibe el
mensaje (señal o código) emitido por un emisor, transmisor o enunciante. Es el destinatario a
quien va dirigida la comunicación. El proceso que lleva a cabo el receptor es lo contrario al del
emisor, este descifra e interpreta los signos elegidos por el emisor, es decir: realiza la
decodificación del mensaje para entender la información que se transfiere.
MEDIOS DE COMUNICACIOÓN
Con el término medio de comunicación (del latín medĭum, pl. medĭa), se hace referencia al
instrumento o forma de contenido por el cual se realiza el proceso de la comunicación y
telecomunicación. Usualmente se utiliza el término para hacer referencia a los medios de
comunicación masivos (MCM, medios de comunicación de masas o masas media); sin embargo,
otros medios de comunicación, no son masivos sino interpersonales. Cuando hablamos de medios
de comunicación podemos describir a muchos: la imprenta, radio, telégrafo, televisión, internet,
teléfonos, etc.
Los medios de comunicación son instrumentos en constante evolución, van desarrollándose de la
mano con los avances de la tecnología. Muy probablemente la primera forma de comunicarse
entre humanos fue la de los signos y señales empleados en la prehistoria, cuyo reflejo en la cultura
material son las distintas manifestaciones del arte prehistórico. La aparición de la escritura se
toma como un gran inicio de la historia de la comunicación. A partir de ese momento, los cambios
económicos y sociales fueron impulsando el nacimiento y desarrollo de distintos medios de
comunicación, desde los vinculados a la escritura y su mecanización (imprenta -siglo XV-) hasta los
medios audiovisuales ligados a la era de la electricidad (primera mitad del siglo XX) y a la
revolución de la informática y las telecomunicaciones (revolución científico-técnica o tercera
revolución industrial -desde la segunda mitad del siglo XX-), cada uno de ellos esenciales para las
distintas fases del denominado proceso de globalización.
Debemos tener en consideración que los papales de receptor y emisor cambian, ya que el que
envío por primera vez el mensaje (emisor) puede ser a su vez el receptor, cuando este le devuelve
el mensaje y entonces el receptor se vuelve emisor, y el medio sigue siendo el mismo.
Las funciones de cada uno (receptor y emisor) cambian dependiendo quien escribe y quien lee,
también pueden existir varios receptores, un claro ejemplo es cuando estamos en el Messenger,
ahí la conversación se da entre varias personas, porque al momento de que tu eres emisor
escribes en la sala y varios están leyéndote (son varios receptores).
PROTOCOLOS
En el campo de las telecomunicaciones, un protocolo de comunicaciones es el conjunto de reglas
normalizadas para la representación, señalización, autenticación y detección de errores necesario
para enviar información a través de un canal de comunicación, permiten el flujo de información
dentro del proceso comunicativo. Un ejemplo de un protocolo de comunicaciones simple
adaptado a la comunicación por voz es el caso de un locutor de radio hablando a sus radioyentes.
Los protocolos de comunicación para la comunicación digital por redes de computadoras tienen
características destinadas a asegurar un intercambio de datos fiable a través de un canal de
comunicación imperfecto. Los protocolos de comunicación siguen ciertas reglas para que el
sistema funcione apropiadamente.
1.3 Señales y su clasificación Analógicas digitales, eléctricas y ópticas
SEÑALES Y SU CLASIFICACION. ¿Qué es una señal? Una señal es un signo, un gesto, una acción u otra cosa que tiene como
finalidad informar o avisar algo, las señales sustituyen en gran parte a la palabra escrita o al lenguaje, ya que estas son un poco mas fácil de entender.
Un ejemplo de señales, seria las que son colocadas en lugares visibles las cuales tienen la
finalidad de informar al publico de algo (ya sea de algún peligro, obligación o restricción). Como por ejemplo.
En el caso de los gestos, son hechos por personas mediante las manos y los brazos, pero también existen indicaciones que son proyectadas en banderas tal es el caso de las señales
que utilizan los marino. Así mismo una señal puede ser también una variación de una señal eléctrica u otra magnitud física que se utiliza para transmitir información.
Un ejemplo de ello seria la que se utiliza en la telefonía, ya que existen distintos tipos de señales que consisten en tonos ya sean continuos o intermitentes.
Existen varios tipos de señales pero en esta unidad solo tomaremos en cuenta las más importantes que son las siguientes: ü Señales Analógicas.
ü Señales Digitales. ü Señales Eléctricas
ü Señales ópticas. SEÑAL ANALOGICA.
Podemos decir que la señal analógica es aquella que presenta una variación producida por
un fenómeno electromagnético y que es representada por una función matemática continua en la que se toman dos aspectos muy importantes que son la Amplitud y Frecuencia. Algunas de las magnitudes físicas que presentan una variación de este tipo son:
Temperatura, la Presión, la Intensidad entre otras.
Es preciso indicar que la señal analógica, es un sistema de comunicaciones de las mismas características, en la naturaleza el conjunto de señales que percibimos son
analógicas ejemplos de ello seria: la luz, el sonido, el aire, la energía etc. Se dicen que son analógicas por que sufren una variación.
Ejemplo:
La respuesta a esta pregunta esta muy fácil, dijimos que las señales analógicas presentan variaciones conforme al tiempo. Entonces si yo estoy hablando en un lugar donde
no hay ruido el sonido no será muy fuerte y mi voz no será muy fuerte, pero si de pronto comenzaran hacer ruido, tendría que aumentar el tono de mi voz para que ellos me
escucharan, por lo tanto ahí se esta presentando una variación del sonido ya que primero
comencé hablando bajito y luego aumente el tono de mi voz.
1.4 Análisis matemático de señales Análisis de Fourier
ANALISIS DE FOURIER.
Los fenómenos periódicos han fascinado por mucho tiempo a la humanidad.
Nuestros ancestros conocían las recurrencias de las fases de la Luna y de ciertos planetas,
las mareas de los lagos y los océanos y los ciclos del agua. El cálculo y la ley de la
gravitación de Isaac Newton permitieron explicar la periocidad de las mareas, pero Joseph
Fourier y sus sucesores quienes desarrollaron el análisis de Fourier que ha tenido
aplicaciones mas profundas en el estudio de los fenómenos naturales y en el análisis de
señales y datos.
Toda señal periódica, sin importar cuan complicada parezca, puede ser reconstruida a
partir de sinusoides cuyas frecuencias son múltiplos enteros de una frecuencia
fundamental, eligiendo las amplitudes y fases adecuadas.
Transformada continua de Fourier:
dt
t: tiempo
f: frecuencia
x (t): señal de prueba
Fasor de sondeo. (Kernel Function)
X (f): espectro en función de la frecuencia.
Una serie de Fourier es la presentación de una función como una serie de
constantes multiplicadas por funciones se y/o cosenos de diferentes frecuencias. Una serie
de Fourier nos sirve para poder representar cualquier señal sumando únicamente senos y
cosenos que deben de tener una frecuencia múltiplo de la primera. Fourier no pudo
representar matemáticamente, quien lo hizo fue Laplace, años mas tarde.
Una serie de Fourier es una serie infinita que converge puntualmente a una función
contínua y periódica. Las series de Fourier constituyen la herramienta matemática básica
del análisis de Fourier empleado para analizar funciones periódicas a través de la
descomposición de dicha función en una suma infinitesimal de funciones senoidales
mucho más simples (como combinación de senos y cosenos con frecuencias enteras).
Aplicaciones de las series de Fourier:
Generación de formas de onda de corriente o tensión eléctrica por medio de la
superposición de senoides generados por osciladores electrónicos de amplitud variable
cuyas frecuencias ya están determinadas.
Análisis en el comportamiento armónico de una señal. Reforzamiento de señales.
Estudio de la respuesta en el tiempo de una variable circuital eléctrica donde la señal de
entrada no es senoidal o cosenoidal, mediante el uso de transformadas de Laplace y/o
Solución en régimen permanente senoidal en el dominio de la frecuencia.
La resolución de algunas ecuaciones diferenciales en derivadas parciales admiten
soluciones particulares en forma de series de Fourier fácilmente computables, y que
obtener soluciones prácticas, en la teoría de la transmisión del calor, la teoría de placas, etc.
Unidad 2 Medios de transmisión y sus características
2.1 Guiados Par trenzado coaxial y fibra óptica
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MEDIOS DE TRANSMISION GUIADOS
Se conoce como medios guiados a aquellos que utilizan unos componentes físicos y sólidos para la
transmisión de datos. Los medios de transmisión guiados están constituidos por un cable que se
encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro. Las principales
características de los medios guiados son el tipo de conductor utilizado, la velocidad máxima de
transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entre repetidores2, la inmunidad frente a
interferencias electromagnéticas, la facilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes
tecnologías de nivel de enlace.
Existe una gran cantidad de tipos de cables (Fig.3). Algunos fabricantes de cables publican unos
catálogos con más de 2.000 tipos diferentes que se pueden agrupar en tres grupos principales que
conectan la mayoría de las redes:
PAR TRENZADO
Consiste en hilos de cobre aislados por una cubierta plástica y torzonada entre sífig.4. Debido a
que puede haber acoples entre pares, estos se trenza con pasos diferentes. La utilización del
trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética.
En la actualidad existen básicamente tres tipos de cables factibles de ser utilizados para el
cableado en el interior de edificios o entre edificios:
· Par Trenzado (2 pares)
· Par Trenzado (4 pares)
· Par Trenzado (8 pares)
De los cuales el cable Par Trenzado (2 y 4 pares) y la Fibra Óptica son reconocidos por la norma
ANSI/TIA/EIA-568-A y el Coaxial se acepta pero no se recomienda en instalaciones nuevas.
El cable par trenzado es de los más antiguos en el mercado y en algunos tipos de aplicaciones es el
más común, consiste en dos alambres de cobre o aluminio aislados que van enroll ado sobre sí
mismo. Los diámetros del conductor en este tipo de cables pueden ser de 0’6 mm o de 1’2 mm.
El ancho de banda depende del grosor y de la distancia, y la velocidad de orden es de 10-100 Mbps
Los alambres se trenzan con el propósito de reducir la interferencia eléctrica de pares similares
cercanos y conseguir una protección contra interferencias eléctricas y de radio. Si esto no es
suficiente para eliminar el ruido de la red, se puede utilizar cable de par trenzado blindado que
lleva un revestimiento especial que encierra dos pares de cables.
Es el tipo de cable más común y se originó como solución para conectar teléfonos,
terminales y ordenadores sobre el mismo cableado, ya que está habilitado para comunicación de
datos permitiendo frecuencias más altas transmisión. Con anterioridad, en Europa, los sistemas de
telefonía empleaban cables de pares no trenzados.
Cada cable de este tipo está compuesto por una serie de pares de cables trenzados. Los pares se
trenzan para reducir la interferencia entre pares adyacentes. Normalmente una serie de pares se
agrupan en una única funda de color codificado para reducir el número de cables físicos que se
introducen en un conducto. El número de pares por cable son 4, 25, 50, 100, 200 y 300. Cuando el
número de pares es superior a 4 se habla de cables multipar.
CABLE COAXIAL
Este tipo de cable consiste en cilindro hueco de cobre u otro conductor cilíndrico, que rodea a un
conductor de alambre simple, el espacio entre el cilindro hueco de cobre (malla) y el conductor
interno se rellena con un aislante que separa el conductor externo del conductor interno, estos
aislantes están separados a pocos centímetros, así lo muestra la fig.9.
Estos cables pueden agruparse para formar un cable grande que contenga 20 cables coaxiales para
transmitir simultáneamente hasta 16740 llamadas telefónicas.
Los cables coaxiales tienen poca distorsión, líneas cruzadas o perdidas de señal por lo que
constituyen un buen medio de transmisión con respecto al cable de par trenzado.
Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a más larga distancia, con
velocidades de transmisión superiores, menos interferencias y permite conectar más estaciones.
Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión
deperiféricos a corta distancia, etc...Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus
inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.
FIBRA OPTICA
La F.O. como elemento resistente dispuesto en el interior de un cable formado por agregación de
varias de ellas, no tiene características adecuadas de tracción que permitan su utilización directa.
Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la intemperie o en
ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo.
La investigación sobre componentes opto electrónicos y fibras ópticas han traído consigo un
sensible aumento de la calidad de funcionamiento de los sistemas. Es necesario disponer de
cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la fibra. Para alcanzar tal objetivo hay
que tener en cuenta su sensibilidad a la curvatura y micro curvatura, la resistencia mecánica y las
características de envejecimiento.
Los micros curvaturas y tensiones se determinan por medio de los ensayos de:
Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que rebasen el porcentaje
de elasticidad de la fibra óptica y se rompa o formen micro curvaturas.
Compresión: es el esfuerzo transversal.
Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.
Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la existencia del forro
impide que se sobrepase.
Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción.
Limitaciones Térmicas: estas limitaciones difieren en alto grado según se trate de fibras realizadas
a partir del vidrio o a partir de materiales sintéticos.
Otro objetivo es minimizar las pérdidas adicionales por cableado y las variaciones de la atenuación
con la temperatura. Tales diferencias se deben a diseños calculados a veces para mejorar otras
propiedades, como la resistencia mecánica, la calidad de empalme, el coeficiente de relleno
(número de fibras por mm2) o el costo de producción.
2.2 No guiados Radiofrecuencia, microondas satélite e infrarrojo
MEDIOS DE TRANSMISION NO GUIADOS
Los medios de transmisión no guiados son aquellos que su característica principal es no usar
cables, es decir usan un medio no físico, y esta se transmite por medio de ondas
electromagnéticas.
La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional5 y omnidireccional6.
En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un
haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas.
En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones,
pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de
la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional.
Características.
· Los medios más importantes son el aire y el vacío.
· Son medios muy buenos para cubrir grandes distancias
· Se dan hacia cualquier dirección
· La transmisión y recepción se realizan por medio de antenas.
Algunas de las características principales que distinguen a los medios guiados son las siguientes
Ventajas de los medios no guiados.
· Su señal tiene más alcance.
· utilizan menos espacio.
· son más cómodos de usar ya que no se necesita de grandes cables para poder emitir o recibir
una señal.
Desventajas de los medios no guiados:
· la instalación de estos medios puede ser complicada o costosa (en cuestión económica).
· Algunas veces es más recomendable usar un medio guiado(cuando lo necesitamos para cubrir
zonas pequeñas)
Si aun no sabes que medio de transmisión usar o peor a un no sabes cuando usar un medio de
transmisión no guiado, no te preocupes enseguida te daremos algunos tipos o consejos de cuando
debes de usar un medio de transmisión no guiado.
¿Cuándo usar un medio de transmisión no guiado?
· Los medios de transmisión no guiados o sin cable por lo general son utilizados cuando se
necesitan abarcar grandes distancias a cualquier dirección.
· Cuando la información que deseas transferir es demasiada.
Existen varios medios de transmisión no guiados, entre los cuales los mas importantes y usados
son los siguientes.
· Radiofrecuencia.
· Microondas.
· Infrarrojo.
2.2.1 RADIOFRECUENCIA.
El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la
porción menos energética del espectro electromagnético7, situada entre unos 3 kHz y unos 300
GHz. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden transmitir aplicando la
corriente alterna originada en un generador a una antena.
Características:
· Facilidad con la cual puede ionizar8 el aire para crear una trayectoria conductora a través del
aire
· Una fuerza electromagnética que conduce la corriente del RF a la superficie de conductores,
conocida como efecto de piel.
· La capacidad de aparecer atravesar las trayectorias que contienen el material aislador, como
dieléctrico aislador de un condensador
NOTA: el grado de efecto de estas características depende de la frecuencia de las señales.
Ventajas
· Es una alternativa barata en aquellos lugares donde el cable no puede instalarse fácilmente.
· Es una opción para las comunicaciones portátiles.
· Por lo general no necesita ninguna licencia.
· Atraviesan paredes
· Son omnidireccionales.
· Son capaces de transmitirse a grandes distancias.
Desventajas.
· No es practico cuando se necesitan velocidades de comunicación elevadas.
· Esta sometido a interferencias producidas por radio aficionado, comunicaciones militares y
telefonía móvil.
· Sufren interferencias por algún equipo eléctrico.
¿Cuándo usar un medio de transmisión no guiado?
· Los medios de transmisión no guiados o sin cable por lo general son utilizados cuando se
necesitan abarcar grandes distancias a cualquier dirección.
2.2.2 MICROONDAS.
La radiocomunicación por microondas se refiere a la transmisión de datos o energía a través de
radiofrecuencias con longitudes de onda del tipo microondas.
Se describe como microondas a aquellas ondas electromagnéticas cuyas frecuencias van desde los
500 MHz hasta los 300 GHz o aún más. Por consiguiente, las señales de microondas, a causa de sus
altas frecuencias, tienen longitudes de onda relativamente pequeñas, de ahí el nombre de “micro”
ondas. En la figura 14 se muestra un ejemplo de donde se aplican las microondas de baja
frecuencia.
Existen dos tipos de microondas que son muy utilizados las cuales explicaremos detalladamente.
· Microondas Terrestres.
· Microondas Satelitales.
Microondas Terrestres
Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones
intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.
Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos
repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de
televisión y voz.
Ventajas
· Es una alternativa barata en aquellos lugares donde el cable no puede instalar fácilmente
como distancia grandes
· tienen la característica principal de transmisión de televisión y voz.
· se utilizan en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos
repetidores y amplificadores.
· Tienen frecuencias muy altas (1 y 300 GHz).
Desventajas
· No es práctico cuando se necesitan velocidades de comunicación elevadas.
· Es caro de instalar y de mantener
· Está sujeto a interferencias provocadas por el mal tiempo, electromagnéticas y las
condiciones atmosféricas.
· Rebotan en los metales
· Algunas son unidireccionales.
¿Cuándo usar un medio de transmisión de Microondas Terrestres?
· Por lo general en este medio de transmisión se utilizan antenas transmisoras o receptoras y
son utilizadas cuando la distancia que se encuentran 2 antenas es larga.
· Cuando la información que se transmite es en grandes cantidades.
Microondas Satelitales.
(Suelen utilizarse satélites artificiales para transferir información)
Las microondas satelitales lo que hacen básicamente, es retransmitir información, se usa como
enlace entre dos o más transmisores / receptores terrestres, denominados estaciones base.
El satélite funciona como un espejo sobre el cual la señal rebota, su principal función es la de
amplificar la señal, corregirla y retransmitirla a una o más antenas ubicadas en la tierra.
Pueden ser usadas para proporcionar una comunicación punto a punto entre dos antenas
terrestres alejadas entre si, o para conectar una estación base transmisora con un conjunto de
receptores terrestres.
Ventajas
· Comunicaciones sin cables, independientes de la localización
· Cobertura de zonas grandes: país, continente, etc.
· Disponibilidad de banda ancha
· Independencia de la estructura de comunicaciones en Tierra
· Instalación rápida de una red
· Costo bajo por añadir un nuevo receptor
· Características del servicio uniforme
· Servicio total proporcionado por un único proveedor
Desventajas
· Las demoras de propagación.
· La interferencia de radio y microondas.
· El debilitamiento de las señales debido a fenómenos meteorológicos como lluvias intensas,
nieve, y manchas solares.
¿Cuándo usar un medio de transmisión de Microondas Satelital?
· Cuando se desea transferir información de manera Omnidireccional (a varias partes)
2.2.4 INFRARROJO.
Ventajas
· Es una alternativa barata en aquellos lugares donde el cable no puede instalar fácilmente.
· Son señales difíciles de interceptar.
Desventajas
· No es práctico cuando se necesitan velocidades de comunicación elevadas.
· Esta sujeto a interferencias de otras fuentes luminosas.
· No es capaz de atravesar paredes.
· Están limitados por el espacio y los obstáculos
· La longitud de onda es muy pequeña (850-900 nm)
¿Cuándo usar un medio de transmisión infrarrojo?
· Por lo general estas las podemos usar cuando la información que deseamos compartir no es
muy pesada y está mas dirigida a pequeños lugares como oficinas.
· Cuando la distancia es muy corta.
· Cuando no contamos a la mano con algún otro medio de transmisión ya sea Físico (Cable
Trenzado, Cable Coaxial, Fibra Óptica) o no Físico (Infrarrojo, Radiofrecuencia, Microondas).
2.3 METODOS PARA LA DETECCION Y CORRECCION DE ERRORES
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2.3 METODOS PARA LA DETECCION Y CORRECCION DE ERRORES
En matemáticas, computación y teoría de la información, la detección y corrección de
errores es una importante práctica para el mantenimiento e integridad de los datos a
través de diferentes procedimientos y dispositivos como medios de almacenamiento
confiables.
La comunicación entre varias computadoras produce continuamente un movimiento de datos, generalmente por canales no diseñados para este propósito (línea telefónica), y que
introducen un ruido externo que produce errores en la transmisión.
Por lo tanto, debemos asegurarnos que si dicho movimiento causa errores, éstos puedan
ser detectados. El método para detectar y corregir errores es incluir en los bloques de datos
transmitidos bits adicionales denominados redundancia.
Existen varios tipos de errores (fig.a), los cuales los mencionaremos a continuación.
Error de bit.
Únicamente un bit de una unidad de datos determinada cambia de 1 a 0 o viceversa.
Un error de bit altera el significado del dato. Son el tipo de error menos probable en una
transmisión de datos serie, puesto que el intervalo de bit es muy breve (1/frecuencia) el
ruido tiene que tener una duración muy breve. Sin embargo si puede ocurrir en una
transmisión paralela, en que un cable puede sufrir una perturbación y alterar un bit de
cada byte.
Error de ráfaga.
El error de ráfaga significa que dos o más bits de la unidad de datos han cambiado. Los
errores de ráfaga no significan necesariamente que los errores se produzcan en bits
consecutivos. La longitud de la ráfaga se mide desde el primero hasta el último bit
correcto, algunos bits intermedios pueden estar bien.
Los errores de ráfaga es más probable en transmisiones serie, donde la duración del ruido
es normalmente mayor que la duración de un bit, por lo que afectara a un conjunto de bits.
El número doble bits afectados depende de la tasa de datos y de la duración del ruido.
Es el mecanismo más frecuente y barato, la VRC se denomina a menudo verificación de
paridad, y se basa en añadir un bit de redundancia, denominado bit de paridad, al final de
cada unidad de datos, de forma que el número total de unos en la unidad (incluyendo el
bit de paridad) sea par, o impar en el caso de la verificación de paridad impar.
Esta técnica permite reconocer un error de un único bit, y también de ráfaga siempre que
el número total de bits cambiados sea impar. La función de paridad (par o impar) suma el
dato y devuelve la cantidad de unos que tiene el dato, comparando la paridad real (par o
impar) con la esperada (par o impar).
• Criterios para la paridad
• Bit de paridad par:
– Núm. total de “1”par: Bit de paridad = 0
– Núm. total de “1”impar: Bit de paridad = 1
• Bit de paridad impar:
– Núm. total de “1”par: Bit de paridad = 1
– Núm. total de “1”impar: Bit de paridad = 0
EJEMPLOS:
2.3.1 Verificación de redundancia vertical
8:02 No comments
4.5.1 Verificación de redundancia vertical (VRC)
El mecanismo de detección de errores más frecuente y más barato es la verificación de
redundancia vertical (VRC), denominada a menudo verificación de paridad. En esta
técnica, se añade un bit de redundancia, denominado bit de paridad, al final de cada
unidad de datos de forma que el número total de unos en la unidad (incluyendo el bit de
paridad) sea par.
Figura 4.46 Concepto de VRC con paridad par
Suponga que se quiere transmitir la unidad de datos binarios 1100001 [ASCII a (97)]; vea;
la figura 4.46. Si se suma el número de unos se obtiene 3, un número impar. Antes de
transmitir se pasa la unidad de datos a través de un generador de paridad. El generador de
paridad cuenta los unos y añade el bit de paridad (un 1 en este caso) al final. El número
total de unos es ahora 4, un número par. A continuación el sistema transmite la unidad
expandida completa a través del enlace de red. Cuando alcanza el destino, el receptor pasa
los 8 bits a través de una función de verificación de paridad par. Si el receptor ve
11100001, cuenta cuatro unos, un número par, y la unidad pasa la comprobación. Pero ¿qué
ocurre si la unidad de datos ha sufrido daños en el transito ¿Qué ocurre si en lugar de
recibir 11100001 el receptor ve 11100101? En ese caso, cuando el comprobador de paridad
cuenta los unos obtiene cinco, un número impar. El receptor sabe que en alguna parte se ha
producido un error en los datos y por tanto rechaza la unidad completa.
Observe que en, aras a la simplicidad, se está hablando únicamente de la verificación de
paridad par, donde el número deunos debería ser un número par. Algunos sistemas podrían
usar verificación de paridad impar, donde el número de unos debería ser impar. El
principio es el mismo, pero el cálculo es distinto.
Ejemplo 4.7
Imagine que el emisor quiere enviar la palabra «world». En ASCII los cinco caracteres se
codifican como
fl1110111 1101111 1110010 1101100 1100100
w o r l d
Cada uno de los cuatro primeros caracteres tieneun número par de unos, por lo que su bit
de paridad es 0. Sin embargo, el último carácter (‘d’) tiene tres unos (un número impar),
por lo que su bit de paridad es 1 para que el número total de unos sea par. A continuación
se muestran los bits enviados realmente (los bits de paridad están subrayados).
fl 1110111011011110111001001101100011001001
Ejemplo 4.8
Suponga ahora que la palabra «world» del ejemplo anterior es recibida por el receptor sin
que haya habido ningún problema de corrupciónen la transmisión.
fl1110111011011110111001001101100011001001
El receptor cuenta los unos en cada carácter y obtiene números pares (6, 6, 4, 4, 4). Acep-taría los
datos.
Ejemplo 4.9
Suponga ahora que la palabra «world» del Ejemplo 4.7, es recibida por el receptor pero que
sus datos han sido corrompidos durante la transmisión.
fl1111111011011110111011001101100011001001
El receptor cuenta los unos en cada carácter y obtiene números pares e impares (7, 6, 5, 4,
4). El receptor sabe que los datos están corruptos, los descarta y solicita su retransmisión.
Prestaciones
VRC puede detectar todos los errores en un único bit. También puede detectar errores de
ráfagas siempre que el total de números de bits cambiados sea impar (1, 3, 5, etc.).
Supongamos que hay una unidad de datos con paridad par donde el número total de unos,
incluyendo el bit de paridad, es 6:1000111011. Si tres bits cualquiera cambian su valor, la
paridad resultante sería impar y se detectaría el error: 1111111011son9, 0110111011son7,
1100010011son5, todos impares. El comprobador de VRC devolvería como resultado 1
y se rechazaría la unidad. Esto mismo es cierto para cualquier número de errores impares.
Sin embargo, suponga que dos bits de la unidad de datos cambian su valor: 1110111011
son8, 1100011011son6, 1000011010: 4. En cada caso, el número de unos en la unidad de
datos sigue siendo par. El comprobador de VRC los sumará y devolverá un número par,
aunque la unidad de datos contiene dos errores. VRC no puede detectar errores cuando el
número total de bits cambiados sea par. Si cambian dos bits cualesquiera durante la
transmisión, los cambios se anulan entre sí y la unidad de datos pasará la verificación de
paridad aunque sea erróneo. Estomismo es cierto para cualquier número de errores pares.
2.3.2 Verificación de redundancia longitudinal
7:54 No comments
2.3.2 VERIFICACION DE REDUNDANCIA LONGITUDINAL (LRC)
En esta técnica, los bloques de bits se organizan en forma de tabla (filas y columnas), a
continuación se calcula un bit de paridad para cada columna y se crea una nueva fila de
bits, que serán los bits de paridad de todo el bloque, a continuación se añaden los bits de
paridad al dato y se envían al receptor.
Típicamente los datos se agrupa en unidades de múltiplos de 8 -1 byte- (8, 16,24,32 bits) la
función coloca los octetos uno debajo de otro y calcula la paridad de los bits primeros, de
los segundos, etc, generando otro octeto cuyo primer bit es el de paridad de todos los
primeros bits, etc.
Esta técnica incrementa la probabilidad de detectar errores de ráfaga, ya que una LRC de n
bits (n bits de paridad) puede detectar una ráfaga de más de n bits, sin embargo un patrón
de ráfaga que dañe algunos bits de una unidad de datos y otros bits de otra unidad
exactamente en la misma posición, el comprobador de LRC no detectará un error.
• Se quiere enviar la información “PAG” en ASCII (7 bits):
Se añade:
Bit para VRC criterio par (verde, primera fila)
Bit para LRC criterio par (azul, última columna)
Bit de paridad cruzada criterio par (rosa)
2.4 Control de flujo: Tipos: asentimiento, ventanas deslizantes. Por
hardware o software, de lazo abierto o cerrado
8:03 3 comments
CONTROL DE FLUJO
El problema a resolver con el control de flujo de datos o de congestión es que una entidad emisora no sobrecargue a otra receptora de datos. Esto puede suceder cuando la memoria
reservada (buffer) en la recepción se desborda. El control de flujo no contempla en principio la existencia de errores de transmisión, sin embargo a menudo se integra con del control de errores que se verá más adelante. Existen dos formas diferentes de hacer el
control del flujo: control hardware y control software.
ASENTAMIENTO Un primer protocolo capaz de controlar la congestión muy simple es el conocido como de parada y espera o en términos más formales se conoce como Asentamiento. Únicamente
para evitar desbordar al receptor, el emisor enviaría una trama y esperaría un acuse de recibo antes de enviar la siguiente (fig 15. ). Este procedimiento resulta adecuado cuando
hay que enviar pocas tramas de gran tamaño. Sin embargo, la información suele transmitirse en forma de tramas cortas debido a la posibilidad de errores, la capacidad de buffer limitada y la necesidad en algunos casos de compartir el medio.
La eficiencia de este sistema sería la proporción entre el tiempo empleado en transmitir información útil (Trama) y el tiempo total del proceso (Total). El primero sería igual al tamaño de la trama partido por la velocidad de transmisión del emisor.
VENTANAS DESLIZANTES
Un mecanismo más sofisticado y muy empleado es el de la ventana deslizante. La ventana determina cuantos mensajes pueden estar pendientes de confirmación y su tamaño se ajusta a la capacidad del buffer del receptor para almacenar tramas. El tamaño máximo de la
ventana está además limitado por el tamaño del número de secuencia que se utiliza para
numerar las tramas.
Si las tramas se numeran con tres bits (en modulo 8, del 0 al 7), se podrán enviar hasta siete
tramas sin esperar acuse de recibo y sin que el protocolo falle (tamaño de ventana = 2k-1). Si el número de secuencia es de 7 bits (modulo 128, del 0 al 127) se podrán enviar hasta 127 tramas si es que el buffer del receptor tiene capacidad para ellas. Normalmente, si el
tamaño no es prefijado por el protocolo, en el establecimiento del enlace el emisor y receptor negociarán el tamaño de la ventana atendiendo a las características del elemento
que ofrece menos prestaciones. CONTROL POR HARDWARE
Consiste en utilizar líneas dispuestas para ese fin como las que tiene la conexión RS-232-C.
Este método de control del flujo de transmisión utiliza líneas del puerto serie para parar o reanudar el flujo de datos y por tanto el cable de comunicaciones, además de las tres líneas fundamentales de la conexión serie: emisión, recepción y masa, ha de llevar algún hilo más
para transmitir las señales de control. En el caso más sencillo de que la comunicación sea en un solo sentido, por ejemplo con una
impresora, bastaría con la utilización de una línea más. Esta línea la gobernaría la impresora y su misión sería la de un semáforo. Por ejemplo, utilizando los niveles eléctricos reales que usa la norma serie RS-232-C, si esta línea está a una tensión positiva de 15 V. (0
lógico) indicaría que la impresora está en condiciones de recibir datos, y si por el contrario está a -15 V. (1 lógico) indicaría que no se le deben enviar más datos por el momento.
Si la comunicación es en ambos sentidos, entonces necesitaríamos al menos dos líneas de control, una que actuaría de semáforo en un sentido y la otra en el otro. Las líneas se han de elegir que vayan de una salida a una entrada, para que la lectura sea válida y además se
debe tratar de utilizar las que la norma RS-232-C recomienda para este fin.
CONTROL POR SOFTWARE La otra forma de control del flujo consiste en enviar a través de la línea de comunicación
caracteres de control o información en las tramas que indican al otro dispositivo el estado del receptor. La utilización de un control software de la transmisión permite una mayor
versatilidad del protocolo de comunicaciones y por otra parte se tiene mayor independencia del medio físico utilizado. Así por ejemplo, con un protocolo exclusivamente hardware sería bastante difícil hacer una comunicación vía telefónica, ya que las señales auxiliares de
control se tendrían que emular de alguna manera. Las formas más sencillas de control de flujo por software son el empleo de un protocolo
como el XON/XOFF que se verá más adelante o como la espera de confirmación antes del envío mediante un ACK o similar como se indicaba en el ejemplo del protocolo de parada y espera.
3.1 TÉCNICAS DE MODULACIÓN ANALÓGICA
8:06 No comments
3.1 Técnicas de modulación analógica.
Modulación
Es el proceso de modif icar una señal de alta frecuencia de acuerdo a una señal de señal de frecuencia baja., Con el objeto
de transmitir datos (texto, voz, audio, video). Estas dos señales pasan a través de un dispositivo modulador, resultando en
una señal combinada.
La señal de frecuencia baja (7khz-30 kHz) recibe el nombre de señal pasa banda o señal moduladora, la señal de alta
frecuencia (3- 30 GHZ), recibe el nombre de frecuencia portadora o simplemente portadora. La señal resultante, después de
pasar por el modulador recibe el nombre de señal modulada.
3.1.1 MODULACIÓN EN AMPLITUD
8:07 No comments
Modulación en Amplitud
La frecuencia portadora varía su AMPLITUD, de acuerdo a las variaciones en amplitud de la señal moduladora. Lo anterior
da como resultado (en la salida del modulador) una señal modulada en amplitud, ver f igura.
Señal Modulada en Amplitud (AM).
(La señal modulada muestra variaciones en amplitud de la frecuencia portadora, de acuerdo a la amplitud de la señal
moduladora
3.1.2 MODULACIÓN EN FRECUENCIA
8:10 No comments
Modulación en Frecuencia
La frecuencia portadora cambia de acuerdo al signo y a la amplitud de la señal moduladora. La amplitud de la portadora no
es afectada (mantiene la misma amplitud de la señal moduladora).
Señal Modulada en Frecuencia (FM).
La señal modulada muestra una variación (modulación en frecuencia de la señal portadora – La amplitud de la portadora no
se modif ica).
3.2 TECNICAS DE MODULACION DIGITAL
8:17 No comments
Técnicas de modulación digital
El término comunicaciones digitales abarca un área extensa de técnicas de comunicaciones,
incluyendo transmisión digital y radio digital. La transmisión digital es la transmisión de pulsos
digitales, entre dos o más puntos, de un sistema de comunicación.
El radio digital es la transmisión de portadoras analógicas moduladas, en forma digital, entre dos o
más puntos de un sistema de comunicación. Los sistemas de transmisión digital requieren de un
elemento físico, entre el transmisor y el receptor, como un par de cables metálicos, un cable
coaxial, o un cable de fibra óptica. En los sistemas de radio digital, el medio de transmisión es el
espacio libreo la atmósfera de la Tierra.
3.2.1 MODULACION POR DESPLAZAMIENTO DE AMPLITUD
8:19 No comments
Modulación por desplazamiento de amplitud
La modulación por desplazamiento de amplitud, en inglés Amplitude-shift keying (ASK), es una forma de
modulación en la cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora.
La amplitud de una señal portadora análoga varía conforme a la corriente de bit (modulando la señal),
manteniendo la frecuencia y la fase constante. El nivel de amplitud puede ser usado para representar los
valores binarios 0s y 1s. Podemos pensar en la señal portadora como un interruptor ON/OFF. En la señal
modulada, el valor lógico 0 es representado por la ausencia de una portadora, así que da ON/OFF la
operación de pulsación y de ahí el nombre dado.
Como la modulación AM, ASK es también lineal y sensible al ruido atmosférico, distorsiones, condiciones de
propagación en rutas diferentes en PSTN, etc. Esto requiere la amplitud de banda excesiva y es por lo tanto
un gasto de energía. Tanto los procesos de modulación ASK como los procesos de modulación son
relativamente baratos. La técnica ASK también es usada comúnmente para transmitir datos digitales sobre
la fibra óptica.
La forma más simple y común de ASK funciona como un interruptor que apaga/enciende la portadora, de tal
forma que la presencia de portadora indica un1 binario y su ausencia un 0. Este tipo de modulación por
desplazamiento on-off es el utilizado para la transmisión de código Morse por radiofrecuencia, siendo
conocido el método como operación en onda continua.
Para ilustrar mejor el tema del interruptor en el modulado ASK se puede ilustrar de la siguiente manera:
· Señal coseno de amplitud = 0 por lo que en este estado se encontrará en estado 0.
Señal coseno de amplitud = 1 por lo que en este estado se encontrará en estado 1.
3.2.2 MODULACIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE FRECUENCIA
8:22 No comments
Modulación por desplazamiento de frecuencia
La Modulación por desplazamiento de frecuencia o FSK, (Frequency Shift Keying) es una técnica de
transmisión digital de información binaria (ceros y unos) utilizando dos frecuencias diferentes. La
señal moduladora solo varía entre dos valores de tensión discretos formando un tren de pulsos
donde un cero representa un "1" o "marca" y el otro representa el "0" o "espacio".
En la modulación digital, a la relación de cambio a la entrada del modulador se le llama bit-rate y
tiene como unidad el bit por segundo (bps).
A la relación de cambio a la salida del modulador se le llama baud-rate. En esencia el baud-rate es
la velocidad o cantidad de símbolos por segundo.
En FSK, el bit rate = baud rate. Así, por ejemplo, un 0 binario se puede representar con una
frecuencia f1, y el 1 binario se representa con una frecuencia distinta f2.
El módem usa un VCO, que es un oscilador cuya frecuencia varía en función del voltaje aplicado.
3.2.3 MODULACIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE FASE
8:21 No comments
Modulación por desplazamiento de fase
La modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase Shift Keying) es una forma de modulación
angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos.
La diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que mientras en ésta la variación de
fase es continua, en función de la señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal
digital y, por tanto, con un número de estados limitado. Según el Profesor Doranse Hurtado de la
Universidad Tecnológica de Panamá este tipo de modulación es esencial para transmitir diferentes
portadoras de diferentes fases.
Dependiendo del número de posibles fases a tomar, recibe diferentes denominaciones. Dado que
lo más común es codificar un número entero de bits por cada símbolo, el número de fases a tomar
es una potencia de dos. Así tendremos BPSK con 2fases (equivalente a PAM), QPSK con 4 fases
(equivalente a QAM), 8-PSK con 8 fases y así sucesivamente. A mayor número de posibles fases,
mayor es la cantidad de información que se puede transmitir utilizando el mismo ancho de banda,
pero mayor es también su sensibilidad frente a ruidos e interferencias.
3.2.4 MODULACIÓN DE AMPLITUD EN CUADRATURA
8:22 No comments
Modulación de amplitud en cuadratura
La Modulación de amplitud en cuadratura (conocida también como QAM por las siglas en inglés de
Quadrature amplitude modulation) es una técnica que transporta datos, mediante
la modulación de la señal portadora, tanto en amplitud como en fase. Esto se consigue modulando
una misma portadora, desfasada en 90°. La señal modulada en QAM está compuesta por la suma
lineal de dos señales previamente moduladas en Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida.
Se asocian a esta tecnología aplicaciones tales como:
Modems telefónicos para velocidades superiores a los 2400bps.
Transmisión de señales de televisión, microondas, satélite (datos a alta velocidad por canales con
ancho de banda restringido).
Modulación TCM (Trellis Coded Modulation), que consigue velocidades de transmisión muy
elevadas combinando la modulación con la codificación de canal.
Módems ADSL que trabajan en el bucle de abonado, a frecuencias situadas entre 24KHz y
1104KHz, pudiendo obtener velocidades de datos de hasta 9Mbps, modulando en QAM diferentes
portadoras.
3.3 CONVERSIÓN ANALÓGICO-DIGITAL: MUESTREO, CUANTIZACION Y CODIFICACIÓN
8:23 No comments
Conversión analógico-digital: Muestreo, cuantizacion y codificación
Qué es ANALOGICO y que es DIGITAL?
El término ANALÓGICO en la industria de las telecomunicaciones y el cómputo significa todo aquel
proceso entrada/salida cuyos valores son continuos. Algo continuo es todo aquello se puede
tomar una infinidad de valores dentro de un cierto límite, superior e inferior.
El término DIGITAL de la misma manera involucra valores de entrada/salida discretos. Algo
discreto es algo que puede tomar valores fijos. El caso de las comunicaciones digitales y el
cómputo, esos valores son el CERO (0) o el UNO (1) o Bits (BInary DigiTs).
La conversión Analógico-Digital consta de varios procesos:
· Muestreo
· Cuantización
· Codificación
3.4 CÓDIGOS DE LÍNEA: RZ, NRZ, NRZ-L, AMI, PSEUDO-TERNARIA, MANCHESTER, MANCHESTER
DIFERENCIAL, B8ZS, HDB3, ENTRE OTROS
8:24 2 comments
Códigos de línea: RZ, NRZ, NRZ-L, AMI, pseudo-ternaria, Manchester, Manchester diferencial,
B8ZS, HDB3, entre otros
NRZ
Se pueden utilizan los código NonRetourn to Zero Level (NRZ-L), de los cuales los más empleados
son el unipolar y el bipolar.
RZ
Se emplea el RZ (Retourn to Zero) polar. En este caso se tiene tensión positiva en una parte de la
duración de un 1 lógico, y cero tensión durante el resto del tiempo. Para un 0 lógico se tiene
tensión negativa parte del tiempo y el resto del tiempo del pulso la tensión es cero.
RZ Polar
Este código si es autosincronizante debido a que en reloj (clock) del receptor queda sincronizado
por la cadencia de los pulsos que llegan del transmisor puesto que todos los bits tienen una
transición, esto permite identificar a cada bit en una larga cadena de unos o ceros.
RZ Bipolar
A la ventaja de ser autosincronizante se le contrapone el hecho de requerir mayor ancho de
banda, pues los pulsos son de menor duración que en otros códigos, por ejemplo NRZ, lo cual es
una gran desventaja.
Código Manchester
En este código siempre hay una transición en la mitad del intervalo de duración de los bits. Cada
transición positiva representa un 1 y cada transición negativa representa un 0.
Cuando se tienen bits iguales y consecutivos se produce una transición en el inicio del segundo bit
la cual no es tenida en cuenta en el receptor al momento de decodificar, solo las transiciones
separadas uniformemente en el tiempo son las que son consideradas por el receptor.
En está codificación no se tienen en cuanta los niveles de tensión sino que solo se consideran las
transiciones positivas y negativas.
Esta técnica posibilita una transición por bit, lo cual permite autosincronismo.
Se puede eliminar la componente continua si se emplean valores positivos y negativos para
representar los niveles de la señal.
Código Manchester diferencial
Durante la codificación todos los bits tienen una transición en la mitad del intervalo de duración
de los mismos, pero solo los ceros tienen además una transición en el inicio del intervalo.
En la decodificación se detecta el estado de cada intervalo y se lo compara con el estado del
intervalo anterior. Si ocurrió un cambio de la señal se decodifica un 1 en caso contrario se
decodifica un 0.
El código Manchester diferencial tiene las mismas ventajas de los códigos Manchester con la
adición de las ventajas derivadas de la utilización de una aproximación diferencial.
Código HDB3
Este es un sistema de codificación utilizado en Europa, Asia y Sudamérica. La denominación HDB3
proviene del nombre en ingles High Density Bipolar-3 Zerosque puede traducirse como código de
alta densidad bipolar de 3 ceros.
En el mismo un 1 se representa con polaridad alternada mientras que un 0 toma el valor 0. Este
tipo de señal no tiene componente continua ni de bajas frecuencias pero presenta el
inconveniente que cuando aparece una larga cadena de ceros se puede perder el sincronismo al
no poder distinguir un bit de los adyacentes.
3.5 MODEM ESTÁNDARES Y PROTOCOLOS
8:26 No comments
Modem estándares y protocolos
ESTÁNDARES
· Son recomendaciones estándares para la operación de los módems, han sido establecidas
por varias organizaciones y corporaciones.
· Los estándares cubren la modulación y técnica de transmisión, usados por los módems así
como otros elementos de su operación.
· Hasta la mitad de los 80's todos los módems en Estados Unidos usaban técnicas de
modulación basados en estándares de los laboratorios Bell con velocidades de 300 hasta 1200 bps.
Estos son conocidos como Bell103 y Bell 212A, respectivamente.
· Estos módems trabajan bien dentro de Estados Unidos. Otros países como Europa por
instancia, usan diferentes estándares. El estándar internacional es llamado ITU-T, International
Telecommunications Unión-Telecommunications Sector (antes conocido como CCITT Comité
Consultivo Internacional de Telegrafía y Telefonía).
· Sumado a los estándares de velocidad, existen también estándares para verificación, errores
y compresión de datos.
· A continuación se muestra una lista de los estándares de facto e internacionales con sus
características operacional
ü V.22. Proporciona 1200 bits por segundo a 600 baudios (cambios de estado por segundo).
ü V.22bis. El primer estándar mundial verdadero, permite 2400 bits por segundo a 600 baudios.
ü V.32. Proporciona 4800 y 9600 bits por segundo a 2400 baudios.
ü V.32bis. Proporciona 14,400 bits por segundo o baja a 12,000, 9600, 7200, y 4800 bits por
segundo.
ü V.32terbo.. Proporciona 19,200 bits por segundo o baja a 12,000, 9600, 7200, y 4800 bits por
segundo; puede operar a mayores tasas de transmisión de datos con compresión, no fue estándar
de CCITT/ITU.
ü V.34.Proporciona 28,800 bits por segundo o baja a 24,000 y 19,200 bits por segundo y
compatibilidad hacia atrás con V.32 y V.32bis.
ü V.34bis. Proporciona hasta 33,600 bits por segundo o baja a tasas de transferencia de 31,200 o
V.34.
ü V.35. Interfaz troncal de paquetes entre un dispositivo de acceso a una red y una red a tasas de
transmisión de datos mayores a 19.2 Kbps. El V.35 puede usar los anchos de banda de varios
circuitos telefónicos como grupo. Existen Transformadores de Género y Adaptadores V.35.
ü V.42. La misma tasa de transferencia que V.32, V.32bis y otros estándares pero con mejor
corrección de errores y por tanto más fidedigno.
ü V.90. Proporciona hasta 56,000 bits por segundo corriente abajo (pero algo menos en la
práctica). Derivado de la tecnología x2 de 3Com (US Robotics) y la tecnología K56flex de Rockwell.
PROTOCOLOS.
Los Protocolos en un ambiente de comunicación de datos sirve para dirigir la trasferencia de
información entre dos entidades de comunicación. Para ambiente MAINFRAME ,redes locales o
servicios públicos son las redes de paquetes ,se usan los módem protocolos , para dirigir el flujo de
mensajes entre las maquinas en conversación. Para dirigir el intercambio de mensajes entre PCs
independientemente , usando circuitos telefónicos. Estos protocolos garantizan la transmisión y
recepción de estos mensajes de forma segura y ordenada.
Protocolos más Utilizados:
1. XMODEM : Referenciado con CHECKSUN . Envía bloques de 128 bytes , uno es de CHECK
(verifica).
2.
3. XMODEM _ CRC : Envía bloques de 128 bytes , con dos bytes de CRC (Cyclic Redundancy
Checking - Rutina de verificación de Errores) .
4. XMODEM 1K : Envía bloques de 1K con dos bytes de verificación CRC.
5. YMODEM batch : Envía bloques de 1024b bytes con dos bytes CRC. Hace la verificación de
cada bloque trasmitido y envía fin de transmisión y repite el proceso en el próximo archivo .
6. YMODEM G : Protocolo "Streaming " donde los módem tienen su propio protocolo de
corrección. Si un archivo es enviado y errores son detectados , la transferencia es interrumpida.
7. ZMODEM : Protocolo " Full Streaming" que permite detección y corrección de errores .
Rápido y confiable , indicado para líneas deficientes.
8. SEALINK : Protocolo " Full Duplex" derivado del padrón XMODEM.
9. KERMIT : Posee la excepcional características de integrar varios tipos de computadores (PCs
y Mainframe). Gobierna la trasferencia de informaciones de sistemas con caracteres de 7 bits. No
es recomendable para transferencias entre PCs.
10. COMPUSERVE :Su módem protocolo privado es : B Y QUICKB.
11. WINDOWED Y XMODEM : Usado a través de redes de conmutación de paquetes como
TYMNET y TELENET .
12. TELINK : Usado para transferencia "multi-file " con servicio de correo electrónico FIDONET.
13. MODEM7 : Comunicación con sistemas CP/M .
4.1 Circuitos: Red telefónica pública. (POTS)
Circuito
Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como
resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene
al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes
lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de
transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su
comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes
electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y
requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.
Red telefónica pública. (pots)
Los sistemas que permitan las comunicaciones telefónicas fueron inventados hace ya más de un
siglo y constituyen uno de los pilares en que se sustenta la vida y la economía mundial.En
particular lo que se conoce como Red Telefónica Pública Conmutada (RTCP) está funcionando
en todos los países del mundo, con alrededor de 800 millones de abonados. Tienen
equipamientos compatibles y proporciona servicios las veinticuatro horas del día todos los días
del año.
Por otra parte, la generalización del servicio telefónico en todo el mundo ha hecho de esta red
uno de los medios más aptos, para ser usados en la transmisión de datos. De all í la importancia
de su estudio en relación con las técnicas tele informáticas.
Las redes telefónicas públicas conmutadas están compuestas por tres tipos de hardware de
características diferenciadas:
equipos terminales.
sistemas de conmutación.
sistemas de transmisión.
Equipos terminales:
Los equipos terminales más comunes conectados a la red telefónica conmutada son los
teléfonos, los equipos facsímil y las computadoras a través de módem de datos.
Separación contable:
es la presentacion de la informacion economica y financiera de un operador TPBC de manera
separada para cada servicio.
Servicio de Telefonía Pública Básica Conmutada "TPBC"
A nivel mundial, la industria de las telecomunicaciones ha experimentado en los últimos años un
proceso de liberalización y privatización, al pasar de una estructura de mercado monopólica a
una estructura competitiva con el objetivo de prestar los servicios bajo condiciones de eficiencia
y productividad; sin embargo, en el caso colombiano el servicio de la telefonía pública básica
conmutada local sigue siendo prestado por operadores locales, con alta participación dentro de
sus respectivos mercados.
El servicio de TPBCL ha experimentado un estancamiento atribuido principalmente al
crecimiento de la telefonía móvil, lo que ha obligado a las empresas telefónicas tradicionales a
recomponer su portafolio incursionando en otros servicios, creando de esta manera empresas
multi-servicios impulsados por el fenómeno de la convergencia.
Proporciona en si mismo capacidad completa de comunicacion telefonica entre usuarios de
distintas redes de TPBCL, TPBCLE y TMR del país.
Es el servicio de TPBC prestado por un mismo operador a usuarios de
un área geográfica continua conformada por municipios adyacentes.
El servicio de TPBC que proporciona en si mismo capacidad completa de
comunicación telefónica entre usuario de la RTPC en Colombia y un usuario situado en un país
extranjero.
Es la actividad
complementaria del servicio de TPBCL que permite la comunicación a usuarios ubicados
fuera de la cabecera municipal, o en un municipio con población total menor a 7,000
habitantes de acuerdo con el censo realizado en 1993, o en un corregimiento
departamental, con cualquier usuario ubicado dentro del mismo municipio.
4.2 Paquetes x.25 frame relay
X.25
X.25 es un conjunto de protocolos usados para establecer la conexión entre el equipo terminal de
datos (Data Terminal Equipment o DTE) y el equipo de terminación de circuito de datos (Data
Circuit Terminating Equipment o DCTE) de una red de conmutación de paquetes (packet
switched data network o PSDN). Es decir, X.25 se utiliza como protocolo en el interfaz de acceso
a una red de conmutación de paquetes
X.25 trabaja sobre servicios basados en circuitos virtuales (VC). Un circuito virtual o canal lógico
es aquel en el cual el usuario percibe la existencia de un circuito físico dedicado exclusivamente
al ordenador o equipo que el maneja, cuando en realidad ese circuito físico "dedicado" lo
comparten muchos usuarios. Mediante diversas técnicas de multiplexado estadístico, se
entrelazan paquetes de distintos usuarios dentro de un mismo canal.
Las prestaciones del canal son lo bastante buenas como para que el usuario no advierta ninguna
degradación en la calidad del servicio como consecuencia del tráfico que le acompaña en el
mismo canal, esta ventaja solo es apreciada en el tráfico de voz ya que en audio y vídeo a cierta
degradación. Para identificar las conexiones en la red de los distintos DTE, en X.25 se emplean
numeros de canal lógico (LCN). Pueden asignarse hasta 4095 canales lógicos y sesiones de
usuario a un mismo canal físico.
La norma X.25 es el estándar para redes de paquetes recomendado por CCITT,el cual emitió el
primer borrador en 1974. Este original sería revisado en 1976, en 1978 y en 1980, y de nuevo en
1984, para dar lugar al texto definitivo publicado en 1985. El documento inicial incluía una serie
de propuestas sugeridas por Datapac, Telenet y Tymnet, tres nuevas redes de conmutación de
paquetes. En la actualidad X.25 es la norma de interfaz orientada al usuario de mayor difusión en
las redes de paquetes de gran cobertura aunque no es precisame nte la más rápida.
X.25 y su relación con el modelo OSI
OSI ha sido la base para la implementación de varios protocolos. Entre los protocolos comúnmente asociados con el modelo OSI, el conjunto de protocolos conocido como X.25 es probablemente el mejor conocido y el más ampliamente utilizado. X.25 fue establecido como una recomendación de la ITU-TS (Telecommunications Section de la International Telecommunications Unión), una organización internacional que recomienda estándares para los servicios telefónicos internacionales. X.25 ha sido adoptado para las redes públicas de datos y es especialmente popular en Europa.X.25 es un protocolo que se base en las primeras 3 capas del modelo osi.
Características del Protocolo X.25
X.25 trabaja sobre servicios basados en circuitos virtuales (CV) o canales lógicos en el cual el
usuario (DTE) piensa que es un circuito dedicado a un sólo ordenador; pero la verdad es que lo
comparte con muchos usuarios o clientes (DTE) mediante técnicas de multiplexado estadístico
entrelazando paquetes de distintos usuarios de un mismo canal lógico (LCN). Pueden asignarse
hasta 4095 canales lógicos y sesiones de usuarios a un mismo canal físico.
Es aconsejable utilizar de la norma X.25 porque:
Adoptando un estándar común para distintos fabricantes nos permite conectar fácilmente equipos de marcas distintas.
Después de haber experimentado varias revisiones hoy puede considerarse madura.
Empleando una norma tan extendida como X.25 reduciría considerablemente los costos de la red, puesto que su gran difusión favorecería la salida al mercado de equipos y programas orientados a un basto sector de usuarios. Es más sencillo solicitar a un fabricante una red adaptada a la norma X.25 que entregarle un
extenso conjunto de especificaciones.
Las funciones que proporciona X.25 para que las redes de paquetes y estaciones de usuario se
pueden interconectar son:
El control de Flujo : Para evitar la congestión de la red.
Recuperación de Errores.
Identificación de paquetes procedentes de ordenadores y terminales concretos.
Asentimiento de paquetes.
Rechazo de paquetes.
X.25 no incluye algoritmos de encaminamiento, pero a pesar que los interfaces DTE / DTCE de
ambos extremos de la red son independientes entre sí, X.25 interviene desde un extremo hasta el
otro, ya que el tráfico seleccionado o elegido es encaminado de principio a fin.
Niveles de la norma X.25
X.25 está formado por tres capas de funcionalidad, estas tres capas corresponden a las tres
capas inferiores del modelo OSI.
Nivel Físico: La interfaz de nivel físico regula el diálogo entre el DCE y el DTE.
Este nivel especifica los estándares con la transmisión y recepción de datos mecánica y
eléctricamente.
Existen dos posibilidades para la interfaz a nivel físico:
X.21: Se utiliza para el acceso a redes de conmutación digital. (Similares a las de telefonía digital.) . X.25 utiliza el interfaz X.21 que une ETD y el ETCD como un “conducto de paquetes”, en el cual los paquetes fluyen por las líneas (pines) de transmisión y rece pción,
X.21bis: Se emplea para el acceso a través de un enlace punto a punto. (Similar a RS -232 en modo síncrono.) Nivel de Enlace: el objeto de este es garantizar la comunicación y asegurar la transmisión de
datos entre dos equipos directamente conectados. El protocolo usado en este nivel es el LAP-B
que forma parte del HDLC. Este protocolo define el "troceado" de los datos para la transmisión, y
establece la ruta que estos deben seguir a través de la red.
Nivel Red / Nivel Paquetes: Con la capa de paquetes de X.25, los datos se transmiten en paquetes
a través de circuitos virtuales externos.
Este nivel también realiza detección y corrección de errores, competiciones de retransmisión de
los frames y paquetes dañados.
X.25 es un protocolo utilizado únicamente entre el DTE y la Red. Para intercambio de paquetes
de datos entre nodos de diferentes redes nacionales o internacionales se ha definido el protocolo
X.75.
4.3 Mensajes: Store and Forward
Frame Relay reduce la sobrecarga de red mediante la implementación de mecanismos simples
de congestión-notificación en lugar de control de flujo explicito por VC. Estos mecanismos
de congestión-notificación son la Notificación explicita de congestión hacia adelante (FECN.
Forward Explicit Congestion Notificación) y la notificación explicita de congestión hacia atrás
(BECN, Backward Explicit Congestion Notification).
Para comprender mejor los mecanismos, se presenta el gráfico que muestra la estructura de la
trama Frame Relay para su revisión FECN y BECN están controlados por un único bit que se
encuentra en el encabezado de la trama. Permite que el router sepa que hay congestión y que
debe detener la transmisión hasta revertir esta situación.
BECN es una notificación directa.
FECN es una codificación indirecta.
El encabezado de la trama también incluye un bit Elegible para descarte (DE),
que identifica trafico menos importante que puede perderse durante periodos de congestión
Los dispositivos DTE puede establecer el valor del bit DE en 1, para indicar que la trama tiene
menor importancia que otras trama. Cuando la red se congestiona, los dispositivos DCE
descartan las tramas con el bit DE configurado en 1, antes de descartar aquellas sin
estas configuración. De esta forma se reducen las posibilidades de que se pierdan
datos críticos durante periodos de congestión.
En periodos de congestión, el switch Frame Relay del proveedor aplica las siguientes
reglas lógicas a cada trama entrante en función de si se excede la CIR:
Si la trama entrante no excede la CIBR, la trama se trasmite.
Si la trama excede la CIBR, se marca como DE.
Si una trama entrante excede la CIBR ademas de la BE, se descarta.
4.4 Celdas: ATM
Breve Historia de ATM
La primera referencia del ATM (Asynchronous Transfer Mode) tiene lugar en los
años 60 cuando un norteamericano de origen oriental perteneciente a los
laboratorios Bell describió y patentó un modo de transferencia no síncrono. Sin
embargo el ATM no se hizo popular hasta 1988 cuando el CCITT decidió que sería la
tecnología de conmutación de las futuras redes ISDN en banda ancha (rec I.121).
Para ello, los valedores del ATM tuvieron primero que persuadir a algunos
representantes de las redes de comunicaciones que hubieran preferido una simple
ampliación de las capacidades de la ISDN en banda estrecha. Conseguido este
primer objetivo y desechando los esquemas de transmisión síncronos, se
empezaron a discutir aspectos tales como el tamaño de las celdas. Por un lado los
representantes de EEUU y algún otro país proponían un tamaño de celdas grande
de unos 128 bytes. Sin embargo para los representantes de los países europeos el
tamaño ideal de las celdas era de 16 bytes, y señalaban que un tamaño de celda de
128 bytes provocaría retardos inaceptables de hasta 85 ms. Este retardo no
permitiría la transmisión de voz con cierto nivel de calidad a la vez que obligaba a
instalar canceladores de eco.
Después de muchas discusiones y ante la falta de acuerdo, en la reunión del CCITT
celebrada en Ginebra en Junio de 1989 se tomó una decisión salomónica: “Ni para
unos ni para otros. 48 bytes será el tamaño de la celda”. Para la cabecera se tomó
un tamaño de 5 bytes. Un extraño número primo 53 (48+5) sería el tamaño definitivo,
en octetos, de las células ATM. Un número que tuvo la virtud de no satisfacer a
nadie, pero que suponía un compromiso de todos los grupos de interés y evitaba
una ruptura de consecuencias imprevisibles.
Descripción del proceso ATM
Es capaz de trasferir voz, vídeo y datos a través de redes privadas y públicas. Tiene
una arquitectura basada en celdas, en .lugar de tramas. Las celdas ATM tienen
siempre una longitud fija de 53 bytes. La celda ATM contiene un encabezado ATM
de 5 bytes seguido de 48 bytes de contenido ATM. Las celdas pequeñas de longitud
fija son adecuadas para la trasmisión de tráfico de voz y de vídeo por que este
tráfico no tolera demoras. El tráfico de vídeo y voz no tiene que esperar a que se
trasmita un paquete de datos más grande.
La celda ATM de 53 bytes es menos eficiente que las tramas y paquetes más
grandes de Frame Relay y X.25. Además, la celda ATM tiene una carga general de
por lo menos 5 bytes por cada 48 bytes de contenido. Cuando la celda esta
trasportando paquetes de capa de red segmentados, la carga general es mayor
porque es Switch ATM tiene que poder reagrupar los paquetes en el destino. Una
línea ATM típica necesita casi un 20 por ciento más de ancho de banda que Frame
Relay para trasportar el mismo volumen de datos de capa de red.
ATM fue diseñado para ser extremadamente escalable y soporta velocidades de
enlace desde T1/E1 hasta OC-12 (622 Mps) y superiores.
ATM ofrece tanto los PVC como los SVC, aunque los PVC son más comunes en las
WAN. Además, como otras tecnologías compartidas, ATM permite varios VC en una
sola conexión de línea arrendada al extremo de red.
ATM es un estándar de la ITU-T para Cell Relay en donde mucha información de
múltiples tipos de servicios, tales como voz, datos como voz o vídeos son
trasportadas a través de células pequeñas de tamaño fijo.
Las redes ATM son orientadas a conexión.
ATM proporciona una serie de ventajas con respecto a otros métodos de
trasmisión:
Flexibilidad a cambios futuros. Uso eficiente de los recursos disponibles (ancho de banda). Red universal.
Formato de celdas ATM:
Son estructuras de datos de 53 bytes compuestas por dos campos principales:
Header, sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del canal, información para la detección de errores y si la célula es o no utilizada. Eventualmente puede contener también corrección de errores y un número de secuencia.
Payload, tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y protocolos AAL que también son considerados como datos del usuario.
Dos de los conceptos más significativos del ATM, Canales Virtuales y Rutas
Virtuales, están materializados en dos identificadores en el header de cada célula
(VCI Y VPI) ambos determinan el enrutamiento entre nodos. El estándar define el
protocolo orientado a conexión que las transmite y dos tipos de formato de celda:
NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red) El cual se refiere a la conexión de Switches ATM en redes privadas
UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) este se refiere a la conexión de un Switch ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, siendo este último el más utilizado.
Perspectiva de la tecnología ATM
El Modo de Transferencia Asíncrona fue la apuesta de la industria tradicional de las
telecomunicaciones por las comunicaciones de banda ancha. Se planteó como herramienta para
la construcción de redes de banda ancha (B-ISDN) basadas en conmutación de paquetes en vez
de la tradicional conmutación de circuitos. El despliegue de la tecnología ATM no ha sido el
esperado por sus promotores. Las velocidades para las que estaba pensada (hasta 622 Mbps)
han sido rápidamente superadas; no está claro que ATM sea la opción más adecuada para las
redes actuales y futuras, de velocidades del orden del gigabit. ATM se ha encontrado con la
competencia de las tecnologías provenientes de la industria de la Informática, que con proyectos
tales como la VoIP parece que ofrecen las mejores perspectivas de futuro.
En la actualidad, ATM es ampliamente utilizado allá donde se necesita dar soporte a velocidades
moderadas, como es el caso de la ADSL, aunque la tendencia es sustituir esta tecnología por
otras como Ethernet que está basada en tramas de datos
5.1 TDM DIVISIÓN DE TIEMPO
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Multiplexación por división de tiempo
La multiplexación por división de tiempo (MDT) o (TDM), del inglés Time Division Multiplexing, es
el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad, especialmente en los sistemas de
transmisión digitales. En ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a
cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).
En la figura 1 siguiente se representa, esquematizada de forma muy simple, un
conjunto multiplexor-demultiplexor para ilustrar como se realiza la multiplexación-
desmultiplexación por división de tiempo.
Figura 1.- Conjunto multiplexor-demultiplexor por división de tiempo
En este circuito, las entradas de seis canales llegan a los denominados interruptores de canal, los
cuales se cierran de forma secuencial, controlados por una señal de reloj, de manera que cada
canal es conectado al medio de transmisión durante un tiempo determinado por la duración de los
impulsos de reloj.
En el extremo distante, el desmultiplexor realiza la función inversa, esto es, conecta el medio de
transmisión, secuencialmente, con la salida de cada uno de los seis canales mediante interruptores
controlados por el reloj del demultiplexor. Este reloj del extremo receptor funciona de forma
sincronizada con el del multiplexor del extremo emisor mediante señales de temporización que
son transmitidas a través del propio medio de transmisión o por un camino.
Acceso múltiple por división de tiempo
El Acceso múltiple por división de tiempo (Time Division Multiple Access o TDMA, del inglés) es
una técnica de múltiplexación que distribuye las unidades de información en ranuras ("slots")
alternas de tiempo, proveyendo acceso múltiple a un reducido número de frecuencias.
También se podría decir que es un proceso digital que se puede aplicar cuando la capacidad de la
tasa de datos de la transmisión es mayor que la tasa de datos necesaria requerida por los
dispositivos emisores y receptores. En este caso, múltiples transmisiones pueden ocupar un único
enlace subdividiéndole y entrelazándose las porciones.
Esta técnica de multiplexación se emplea en infinidad de protocolos, sola o en combinación de
otras, pero en lenguaje popular el término suele referirse al estándar D-AMPS detelefonía
celular empleado en América.
Uso en telefonía celular
Véanse también: Digital AMPS y GSM.
Mediante el uso de TDMA se divide un único canal de frecuencia de radio en varias ranuras de
tiempo (seis en D-AMPS y PCS, ocho en GSM). A cada persona que hace una llamada se le asigna
una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que hace posible que varios usuarios
utilicen un mismo canal simultáneamente sin interferir entre sí.
Existen varios estándares digitales basados en TDMA, tal como TDMA D-AMPS (Digital-Advanced
Mobile Phone System), TDMA D-AMPS-1900, PCS-1900 (Personal Communication
Services), GSM (Global System for Mobile Communication, en el que se emplea junto con saltos en
frecuencia o frequency hopping ), DCS-1800 (Digital Communications System) y PDC (Personal
Digital Cellular).
Características
Se utiliza con modulaciones digitales.
Tecnología simple y muy probada e implementada.
Adecuada para la conmutación de paquetes.
Requiere una sincronización estricta entre emisor y receptor.
Requiere el Time advance.
5.2 FDM DIVISIÓN DE FRECUENCIA
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Multiplexación por división de frecuencia
La multiplexación por división de frecuencia (MDF) o (FDM), del inglés Frequency Division
Multiplexing, es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en sistemas de transmisión
analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte cada fuente de varias que
originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y
se transmite en forma simultánea por un solo medio de transmisión. Así se pueden transmitir
muchos canales de banda relativamente angosta por un solo sistema de transmisión de banda
ancha.
El FDM es un esquema análogo de multiplexado; la información que entra a un sistema FDM es
analógica y permanece analógica durante toda su transmisión. Un ejemplo de FDM es la banda
comercial de AM, que ocupa un espectro de frecuencias de 535 a 1605 kHz. Si se transmitiera el
audio de cada estación con el espectro original de frecuencias, sería imposible separar una
estación de las demás. En lugar de ello, cada estación modula por amplitud una frecuencia distinta
de portadora, y produce una señal de doble banda lateral de 10KHz.
Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM comercial y las emisoras de televisión, así
como los sistemas de telecomunicaciones de alto volumen. Dentro de cualquiera de las bandas de
transmisión comercial, las transmisiones de cada estación son independientes de las demás.
Una variante de MDF es la utilizada en fibra óptica, donde se multiplexan señales, que pueden ser
analógicas o digitales, y se transmiten mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda,
dando lugar a la denominada multiplexación por división de longitud de onda, o WDM del inglés
Wavelength Division Multiplexing.
En la Figura 1 siguiente se representa, de forma muy esquematizada, un conjunto multiplexor-
demultiplexor por división de frecuencia para tres canales, cada uno de ellos con el ancho de
banda típico del canal telefónico analógico (0,3 a 3,4 kHz).
En esta figura, se puede ver como la señal de cada uno de los canales modula a una portadora
distinta, generada por su correspondiente oscilador (O-1 a O-3). A continuación, los productos de
la modulación son filtrados mediante filtros paso banda, para seleccionar la banda lateral
adecuada. En el caso de la figura se selecciona la banda lateral inferior. Finalmente, se combinan
las salidas de los tres filtros (F-1 a F-3) y se envían al medio de transmisión que, en este ejemplo,
debe tener una de banda de paso comprendida, al menos, entre 8,6 y 19,7 kHz.
En el extremo distante, el demultiplexor realiza la función inversa. Así, mediante los filtros F-4 a F-
6, los demoduladores D-1 a D-3 (cuya portadora se obtiene de los osciladores O-4 a O-6) y
finalmente a través de los filtros paso bajo F-7 a F-9, que nos seleccionan la banda lateral inferior,
volvemos a obtener los canales en su banda de frecuencia de 0,3 a 3,4 kHz
5.3 WDM DIVISIÓN DE LONGITUD
8:42 No comments
WDM División de longitud
En telecomunicación, la multiplexación por división de longitud de onda (WDM, del inglés
Wavelength Division Multiplexing) es una tecnología que multiplexa varias señales sobre una sola
fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, usando luz procedente de
un láser o un LED.
Este término se refiere a una portadora óptica (descrita típicamente por su longitud de onda)
mientras que la multiplexación por división de frecuencia generalmente se emplea para referirse a
una portadora de radiofrecuencia (descrita habitualmente por su frecuencia). Sin embargo, puesto
que la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, y la radiofrecuencia y la
luz son ambas formas de radiación electromagnética, la distinción resulta un tanto arbitraria.
El dispositivo que une las señales se conoce como multiplexor mientras que el que las separa es un
demultiplexor. Con el tipo adecuado de fibra puede disponerse un dispositivo que realice ambas
funciones a la vez, actuando como un multiplexor óptico de inserción-extracción.
Los primeros sistemas WDM aparecieron en torno a 1985 y combinaban tan sólo dos señales. Los
sistemas modernos pueden soportar hasta 160 señales y expandir un sistema de fibra de 10 Gb/s
hasta una capacidad total 25,6 Tb/s sobre un solo par de fibra.
Tipos
WDM puede ser de dos tipos:
Densa (DWDM, ‘Dense’ WDM): Muchas longitudes de onda y larga distancia
Ligera (CWDM ‘Coarse’ WDM): Pocas longitudes de onda y entornos metropolitanos
5.4 CDM DIVISIÓN DE CÓDIGO
8:42 No comments
5.4 CDM División de código
La multiplexación por división de código, acceso múltiple por división de código o CDMA (del inglés
Code Division Multiple Access) es un término genérico para varios métodos de multiplexación o
control de acceso al medio basados en la tecnología de espectro expandido.
La traducción del inglés spread spectrum se hace con distintos adjetivos según las fuentes; pueden
emplearse indistintamente espectro ensanchado, expandido, difuso o disperso para referirse en
todos los casos al mismo concepto.
Habitualmente se emplea en comunicaciones inalámbricas (por radiofrecuencia), aunque también
puede usarse en sistemas de fibra óptica o de cable.
Uno de los problemas que resolver en comunicaciones de datos es cómo repartir entre varios
usuarios el uso de un único canal de comunicación o medio de transmisión, para que puedan
gestionarse varias comunicaciones al mismo tiempo. Sin un método de organización, aparecerían
interferencias que podrían bien resultar molestas, o bien directamente impedir la comunicación.
Este concepto se denomina multiplexado o control de acceso al medio, según el contexto.
Se aplica el nombre "multiplexado" para los casos en que un sólo dispositivo determina el reparto
del canal entre distintas comunicaciones, como por ejemplo un concentrador situado al extremo
de un cable de fibra óptica; para los terminales de los usuarios finales, el multiplexado es
transparente. Se emplea en cambio el término "control de acceso al medio" cuando son los
terminales de los usuarios, en comunicación con un dispositivo que hace de modo de red, los que
deben usar un cierto esquema de comunicación para evitar interferencias entre ellos, como por
ejemplo un grupo de teléfonos móviles en comunicación con una antena del operador.
Para resolverlo, CDMA emplea una tecnología de espectro expandido y un esquema especial de
codificación, por el que a cada transmisor se le asigna un código único, escogido de forma que sea
ortogonal respecto al del resto; el receptor capta las señales emitidas por todos los transmisores al
mismo tiempo, pero gracias al esquema de codificación (que emplea códigos ortogonales entre sí)
puede seleccionar la señal de interés si conoce el código empleado.
Otros esquemas de multiplexación emplean la división en frecuencia (FDMA), en tiempo ( TDMA) o
en el espacio (SDMA) para alcanzar el mismo objetivo: la separación de las distintas
comunicaciones que se estén produciendo en cada momento, y evitar o suprimir las interferencias
entre ellas. Los sistemas en uso real (como IS-95 o UMTS) suelen emplear varias de estas
estrategias al mismo tiempo para asegurar una mejor comunicación.
Una analogía posible para el problema del acceso múltiple sería una habitación (que representaría
el canal) en la que varias personas desean hablar al mismo tiempo. Si varias personas hablan a la
vez, se producirán interferencias y se hará difícil la comprensión. Para evitar o reducir el problema,
podrían hablar por turnos (estrategia de división por tiempo), hablar unos en tonos más agudos y
otros más graves de forma que sus voces se distinguieran (división por frecuencia), dirigir sus
voces en distintas direcciones de la habitación (división espacial) o hablar en idiomas distintos
(división por código, el objeto de este artículo): como en CDMA, sólo las personas que conocen el
código (es decir, el "idioma") pueden entenderlo.
La división por código se emplea en múltiples sistemas de comunicación por radiofrecuencia, tanto
de telefonía móvil (como IS-95, CDMA2000, FOMA o UMTS), transmisión de datos (WiFi) o
navegación por satélite (GPS).
6.1 CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DISPOSITIVOS DE COMUNICACIÓN
8:28 No comments
6.1 CARACTERISTICAS FUNCIONALES
El propósito principal de los medios de comunicación es, precisamente, comunicar, pero según su
tipo de ideología pueden especializarse en; informar, educar, transmitir, entretener, formar
opinión, enseñar, controlar, etc.
Positivas. Las características positivas de los medios de comunicación residen en que posibilitan
que amplios contenidos de información lleguen a extendidos lugares del planeta en forma
inmediata. Los medios de comunicación, de igual manera, hacen posible que muchas relaciones
personales se mantengan unidas o, por lo menos, no desaparezcan por completo. Otro factor
positivo se da en el ámbito económico: quien posea el uso de los medios puede generar un
determinado tipo de consciencia sobre una especie de producto, es decir, puede generar su propia
demanda, ya que los medios muchas veces cumplen la función de formadores de opinión.
Entonces, visto desde el ámbito empresarial, es un aspecto ampliamente positivo al hacer posible
el marketing y anuncios para el mundo.
Negativas. Las características negativas recaen en la manipulación de la información y el uso de la
misma para intereses propios de un grupo específico. En muchos casos, tiende a formar
estereotipos, seguidos por muchas personas gracias al alcance que adquiere el mensaje en su difusión
(como sucede al generalizar personas o grupos).
6.2 INTERFACES
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6.2INTERFAZ
En telecomunicaciones y hardware, una interfaz es el puerto (circui to físico) a través del que se
envían o reciben señales desde un sistema o subsistemas hacia otros. No existe una interfaz
universal, sino que existen diferentes estándares (Interfaz USB, interfaz SCSI, etc.) que establecen
especificaciones técnicas concretas (características comunes), con lo que la interconexión sólo es
posible utilizando la misma interfaz en origen y destino. Así también, una interfaz puede ser
definida como un intérprete de condiciones externas al sistema, a través de transductores y otros
dispositivos, que permite una comunicación con actores externos, como personas u otros
sistemas, a través de un protocolo común a ambos. Una interfaz es una Conexión física y funcional
entre dos aparatos o sistemas independientes.
La interfaz de E/S es requerida cuando los dispositivos son ejecutados por el procesador. La
interfaz debe ser necesariamente lógica para interpretar la dirección de los dispositivos generados
por el procesador. El Handshaking deberá ser implementado por la interfaz usando los comandos
adecuados (BUSY, READY, WAIT…), y el procesador puede comunicarse con el dispositivo de E/S a
través de la interfaz. Si se intercambian diferentes formatos de datos, la interfaz debe ser capaz de
convertir datos en serie a paralelo y viceversa. Los dispositivos de E/S se comunican por
interrupciones con el procesador, si una interrupción es recibida, el procesador la atenderá con la
rutina de interrupción correspondiente a dicha interrupción.
Un ordenador que usa E/S mapeados en memoria por lectura y escritura accede al hardware a
través de la posición de memoria especifica, usando el mismo lenguaje ensamblador que el
procesador usa para el acceso a memoria.
Implementación de interfaces a alto nivel
Los sistemas operativos y lenguajes de programación de alto nivel facilitan el uso separado de más
conceptos y primitivas abstractas de E/S. Por Ejemplo: la mayoría de sistemas operativos
proporcionan aplicaciones con el concepto de fichero. Los lenguajes de programación C y C++, y
los sistemas operativos de la familia UNIX, tradicionalmente abstraen ficheros y dispositivos como
streams, los cuales pueden ser leídos o escritos, o ambas cosas. La librería estándar de C
proporciona funciones para la manipulación de streams para E/S.
Aplicaciones De La Interfaz (Controlador de periférico)
Actualmente se usan multitud de interfaces o controladores para las conexiones entre el
procesador y los distintos periféricos (cada uno de estos últimos suele tener su propio
controlador). En ocasiones se puede interconectar los periféricos con la memoria principal
directamente sin pasar por el procesador para lo cual se utilizan dispositivos más avanzados como
los DMA que son procesadores dedicados a dichas transferencias.
6.3 PROTOCOLOS Y ESTÁNDARES
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6.3 PROTOCOLO
DEFINICIÓN:
En el campo de las telecomunicaciones, un protocolo de comunicaciones es el conjunto de reglas
normalizadas para la representación, señalización, autenticación y detección de errores necesario
para enviar información a través de un canal de comunicación. Un ejemplo de un protocolo de
comunicaciones simple adaptado a la comunicación por voz es el caso de un locutor de radio
hablando a sus radioyentes.
Los protocolos de comunicación para la comunicación digital por redes de computadoras tienen
características destinadas a asegurar un intercambio de datos fiable a través de un canal de
comunicación imperfecto. Los protocolos de comunicación siguen ciertas reglas para que el
sistema funcione apropiadamente
• Sintaxis: se especifica como son y cómo se construyen.
• Semántica: que significa cada comando o respuesta del protocolo respecto a sus
parámetros/datos.
• Procedimientos de uso de esos mensajes: es lo que hay que programar realmente (los errores,
como tratarlos).
Función De Un Protocolo
Cuando se realiza un intercambio de datos entre computadores, terminales y/u otros dispositivos
se requieren las siguientes tareas: (similitud de conversación entre un profesor y un alumno)
1. El sistema fuente de información debe activar el camino directo de datos o bien proporcionar a
la red de comunicación la identificación del sistema destino deseado. (....Señor Juan M.,...)
2. El sistema fuente debe asegurarse de que el destino está preparado para recibir los datos.
(....Señor Juan M., míreme...)
3. La aplicación de transferencia de fichero en el origen debe asegurarse de que el programa
gestor en el destino esta preparado para aceptar y almacenar el fichero para el usuario
determinado. (....Señor Juan M., míreme..., Don José le estoy escuchando....)
4. Si los formatos de los ficheros son incompatibles uno de los sistemas deberá realizar una
operación de adecuación. (....Señor Juan M., míreme..., Don José le estoy escuchando.... perdone
pero tengo que acercarme para escucharle mejor).
Para la comunicación entre dos entidades situadas en sistemas diferentes (entidad es cualquier
cosa capaz de enviar y recibir información. Sistema es un objeto físico que contiene una o más
entidades), es necesario la definición y utilización de un protocolo. Los protocolos se pueden
definir como el conjunto de reglas que gobiernan el intercambio de datos entre dos entidades. Los
puntos que define o caracteriza un protocolo son:
�� La sintaxis: Incluye aspectos como el formato de datos y niveles de señal.
�� La semántica: Incluye información de control para la coordinación y manejo de errores.
�� La temporización: Incluye la sincronización de velocidades y la secuenciación.
Para conseguir un alto grado de cooperación entre los computadores, en lugar de implementar
toda la lógica de comunicación en un único módulo, dicha tarea se divide en subtareas, cada una
de las cuales se realiza por separado. Esta estructura se denomina arquitectura de protocolos.
Los protocolos pueden ser:
Directo. Los datos e información de control pasan directamente entre las entidades sin
intervención de un agente activo.
Indirecto. Las dos entidades no se pueden comunicar directamente sino a través de una red
conmutada o de una interconexión de redes.
Monolítico. El protocolo no está estructurado en capas. El paquete debe incluir toda la lógica del
protocolo.
Estructurado. El protocolo posee una estructura jerárquica, en capas. Entidades de nivel inferior
ofrecen servicio a entidades de nivel superior. A todo el conjunto de hardware y software, se le
denomina arquitectura.
Simétrico. La comunicación se realiza entre unidades paritarias.
Asimétrico. Las entidades que se conectan no son paritarias. Por ejemplo un proceso “cliente” y
otro “servidor”, o para simplificar al máximo la lógica de una de las dos entidades, de forma que
una asuma la operación (Por ejemplo en HDCL).
Estándares. El protocolo es extensivo a todas las fuentes y receptores de información.
No estándares. Protocolo particular. Se utiliza para situaciones de comunicación muy específicas.
Protocolos CAN
El Medio De Comunicación
El protocolo CAN al igual que el protocolo VAN, no impone soporte de comunicación. El medio
utiliza un par de cables conductores.
Se denominará a los dos cables CAN H (CAN HIGH) CAN L (CAN LOW) Líneas (par) trenzadas(o)
La línea física que constituye el bus es llamada igualmente par diferencial. Estos pares
diferenciales están trenzados con el fin de reducir las perturbaciones radioeléctricas (las
radiaciones de campo emitidas por los cables se anulan).La diferencia de potencial eléctrico entre
estos dos cables permitirá codificar dos estados lógicos distintos:
CODIFICACION DE LAS INFORMACIONES
El protocolo CAN utiliza la codificación NRZ y MANCHESTER contrariamente al VAN que inserta un
bit inverso cada 4 bits, el CAN utiliza el método del "bit stuffing" o bit de relleno. El bit invertido
permitirá la sincronización del reloj del receptor provocando un frente ascendente o descendente.
Después de cinco bits de mismo nivel, un bit de nivel inverso sin ningún significado es añadido.
Protocolos VAN
Este proceso permite:
• Limitación de las radiaciones emitidas,
• Compensación de los de calajes de masa,
• Muy buen comportamiento antes las perturbaciones (ver croquis).
• Funcionamiento en modo degradado si uno u otro de los cables está seccionado, en
cortocircuito a positivo, o a masa.
• En el caso de pérdida de un cable, la electrónica compara el nivel de tensión de la señal respecto
a un umbral, y decide si la señal se encuentra a 1 o a 0. La electrónica indicará igualmente los
defectos de las líneas de datos.
Protocolo LIN BUS
Local InterConnect significa aquí, que todas las unidades de control están localizadas en una zona
limitada (p. ej. en el techo). También se le da el nombre de «subsistema local».
En el caso del LIN-Bus se trata de un bus monoalámbrico. El cable tiene el color básico violeta y un
color de identificación. La sección del conductor es de 0,35 mm2. No requiere apantallado.
El sistema permite el intercambio de datos entre una unidad de control LIN maestra y hasta 16
unidades de control LIN esclavas.
la que ejecuta las funciones de maestra en el LIN-Bus.
Funciones asignadas
• Controla la transmisión de datos y su velocidad. La unidad de control LIN maestra transmite el
encabezamiento del mensaje (header, ver página 12).
• En el software se define un ciclo, según el cual se han de transmitir mensajes al LINBus y se
especifica cuáles.
• Asume la función de traducción entre las unidades de control LIN abonadas al sistema del LIN -
Bus local y el CAN-Bus de datos. De esa forma es la única unidad de control del LIN-Bus que va
conectada a su vez al CAN-Bus.
• La diagnosis de las unidades de control LIN esclavas que lleva conectadas se realiza a través de la
unidad de control LIN maestra.
6.3.1 ESTÁNDARES
X10: es un protocolo de comunicaciones para el control remoto de dispositivos eléctricos. Utiliza la
línea eléctrica (220V o 110V) para transmitir señales de control entre equipos de automatización
del hogar en formato digital. El problema es que este protocolo ha tenido que ser desestimado y
ahora se utiliza el EIB.pl para la transmisión por la red eléctrica. Los dispositivos X10 que se
comercializan son solo para uso individual y es complicado el enlazarlos para crear un autentico
proyecto domótico. Las señales de control de X10 se basan en la transmisión de ráfagas de pulsos
de RF (120 kHz) que representan información digital. Estos pulsos se sincronizan en el cruce por
cero de la señal de red (50 Hz ó 60 Hz). Con la presencia de un pulso en un semiciclo y la ausencia
del mismo en el semiciclo siguiente se representa un '1' lógico y a la inversa se representa un '0'. A
su vez, cada orden se transmite 2 veces, con lo cual toda la información transmitida tiene
cuádruple redundancia. Cada orden involucra 11 ciclos de red (220ms para 50 Hz y 183,33, para
60Hz). Primero se transmite una orden con el Código de Casa y el Número de Módulo que
direccionan el módulo en cuestión. Luego se transmite otro orden con el código de función a
realizar (Function Code). Hay 256 direcciones soportadas por el protocolo.
KNX/EIB: Bus de Instalación Europeo con más de 20 años y más de 100 fabricantes de productos
compatibles entre sí.
ZigBee: Es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de
comunicación inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo, basada en
el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (wireless personal área network,
WPAN). Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de
envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías. Protocolo estándar, recogido en el
IEEE 802.15.4, de comunicaciones inalámbrico. Los protocolos ZigBee están definidos para su uso
en aplicaciones encastradas con requerimientos muy bajos de transmisión de datos y consumo
energético. Se pretende su uso en aplicaciones de propósito general con características auto
organizativas y bajo costo (redes en malla, en concreto). Puede utilizarse para realizar control
industrial, albergar sensores empotrados, recolectar datos médicos, ejercer labores de detección
de humo o intrusos o domótica. La red en su conjunto utilizará una cantidad muy pequeña de
energía de forma que cada dispositivo individual pueda tener una autonomía de hasta 5 años
antes de necesitar un recambio en su sistema de alimentación.
OSGi: Open Services Gateway Initiative. Especificaciones abiertas de software que permita diseñar
plataformas compatibles que puedan proporcionar múltiples servicios. Ha sido pensada para su
compatibilidad con Jini o UPnP.
LonWorks: Plataforma estandarizada para el control de edificios, viviendas, industria y transporte.
Universal Plug and Play (UPnP): Arquitectura software abierta y distribuida que permite el
intercambio de información y datos a los dispositivos conectados a una red.
6.4 MECANISMOS DE DETECCIÓN Y CORRECCIÓN DE ERRORES
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6.4 DETECCIÓN Y CORRECCIÓN DE ERRORES.
Las redes deben ser capaces de transferir datos de un dispositivo a otro con total exactitud, si los
datos recibidos no son idénticos a los emitidos, el sistema de comunicación es inútil. Sin embargo,
siempre que se transmiten de un origen a un destino, se pueden corromper por el camino. Los
sistemas de comunicación deben tener mecanismos para detectar y corregir errores que alteren
los datos recibidos debido a múltiples factores de la transmisión.
La detección y corrección de errores se implementa bien en el nivel de enlace de datos o bien en el
nivel de transporte del modelo OSI
Tipos de errores.
Interferencias, calor, magnetismo, etc, influyen en una señal electromagnética, esos factores
pueden alterar la forma o temporalidad de una señal. Si la señal transporta datos digitales, los
cambios pueden modificar el significado de los datos. Los errores posibles son:
Error de bit
Únicamente un bit de una unidad de datos determinada cambia de 1 a 0 o viceversa.
Un error de bit altera el significado del dato. Son el tipo de error menos probable en una
transmisión de datos serie, puesto que el intervalo de bit es muy breve (1/frecuencia) el ruido
tiene que tener una duración muy breve. Sin embargo si puede ocurrir en una transmisión
paralela, en que un cable puede sufrir una perturbación y alterar un bit de cada byte.
Error de ráfaga.
El error de ráfaga significa que dos o más bits de la unidad de datos han cambiado. Los errores de
ráfaga no significa necesariamente que los errores se produzcan en bits consecutivos. La longitud
de la ráfaga se mide desde el primero hasta el último bit correcto, algunos bits intermedios
pueden estar bien.
Los errores de ráfaga es más probable en transmisiones serie, donde la duración del ruido es
normalmente mayor que la duración de un bit, por lo que afectara a un conjunto de bits. El
número dode bits afectados depende de la tasa de datos y de la duración del ruido.
Detección.
Se conocen el tipo de errores que pueden existir, el problema es ser capaz de reconocerlos, dado
que no se puede comparar el dato recibido con el original, sólo se podría saber que ha habido un
error cuando se descodifique todo el mensaje y se vea que no tiene sentido. Sin embargo existen
determinadas técnicas sencillas y objetivas para detectar los errores producidos en la transmisión:
Redundancia.
La redundancia consiste en enviar dos veces cada unidad de datos, de forma que el dispositivo
receptor puede hacer una comparación bit a bit entre ambos datos y detectar si ha habido errores,
para corregirlos con el mecanismo apropiado. Esta técnica es muy exacta pero enlentece la
transmisión.
Sin embargo el concepto es aplicable añadiendo al flujo de datos un grupo pequeño de bits al final
de cada unidad, siendo estos bits redundantes con una parte de la información, esos bits
redundantes se descartan una vez comprobada la integridad de la transmisión.
En las comunicaciones de datos se usan cuatro tipos de comprobación de redundancia:
verificación de redundancia vertical (VRC, Vertical Redundancy Check) conocida como verificación
de paridad, verificación de redundancia longitudinal (LRC longitudinal Redundancy Check),
verificación de redundancia cíclica (CRC Cyclic Redundandy Check) y suma de comprobación
(Checksum). Las tres primeras se implementan habitualmente en el nivel físico para que pueda
usarlo en nivel de enlace de datos, mientras que la suma de comprobación se usa en los niveles
más altos.
Verificación
de redundancia vertical VRC
Es el mecanismo más frecuente y barato, la VRC se denomina a menudo verificación de paridad, y
se basa en añadir un bit de redundancia, denominado bit de paridad, al final de cada unidad de
datos, de forma que el número total de unos en la unidad (incluyendo el bit de paridad) sea par, o
impar en el caso de la verificación de paridad impar.
Esta técnica permite reconocer un error de un único bit, y también de ráfaga siempre que el
número total de bits cambiados sea impar .La función de paridad (par o impar) suma el dato y
devuelve la cantidad de unos que tiene el dato, comparando la paridad real (par o impar) con la
esperada (par o impar).
Verificación de redundancia longitudinal LRC
En esta técnica, los bloques de bits se organizan en forma de tabla (filas y columnas), a
continuación se calcula un bit de paridad para cada columna y se crea una nueva fila de bits, que
serán los bits de paridad de todo el bloque, a continuación se añaden los bits de paridad al dato y
se envían al receptor.
Típicamente los datos se agrupa en unidades de múltiplos de 8 -1 byte- (8, 16, 24,32 bits) la
función coloca los octetos uno debajo de otro y calcula la paridad de los bits primeros, de los
segundos, etc, generando otro octeto cuyo primer bit es el de paridad de todos los primeros bits,
etc.
Esta técnica incrementa la probabilidad de detectar errores de ráfaga, ya que una LRC de n bits (n
bits de paridad) puede detectar una ráfaga de más de n bits, sin embargo un patrón de ráfaga que
dañe algunos bits de una unidad de datos y otros bits de otra unidad exactamente en la misma
posición, el comprobador de LRC no detectará un error.
Verificación de redundancia cíclica CRC
A diferencia de las técnicas VRC y LRC, que se basan en la suma (para calcular la paridad), la
técnica CRC se basa en la división binaria. En esta técnica, se añaden bits redundantes en la unidad
de datos de forma que los todo el conjunto sea divisible exactamente por un número binario
determinado, en el destino los datos recibidos son divididos por ese mismo número, si en ese caso
no hay resto de la operación, el dato es aceptado, si apareciera un resto de la división, el dato se
entendería que se ha corrompido y se rechazará.
La técnica añade unos bits de CRC, de la siguiente manera en tres pasos básicos: en primer lugar se
añade una tira de n ceros, siendo n el número inmediatamente menor al número de bits del
divisor predefinido (que tiene n+1 bits), el segundo paso es dividir la nueva unidad de datos por el
divisor predefinido usando un proceso de división binaria, el resto que quedara sería los bits de
CRC a añadir, el tercer paso es sustituir los n bits añadidos en el paso primero por los n bits del
resto de la operación del segundo paso, el dato final será divisible exactamente por el divisor
predefinido. La imagen muestra el esquema del proceso.
Sumas de comprobación.
Es el método de detección usado por los protocolos de alto nivel, se basa en el concepto de
redundancia.
Generador de suma de comprobación.
En el emisor, el generador subdivide la unidad de datos en segmentos iguales de n bits
(habitualmente n=16), estos segmentos se suman usando una aritmética de complemento a uno,
de forma que la suma sea también n bits, a continuación se complementa la suma y ese dato
complementado se añade al final de la unidad de datos original como bits de redundancia, la
unidad extendida se transmite por la red.
Comprobador de suma de comprobación.
El receptor subdivide las unidades de datos en los mismos n bits, suma todos los segmentos
(incluidos los bits de redundancia) y luego complementa el resultado, si la unidad de datos está
intacta, el valor final que se obtiene es nulo (n bits 0), si en resultado no es cero, el paquete
contiene un error y es rechazado.
Corrección de errores
Los mecanismos explicados detectan errores pero no los corrigen. La corrección del error se puede
conseguir de dos formas, en la primera, cuando de descubre un error el receptor puede pedir al
emisor que retransmita toda la unidad de datos, con la segunda, el receptor puede usar un código
de corrección de errores que corrija automáticamente determinados errores. En teoría es posible
corregir automáticamente cualquier error en un código binario, sin embargo los códigos de
corrección son más sofisticados que los de detección y necesitan mas bits de redundancia, el
número de bits necesarios es tan alto que su uso no es eficiente, por esa razón la mayoría de la
corrección se limita a errores de tres bits o menos.
Corrección de errores de un único bit
El concepto de la corrección de errores se puede comprender con el caso más sencillo: el error de
un único bit. Un error de un bit supone que un bit ha cambiado de un 0 a un 1 o de un 1 a un 0,
para corregir el error, el receptor sólo tiene que invertir el valor del bit alterado, sin embargo, para
hacer eso, el receptor debe saber en qué bit está el error, por lo que el secreto de la corrección de
errores es localizar el bit o bits inválidos. La cuestión es el uso de los bits de redundancia para la
corrección. Ahora bien ¿cuantos bits de redundancia usar?
Para calcular el número de bits de redundancia r necesarios para corregir un número de bits de
datos m, es necesario encontrar una relación entre m y r.
Si a m de datos bits se le añaden r bits de redundancia, la unidad transmitida es m+r, los bits de
redundancia r deben ser capaces de indicar todas las posibilidades de error de 1 bit posibles,
incluyendo el no error, que en m+r bits es de m+r+1 posibilidades (no error, error en bit0, error en
bit 1, etc), por ello r debe ser capaz de indicar todas esos estados. Dado que los r bits pueden
representar 2r estados, entonces r debe ser tal que 2r ≥m + r + 1.
Código Hamming
Se pueden utilizar los bits de redundancia para corregir errores, pero ¿cómo se manipulan esos
bits para descubrir en qué posición se ha producido el error? R. W. Hamming desarrolló una
técnica que proporciona una solución práctica. El código Hamming se puede aplicar a unidades de
datos de cualquier longitud y usa la relación de bits de datos y de redundancia. En el código cada
bit r es el bit de VRC (redundancia vertical) para una combinación de bits de datos. Por ejemplo,
un dato de 7 bits necesita 4 bits de redundancia, los colocaremos en las posiciones 1, 2, 4 y 8, con
lo que la secuencia transmitida es la que indica la figura.
Detección y corrección.
El receptor recibe la transmisión, toma los datos y recalcula cuatro nuevos VRC usando el mismo
conjunto de bits usados en el cálculo en el emisor, a continuación reensambla los nuevos valores
de paridad siguiendo el orden de la posición (r8, r4, r2, r1) la cifra resultante indica si ha habido
error y en qué bit se ha producido. Si el resultado es 0000 no ha habido error, cualquier otro
resultado indica error y bit erróneo. Una vez identificado el bit erróneo, el receptor puede cambiar
el valor de ese bit para corregir el error.
Corrección de errores de ráfaga.
Se puede diseñar un código Hamming para corregir errores de ráfaga de una cierta longitud, sin
embargo el número de bits de redundancia necesarios es muy elevado, porque los errores pueden
ser de tantos bits pero pueden estar en cualquiera de los bits de la cadena transmitid.