Fundamentos de Telecomunicaciones

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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

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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

8:30 No comments

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

8:41 No comments

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

8:28 No comments

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

8:29 No comments

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.