8.-Redes conmutadas

Introducción

Cuando los datos hay que enviarlos a largas distancias (e incluso a no tan largas), generalmente deben pasar por varios nodos intermedios. Estos nodos son los encargados de encauzar los datos para que lleguen a su destino.

En conmutación de circuitos, los nodos intermedios no tratan los datos de ninguna forma, sólo se encargan de encaminarlos a su destino. En redes de comunicación conmutadas, los datos que entren en la red, provenientes de alguna de las estaciones, son conmutados de nodo en nodo hasta que lleguen a su destino. Hay nodos sólo conectados a otros nodos y su única misión es conmutar los datos internamente a la red. También hay nodos conectados a estaciones y a otros nodos, por lo que deben de añadir a su función como nodo, la aceptación y emisión de datos de las estaciones que se conectan.

Los enlaces entre nodos están multiplexados en el tiempo o por división de frecuencias. Generalmente hay más de un camino entre dos estaciones, para así poder desviar los datos por el camino menos colapsado. Para redes de área amplia, generalmente se utilizan otras técnicas de conmutación: conmutación de circuitos y conmutación de paquetes.

1.-Conmutacion de circuitos (Lineas)

Para cada conexión entre dos estaciones, los nodos intermedios dedican un canal lógico a dicha conexión. Para establecer el contacto y el paso de la información de estación a estación a través de los nodos intermedios, se requieren estos pasos:

1. Establecimiento del circuito: el emisor solicita a un cierto nodo el establecimiento de conexión hacia una estación receptora. Este nodo es el encargado de dedicar uno de sus canales lógicos a la estación emisora (suele existir de antemano). Este nodo es el encargado de encontrar los nodos intermedios para llegar a la estación receptora, y para ello tiene en cuenta ciertos criterios de encaminamiento, coste, etc.

2. Transferencia de datos: una vez establecido el circuito exclusivo para esta transmisión (cada nodo reserva un canal para esta transmisión), la estación se transmite desde el emisor hasta el receptor conmutando sin demoras de nodo en nodo (ya que estos nodos tienen reservado un canal lógico para ella).

3. Desconexión del circuito: una vez terminada la transferencia, el emisor o el receptor indican a su nodo más inmediato que ha finalizado la conexión, y este nodo informa al siguiente de este hecho y luego libera el canal dedicado, así de nodo en nodo hasta que todos han liberado este canal dedicado.

Debido a que cada nodo conmutador debe saber organizar el tráfico y las conmutaciones, éstos deben tener la suficiente "inteligencia" como para realizar su labor eficientemente. La conmutación de circuitos suele ser bastante ineficiente ya que los canales están reservados aunque no circulen datos a través de ellos. Para tráfico de voz, en que suelen circular datos (voz) continuamente, puede ser un método bastante eficaz ya que el único retardo es el establecimiento de la conexión, y luego no hay retardos de nodo en nodo (al estar ya establecido el canal y no tener que procesar ningún nodo ninguna información).

La red pública de telefonía utiliza conmutación de circuitos. Su arquitectura es la siguiente:

- Abonados: son las estaciones de la red.
- Bucle local: es la conexión del abonado a la red. Esta conexión, como es de corta distancia, se suele hacer con un par trenzado.
- Centrales: son aquellos nodos a los que se conectan los abonados (centrales finales) o nodos intermedios entre nodo y nodo (centrales intermedias).
- Líneas principales: son las líneas que conectan nodo a nodo. Suelen usar multiplexación por división en frecuencias o por división en el tiempo.

La conmutación de circuitos, a pesar de sus deficiencias es el sistema más utilizado para conectar sistemas informáticos entre sí a largas distancias debido a la profusión e
interconexión que existe (debido al auge del teléfono) y a que una vez establecido el circuito, la red se comporta como si fuera una conexión directa entre las dos estaciones, ahorrando bastante lógica de control.

2.-Conmutación de mensajes

El mensaje es una unidad lógica de datos de usuario, de datos de control o de ambos que el terminal emisor envía al receptor. El mensaje consta de los siguientes elementos llamados campos:

• Datos del usuario. Depositados por el interesado.

• Caracteres SYN. (Caracteres de Sincronía).

• Campos de dirección. Indican el destinatario de la información.

• Caracteres de control de comunicación.

• Caracteres de control de errores.

 Además de los campos citados, el mensaje puede contener una cabecera que ayuda a la identificación de sus parámetros (dirección de destino, enviante, canal a usar, etc.). La conmutación de mensajes se basa en el envío de mensaje que el terminal emisor desea transmitir al terminal receptor aun nodo o centro de conmutación en el que el mensaje es almacenado y posteriormente enviado al terminal receptor o a otro nodo de conmutación intermedio, si es necesario.

Este tipo de conmutación siempre conlleva el almacenamiento y posterior envío del mensaje lo que origina que sea imposible transmitir el mensaje al nodo siguiente hasta la completa recepción del mismo en el nodo precedente. El tipo de funcionamiento hace necesaria las existencias de memorias de masas intermedias en los nodos de conmutación para almacenar la información hasta que ésta sea transferida al siguiente nodo. Así mismo se incorpora los medios necesarios para la detección de mensajes erróneos y para solicitar la repetición de los mismos al nodo precedente. A los mensajes se les une en origen una cabecera que indica el destino de, los mismos para que puedan ser correctamente entregados. Los nodos son computadoras encargadas del almacenamiento y posterior retransmisión de los mensajes hacia su destino, con lo que esta técnica resulta atractiva en determinadas condiciones. La conmutación de mensajes presenta como ventaja relevante la posibilidad de poder transmitir un mismo mensaje a todos los nodos de la red, lo que resulta muy beneficioso en ciertas condiciones.

3.-Conmutación de paquetes

Debido al auge de las transmisiones de datos, la conmutación de circuitos es un sistema muy ineficiente ya que mantiene las líneas ocupadas por mucho tiempo aun cuando no hay información circulando por ellas. Además, la conmutación de circuitos requiere que los dos sistemas conectados trabajen a la misma velocidad, cosa que no suele ocurrir hoy en día debido a la gran variedad de sistemas que se comunican.

En conmutación de paquetes, los datos se transmiten en paquetes cortos. Para transmitir grupos de datos más grandes, el emisor trocea estos grupos en paquetes más pequeños y les adiciona una serie de bits de control. En cada nodo, el paquete se recibe, se almacena durante un cierto tiempo y se transmite hacia el emisor o hacia un nodo intermedio.

Referencias:
http://www.mailxmail.com/curso-redes-transmicion-datos-1/redes-conmutadas
http://www.mitecnologico.com/Main/ConmutacionMensajes
http://www.mailxmail.com/curso-redes-transmicion-datos-1/conmutacion-paquetes-principios-tecnicas

7.- Compresión de datos

1.- Fundamentos de compresión

La compresión de datos es la reducción del volumen de datos tratables para representar una determinada información empleando una menor cantidad de espacio. Al acto de compresión de datos se denomina compresión, y al contrario descompresión.

El espacio que ocupa una información codificada (datos, señal digital, etc.) sin compresión es el cociente entre la frecuencia de muestreo y la resolución. Por tanto, cuantos más bits se empleen mayor será el tamaño del archivo. No obstante, la resolución viene impuesta por el sistema digital con que se trabaja y no se puede alterar el número de bits a voluntad; por ello, se utiliza la compresión, para transmitir la misma cantidad de información que ocuparía una gran resolución en un número inferior de bits.

La compresión es un caso particular de la codificación, cuya característica principal es que el código resultante tiene menor tamaño que el original.

La compresión de datos se basa fundamentalmente en buscar repeticiones en series de datos para después almacenar solo el dato junto al número de veces que se repite. Así, por ejemplo, si en un fichero aparece una secuencia como "AAAAAA", ocupando 6 bytes se podría almacenar simplemente "6A" que ocupa solo 2 bytes, en algoritmo RLE.

2.- Algoritmos de compresión

2.1Compresión con pérdida de información 

Se denomina algoritmo de compresión con pérdida a cualquier procedimiento de codificación que tenga como objetivo representar cierta cantidad de información utilizando una menor cantidad de la misma, siendo imposible una reconstrucción exacta de los datos originales.

La compresión con pérdida sólo es útil cuando la reconstrucción exacta no es indispensable para que la información tenga sentido. La información reconstruida es solo una aproximación de la información original. Suele restringirse a información analógica que ha sido digitalizada (imágenes, audio, video, etc.), donde la información puede ser "parecida" y, al mismo tiempo, ser subjetivamente la misma. Su mayor ventaja reside en las altas razones de compresión que ofrece en contraposición a un algoritmo de compresión sin pérdida.

Existen dos técnicas comunes de compresión con pérdida:

• Por códecs de transformación: los datos originales son transformados de tal forma que se simplifican (sin posibilidad de regreso a los datos originales). Creando un nuevo conjunto de datos proclives a altas razones de compresión sin pérdida.

• Por códecs predictivos: los datos originales son analizados para predecir el comportamiento de los mismos. Después se compara esta predicción con la realidad, codificando el error y la información necesaria para la reconstrucción. Nuevamente, el error es proclive a altas razones de compresión sin pérdida.

En algunos casos se utilizan ambas, aplicando la transformación al resultado de la codificación predictiva.

2.2 Compresión sin pérdida de información

Se denomina algoritmo de compresión sin pérdida a cualquier procedimiento de codificación que tenga como objetivo representar cierta cantidad de información utilizando una menor cantidad de la misma, siendo posible una reconstrucción exacta de los datos originales.

La compresión sin perdidas es una técnica que consiste en la garantía de generar un duplicado exacto del flujo de datos de entrada después de un ciclo de compresión / expansión . Es generalmente implementada usando uno o dos diferentes tipos de modelos: estático o basado en diccionario.

El modelo estático lee y codifica mientras utiliza la probabilidad de aparición de un caracter. Su forma más simple usa una tabla estática de probabilidades, en el inicio generar un árbol de Huffman tenía costos significantes por tanto no siempre era generado, en su lugar se analizaban bloques representativos de datos, dando una tabla de frecuencia característica. Entonces los árboles de Huffman se generaban y los programas tenían acceso a este modelo estático. Pero utilizar un modelo estático tiene sus limitaciones. Si un flujo de entrada no concuerda bien con la previamente estadística acumulada, la relación de compresión se degradaría, posiblemente hasta el punto de que el flujo de datos saliente fuese tan largo como el entrante. Por tanto la siguiente mejora obvia fue construir una tabla estática a cada flujo de entrada único.

El modelo basado en diccionario usa un código simple para reemplazar cadenas de símbolos, los modelos estáticos generalmente codifican un símbolo a la vez. El esquema de compresión basada en diccionario utiliza un concepto diferente. Lee una entrada de datos y observa por grupos de simbolos que aparecen en el diccionario. Si una cadena concuerda, un indicador o índice en el diccionario puede salir en lugar del código del símbolo

Algunos algoritmos de compresión sin perdidas son los algoritmos Lempel-Ziv que incluyen: LZ77 LZ78 LZ-W.

Este sistema de compresión se usa en compresores de archivo (RAR, Gzip, Bzip, zip, 7z, ARJ, LHA) y de disco, también en imágenes (PNG, RLE) y en algún formato de audio (FLAC, Monkey's Audio), en video es menos común, pueden ser usados para su captura y edición, pero no comercializada para reproducción domestica.

2.3 RLE

La compresión RLE o Run-length encoding es una forma muy simple de compresión de datos en la que secuencias de datos con el mismo valor consecutivas son almacenadas como un único valor más su recuento. Esto es más útil en datos que contienen muchas de estas "secuencias"; por ejemplo, gráficos sencillos con áreas de color plano, como iconos y logotipos.

Por ejemplo, considera una pantalla que contiene texto en negro sobre un fondo blanco. Habría muchas secuencias de este tipo con píxeles blancos en los márgenes vacíos, y otras secuencias de píxeles negros en la zona del texto. Supongamos una única línea (o scanline), con N representando las zonas en negro y B las de blanco:

BBBBBBBBBBBBNBBBBBBBBBBBBNNNBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBNBBBBBBBBBBBBBB

Si aplicamos la codificación run-length a está línea, obtendríamos lo siguiente:

12B1N12B3N24B1N14B

Interpretado esto como 12 bes, 1 ene, 12 bes, 3 enes, etc. El código run-length representa el original de 67 caracteres en tan sólo 16. Esta codificación traducida a binario, cuyo principio es el mismo, se utiliza para el almacenamiento de imágenes. Incluso ficheros de datos binarios pueden ser comprimidos utilizando este método. El primer byte contiene un número que representa el número de veces que el carácter está repetido. El segundo byte contiene al propio carácter. En otros casos se codifican en un solo byte: 1 bit (0 o 1) y 7 bits para especificar el número de caracteres consecutivos.

Sin embargo, sistemas de compresión más modernos a menudo usan el algoritmo de deflación u otros algoritmos basados en el LZ77, el cual tiene la ventaja de utilizar secuencias de cadenas de caracteres.

Algunos formatos que utilizan esta codificación incluyen Packbits, PCX e ILBM.

La codificación run-length realiza una compresión de datos sin pérdidas y es muy utilizado en imágenes de 8 bits indexadas (en un principio fue utilizado para imágenes en blanco y negro). No funciona tan bien en imágenes donde varía constantemente el color de los pixels como fotografías, aunque JPEG lo utiliza de forma efectiva en los coeficientes que quedan después de transformar y cuantificar bloques de imágenes. 

2.4 WBS

Es una estructura exhaustiva, jerárquica y descendente formada por los entregables a realizar en un proyecto. La EDT es una herramienta muy común y crítica en la gestión de proyectos.

El propósito de una EDT es documentar el alcance del proyecto. Su forma jerárquica permite una fácil identificación de los elementos finales. Siendo un elemento exhaustivo en cuanto al alcance del proyecto, la EDT sirve como la base para la planificación del proyecto. Todo trabajo a ser hecho en el proyecto debe poder rastrear su origen en una o más entradas de la EDT.

Referencias:
http://es.wikipedia.org/wiki/Algoritmo_de_compresi%C3%B3n_sin_p%C3%A9rdida
 http://es.wikipedia.org/wiki/Algoritmo_de_compresi%C3%B3n_con_p%C3%A9rdida
http://es.wikipedia.org/wiki/RLE
 http://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_de_descomposici%C3%B3n_del_trabajo

6.- Multicanalización

1.- División de frecuencias (FDMA)

La multicanalización (o multiplexación) por división de frecuencia FDMA, es una técnica que consiste en transmitir varios mensajes al mismo tiempo a través de un canal de banda ancha modulando primero las señales de mensajes en varias subportadoras y formando una señal de bandabase compuesta que consiste en la suma de estas subportadoras moduladas. Esta señal compuesta luego se puede modular en la portadora principal como se muestra en la siguiente figura:

Se puede usar cualquier tipo de modulación tal como AM, DSB, SSB, PM, PAM, FM, etc. Es importante resaltar que el espectro de la señal compuesta se debe componer de señales moduladas sin espectros traslapados; de lo contrario, se presentará diafonía entre las señales de mensaje a la salida del receptor. La señal de banda base compuesta en seguida modula un transmisor principal para producir la señal FDM que se transmite a través del canal de banda ancha.

La señal FDM recibida primero se demodula para reproducir la señal de bandabase compuesta que se hace pasar a través de filtros para separar las subportadoras moduladas individualmente. Las subportadoras luego se demodulan para reproducir las señales de mensajes originales.

2.- División en el tiempo (TDMA)

La multicanalización por división de tiempo (TDM) es la intercalación cronológica de muestras provenientes de varias fuentes de modo que la información que proviene de dichas fuentes de pueda transmitir a través de un solo canal de comunicación.

En la figura, se ilustra el concepto de TDMA tal como se aplica a tres fuentes analógicas multicanalizadas en un sistema PCM. Por comodidad el muestreo natural se ilustra junto con la forma de onda TDM PAM accionada correspondiente. En la práctica se utiliza un interruptor electrónico para la conmutación (muestreador) donde f_s denota la frecuencia de rotación del conmutador y satisface la velocidad de Nyquist de la fuente analógica con el ancho de banda más grande.

En el receptor, el deconmutador (muestreador) se tiene que sincronizar con la forma de onda de entrada de modo que las muestras PAM correspondiente a la fuente 1, por ejemplo, aparezcan en la salida del canal 1. Esto se llama sincronización de cuadros (tramas). Se utilizan filtros pasabajas para reconstruir las señales analógicas a partir de las muestras PAM.

3.-División por codificación (CDMA)

Asigna a cada usuario un código único para colocar diversos usuarios en el mismo ancho de banda al mismo tiempo. Los códigos, llamados secuencias de pseudoruido, son utilizados por la estación móvil y la estación base para distinguir las conversaciones. Todos los usuarios de CDMA pueden compartir el mismo canal de frecuencia debido a que se distinguen por código digital. Requiere una potencia mucho menor que las tecnologías FDMA y TDMA.

La ventaja de Soft Handoff en CDMA es que la entrega del cliente entre bases no es discernible por el usuario. Las desventajas son que el usuario debe recibir señales de toda base que pueda escuchar, lo que hace que el equipo sea más complejo; cada base debe dedicar un canal a todo usuario en su línea de vista, lo cual reduce la capacidad del sistema.

4.-División por longitud de onda (WDMD)

WDM

La multiplexación por división de longitud de onda (del inglés Wavelength Division Multiplexing) es una técnica que nos permite multiplexar n canales o señales sobre un solo medio óptico (fibra óptica), a cada una de estas señales se les asigna cierto ancho de banda, mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, donde se utiliza como luz procedente un diodo LED o un rayo láser. 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 teórica total de 1,6 Tbit/s sobre un solo par de fibra.

La multiplexación o multicanalización se lleva a cabo utilizando un multiplexador y la demultiplexación o demulticanalización con un demultiplexor, que suelen ser dispositivos distintos pero en algunas ocasiones, se cuenta con un dispositivo que realiza ambas tareas conocido como multiplexor óptico de inserción-extracción.

DWDM

DWDM es el acrónimo, en inglés, de Dense wavelength Division Multiplexing, que significa Multiplexación por división en longitudes de onda densas. DWDM es una técnica de transmisión de señales a través de fibra óptica.

El primer sistema WDM en combinar dos señales portadoras hizo su aparición alrededor de 1985. Hoy día, la tecnología permite combinar hasta 160 señales con un ancho de banda efectivo de unos 10 Gigabits por segundo.Ya las operadoras están probando los 400Gbits. No obstante la capacidad teórica de una sola fibra óptica se estima en 1.6 Terabits por segundo. De manera que es posible alcanzar mayores capacidades en el futuro, a medida que avance la tecnología.

DWDM es un método de multiplexación muy similar a la Multiplexación por división de frecuencia que se utiliza en medios de transmisión electromagnéticos. Varias señales portadoras (ópticas) se transmiten por una única fibra óptica utilizando distintas longitudes de onda de un haz láser cada una de ellas. De esta manera se puede multiplicar el ancho de banda efectivo de la fibra óptica, así como facilitar comunicaciones bidireccionales. Se trata de una técnica de transmisión muy atractiva para las operadoras de telecomunicacines ya que les permite aumentar su capacidad sin tender más cables ni abrir zanjas. Para transmitir mediante DWDM es necesario dos dispositivos complementarios: un multiplexador en lado transmisor y un demultiplexador en el lado receptor.

5.- Otros protocolos

Protocolo LAPB

LAPB (Link Access Procedure, Balanced) es un protocolo de nivel de enlace de datos dentro del conjunto de protocolos de la norma X.25. LAPB está orientado al bit y deriva de HDLC.
Es un subconjunto de HDLC, en modo de clase balanceada asíncrona (BAC). HDLC trabaja con 3 tipos de estaciones, en cambio LAP-B solo con una, la Balanceada. Por lo tanto usa una clase balanceada asincrona, los dos dispositivos pueden iniciar la transmisión, esa es una de las diferencias con HDLC.
Para entenderlo, básicamente hay que entender HDLC, porque comparten el mismo formato de marco, y sobre el terreno funciona como HDLC.

Protocolo LAPF

Link Access Procedure for Frame Relay (siglas LAPF) Es utilizado en Frame Relay para controlar el enlace de datos. Existen dos versiones definidas de LAPF: LAPF core y LAPF control. El protocolo LAPF core provee un conjunto mínimo de funciones de control de enlace de datos, y está incluido en todas las implementaciones Frame Relay. El protocolo LAPF control puede ser escogido por el usuario, para ser implementado exclusivamente en los sistemas finales y proveer control de errores y control de flujo.

 Protocolo LLC

Control de enlace lógico -en inglés Logical Link Control-, en informática, se refiere a la forma en que los datos son transferidos.

Protocolo PPP

Permite establecer una comunicación a nivel de enlace entre dos computadoras. Generalmente, se utiliza para establecer la conexión a Internet de un particular con su proveedor de acceso a través de un módem telefónico. Ocasionalmente también es utilizado sobre conexiones de banda ancha (como PPPoE o PPPoA). Además del simple transporte de datos, PPP facilita dos funciones importantes:

• Autenticación. Generalmente mediante una clave de acceso.
• Asignación dinámica de IP. Los proveedores de acceso cuentan con un número limitado de direcciones IP y cuentan con más clientes que direcciones. Naturalmente, no todos los clientes se conectan al mismo tiempo. Así, es posible asignar una dirección IP a cada cliente en el momento en que se conectan al proveedor. La dirección IP se conserva hasta que termina la conexión por PPP. Posteriormente, puede ser asignada a otro cliente.

PPP también tiene otros usos, por ejemplo, se utiliza para establecer la comunicación entre un módem ADSL y la pasarela ATM del operador de telecomunicaciones. También se ha venido utilizando para conectar a trabajadores desplazados (p. ej. ordenador portátil) con sus oficinas a través de un centro de acceso remoto de su empresa. Aunque está aplicación se está abandonando en favor de las redes privadas virtuales, más seguras.

4.- Control del enlace de datos de alto nivel (HDLC)

HDLC (High-Level Data Link Control, control de enlace síncrono de datos) es un protocolo de comunicaciones de propósito general punto a punto y multipunto, que opera a nivel de enlace de datos. Se basa en ISO 3309 e ISO 4335. Surge como una evolución del anterior SDLC. Proporciona recuperación de errores en caso de pérdida de paquetes de datos, fallos de secuencia y otros, por lo que ofrece una comunicación confiable entre el transmisor y el receptor.

HDLC define tres tipos de estaciones, tres configuraciones del enlace y tres modos de operación para la transferencia de los datos.

Los tres tipos de estaciones son:

• Estación primaria: se caracteriza porque tiene la responsabilidad de controlar el funcionamiento del enlace. Las tramas generadas por la primaria se denominan órdenes.

• Estación secundaria: funciona bajo el control de la estación primaria. Las tramas generadas por la estación secundaria se denominan respuestas. La primaria establece un enlace lógico independiente para cada una de las secundarias presentes en la línea.

• Estación combinada: es una mezcla entre las características de las primarias y las secundarias. Una estación de este tipo puede generar tanto órdenes como respuestas.

Las tres posibles configuraciones del enlace son:

• Configuración no balanceada: está formada por una estación primaria y una o más secundarias. Permite transmisión full-duplex y semi-duplex.

• Configuración balanceada: consiste en dos estaciones combinadas. Permite igualmente transmisión full-duplex o semi-duplex.

• Configuración simétrica: dos estaciones físicas, cada una con una estación lógica, de forma que se conectan una primaria de una estación física con la secundaria de la otra estación física.

Los tres modos de transferencia de datos son:

• Modo de respuesta normal (NRM, Normal Response Mode): se utiliza en la configuración no balanceada. La estación primaria puede iniciar la transferencia de datos a la secundaria, pero la secundaria solo puede transmitir datos usando respuestas a las órdenes emitidas por la primaria.

• Modo balanceado asíncrono (ABM, Asynchronous Balanced Mode): se utiliza en la configuración balanceada. En este modo cualquier estación combinada podrá iniciar la transmisión sin necesidad de recibir permiso por parte de la otra estación combinada.

• Modo de respuesta asíncrono (ARM, Asynchronous Response Mode): se utiliza en la configuración no balanceada. La estación secundaria puede iniciar la transmisión sin tener permiso explicito por parte de la primaria. La estación primaria sigue teniendo la responsabilidad del funcionamiento de la línea, incluyendo la iniciación, la recuperación de errores, y la desconexión lógica.

El NRM suele usarse en líneas con múltiples conexiones y en enlaces punto a punto, mientras que el ABM es el más utilizado de los tres modos; debido a que en ABM no se necesitan hacer sondeos, la utilización de los enlaces punto a punto con full-duplex es más eficiente con este modo. ARM solo se usa en casos muy particulares.

Referencias:
http://es.wikipedia.org/wiki/High-Level_Data_Link_Control

3.- Control de errores

Introducción

Se trata en este caso de detectar y corregir errores aparecidos en las transmisiones. Puede haber dos tipos de errores:

- Tramas perdidas: cuando una trama enviada no llega a su destino.
- Tramas dañadas: cuando llega una trama con algunos bits erróneos.

Hay varias técnicas para corregir estos errores:

1. Detección de errores: discutida antes.
2. Confirmaciones positivas: el receptor devuelve una confirmación de cada trama recibida correctamente.
3. Retransmisión después de la expiración de un intervalo de tiempo: cuando ha pasado un cierto tiempo, si el emisor no recibe confirmación del receptor, reenvía otra vez la trama.
4. Confirmación negativa y retransmisión: el receptor sólo confirma las tramas recibidas erróneamente, y el emisor las reenvía. Todos estos métodos se llaman ARQ (solicitud de repetición automática).

1.-Control hacia atras

Se basa en los códigos detectores de error. El receptor solo debe tener la capacidad de detectar errores, y solicitar al transmisor que retransmita el o los datos erróneos, no siendo necesario el diálogo entre el transmisor y el receptor. En este tipo de corrección se define el concepto de trama, como un conjunto de bits de datos que se envían con una serie de bits obtenidos a través de códigos de paridad, redundancia cíclica u otro método. Según como se ordene el envío de las tramas y su comprobación, se distinguen dos estrategias: envío y espera o envío continuo.

Envío y espera: la estrategia consiste en que el transmisor envía la trama y espera hasta que el receptor verifique si existe algún error. El transmisor recibe un mensaje del receptor de que la trama llegó sin errores o con errores, en este último caso el transmisor procede a reenviarla.

Envío continuo: la estrategia se base en que el transmisor envía cada trama sin esperar que el receptor confirme si hubo o no errores. Cuando el receptor recibe un cierto número de tramas, envía la confirmación al transmisor. Si el receptor detecta algún error en una trama, informa al transmisor y este puede enviar exclusivamente esa trama, o bien enviar esa trama y todas las pendientes de confirmación.

2.- Control hacia adelante

La corrección de errores hacia adelante (en inglés, Forward Error Correction o FEC) es un tipo de mecanismo de corrección de errores que permite su corrección en el receptor sin retransmisión de la información original. Se utiliza en sistemas sin retorno o sistemas en tiempo real donde no se puede esperar a la retransmisión para mostrar los datos. Este mecanismo de corrección de errores se utiliza por ejemplo, en las comunicaciones vía satélite, en las grabadoras de DVD y CD o en las emisiones de TDT para terminales móviles (estándar DVB-H), concretamente en este último caso se trata de un tipo especial de FEC, el denominado MPE-FEC.

Referencia:
http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/gomezgomez_paz/PROYECTIN/PAGINA/codifalgL.htm
http://www.mailxmail.com/curso-redes-transmicion-datos-1/transmision-datos-deteccion-control-errores
http://es.wikipedia.org/wiki/Correcci%C3%B3n_de_errores_hacia_adelante

2.- Detección de Errores

 Introducción

Cuanto mayor es la trama que se transmite, mayor es la probabilidad de que contenga algún error. Para detectar errores, se añade un código en función de los bits de la trama de forma que este código señale si se ha cambiado algún bit en el camino. Este código debe de ser conocido e interpretado tanto por el emisor como por el receptor.

1.- Comprobación de paridad

Se añade un bit de paridad al bloque de datos (por ejemplo, si hay un número par de bits 1, se le añade un bit 0 de paridad y si son impares, se le añade un bit 1 de paridad). Pero puede ocurrir que el propio bit de paridad sea cambiado por el ruido o incluso que más de un bit de datos sea cambiado, con lo que el sistema de detección fallará.

Paridad simple (paridad horizontal)

Consiste en añadir un bit de más a la cadena que queremos enviar, y que nos indicará si el número de unos (bits puestos a 1) es par o es impar. Si es par incluiremos este bit con el valor = 0, y si no es así, lo incluiremos con valor = 1.

El receptor ahora, repite la operación de contar la cantidad de “unos” que hay (menos el último bit) y si coincide, es que no ha habido error.

Problemas de este método:

Hay una alta probabilidad de que se cuelen casos en los que ha habido error, y que el error no sea detectado, como ocurre si se cambian dos números en la transmisión en vez de uno.

Paridad cruzada (paridad horizontal-vertical)

Para mejorar un poco el método anterior, se realiza una paridad que afecte tanto a los bits de cada cadena o palabra como a un conjunto de todos ellos. Siempre se utilizan cadenas relativamente cortas para evitar que se cuelen muchos errores.

Para ver más claro este método, se suelen agrupar los bits en una matriz de N filas por K columnas, luego se realizan todas las paridades horizontales por el método anterior, y por último, se hace las misma operación de calcular el número de unos, pero ahora de cada columna.

La probabilidad de encontrar un solo error es la misma, pero en cambio, la probabilidad de encontrar un número par errores ya no es cero, como en el caso anterior. Aun así, existen todavía una gran cantidad de errores no detectables.

 

2.- Comprobación de redundancia cíclica (CRC)

Dado un bloque de n bits a transmitir, el emisor le sumará los k bits necesarios para que n+k sea divisible (resto 0) por algún número conocido tanto por el emisor como por el receptor. Este proceso se puede hacer bien por software o bien por un circuito hardware (más rápido).

Intentando mejorar los códigos que sólo controlan la paridad de bit, aparecen los códigos cíclicos. Estos códigos utilizan la aritmética modular para detectar una mayor cantidad de errores, se usan operaciones en módulo 2 y las sumas y restas se realizan sin acarreo (convirtiéndose en operaciones de tipo Or-Exclusivo o XOR). Además, para facilitar los cálculos se trabaja, aunque sólo teóricamente, con polinomios.

La finalidad de este método es crear una parte de redundancia la cual se añade al final del código a transmitir (como en los métodos de paridad) que siendo la más pequeña posible, detecte el mayor número de errores que sea posible.

Pero además de esto, debe ser un método sistemático, es decir, que con un mismo código a transmitir (y un mismo polinomio generador) se genere siempre el mismo código final.

El polinomio generador: es un polinomio elegido previamente y que tiene como propiedad minimizar la redundancia. Suele tener una longitud de 16 bits, para mensajes de 128 bytes, lo que indica que la eficiencia es buena. Ya que sólo incrementa la longitud en un aproximado 1,6%:

Referencia:

http://www.mailxmail.com/curso-redes-transmicion-datos-1/transmision-datos-deteccion-control-errores

http://es.wikipedia.org/wiki/Detecci%C3%B3n_y_correcci%C3%B3n_de_errores

1.- Control del enlace de datos

1.-Control del flujo

 

Es una técnica para que el emisor no sobrecargue al receptor al enviarle más datos de los que pueda procesar. El receptor tiene un buffer de una cierta capacidad para ir guardando los datos recibidos y tras procesarlos, enviarlos a capas superiores. Vamos a suponer que todas las tramas recibidas llegan con un poco de retardo pero sin errores y sin adelantarse unas a otras.

2.-Control de flujo mediante parada y espera

 

Consiste en que el emisor envía una trama y al ser recibida por el receptor, éste (el receptor) confirma al emisor (enviándole un mensaje de confirmación) la recepción de la trama. Este mensaje recibido por el emisor es el que le indica que puede enviar otra trama al receptor. De esta forma, cuando el receptor esté colapsado (el buffer a punto de llenarse), no tiene más que dejar de confirmar una trama y entonces el emisor esperará hasta que el receptor decida enviarle el mensaje de confirmación (una vez que tenga espacio en el buffer).

Este sistema es el más eficaz para que no haya errores y es el más utilizado cuando se permiten tramas muy grandes, pero es normal que el emisor parta las tramas en más pequeñas para evitar que al ser una trama de larga duración, es más probable que se produzca algún error en la transmisión. También, en LAN's, no se suele permitir que un emisor acapare la línea durante mucho tiempo (para poder transmitir una trama grande). Otro problema adicional es que se infrautiliza la línea al estar parada mientras los mensajes del receptor llegan al emisor.

3.-Control del flujo mediante ventana deslizante

El problema de que sólo hay una trama cada vez en tránsito por la red se soluciona con este sistema de ventanas deslizantes.

En este sistema, el receptor y el emisor se ponen de acuerdo en el número de tramas que puede guardar el receptor sin procesar (depende del tamaño del buffer). También se ponen de acuerdo en el número de bits a utilizar para numerar cada trama (al menos hay que tener un número de bits suficientes para distinguir cada una de las tramas que quepan en el buffer del receptor), Por ejemplo, si en el buffer del receptor caben 7 tramas, habrá que utilizar una numeración con 3 bits (23 = 8 > 7).

El emisor transmite tramas por orden (cada trama va numerada módulo 2número de bits) hasta un máximo de el número máximo de tramas que quepan en el buffer del receptor (en el ejemplo, 7). El receptor irá procesando las tramas que le lleguen y confirmando que admite tramas a partir de una dada (hasta un máximo de 7 en el ejemplo). Por ejemplo, si ha procesado hasta la trama 5, confirmará el número 6 (es decir, que puede procesar las tramas 6, 7, 0, 1, 2, 3 y 4). Al recibir el emisor la confirmación de la trama 6, emitirá todas las que no haya transmitido desde la 6 hasta la 4 (6, 7, 0, 1, 2, 3 y 4). Por ejemplo, se ya había enviado la 6, 7, 0 y 1, sabe que puede enviar la 2, 3 y 4.

Existe la posibilidad de indicarle al emisor la confirmación de tramas recibidas y prohibirle el envío de más tramas (con el mensaje de Receptor No Preparado).
Cuando las dos estaciones son emisoras y receptoras, se pueden utilizar dos ventanas por estación, una para el envío y otra para la recepción. Se puede utilizar la misma trama para enviar datos y confirmaciones, mejorando así la utilización del canal.

Este sistema de transmisión es mucho más eficiente que el de parada y espera, ya que pueden haber más de una trama a la vez en las líneas de transmisión (en el de parada y espera sólo puede haber una trama a la vez).

 

 Referencia:

http://www.mailxmail.com/curso-redes-transmicion-datos-1/flujo-datos-control

3. Codificación de datos

1.- Datos digitales, señales digitales



Una señal es digital si consiste en una serie de pulsos de tensión. Para datos digitales no hay más que codificar cada pulso como bit de datos. En una señal unipolar (tensión siempre del mismo signo) habrá que codificar un 0 como una tensión baja y un 1 como una tensión alta (o al revés). En una señal bipolar (positiva y negativa), se codifica un 1 como una tensión positiva y un 0 como negativa (o al revés). La razón de datos de una señal es la velocidad de transmisión expresada en bits por segundo, a la que se transmiten los datos. La razón de modulación es la velocidad con la que cambia el nivel de la señal, y depende del esquema de codificación elegido.

- Un aumento de la razón de datos aumentará la razón de error por bit.
- Un aumento de la relación señal-ruido (S/N) reduce la tasa de error por bit.
- Un aumento del ancho de banda permite un aumento en la razón de datos.

Para mejorar las prestaciones del sistema de transmisión, se debe utilizar un buen esquema de codificación, que establece una correspondencia entre los bits de los datos y los elementos de señal. Factores a tener en cuenta para utilizar un buen sistema de codificación:

1. Espectro de la señal: La ausencia de componentes de altas frecuencias, disminuye el ancho de banda. La presencia de componente continua en la señal obliga a mantener una conexión física directa (propensa a algunas interferencias). Se debe concentrar la energía de la señal en el centro de la banda para que las interferencias sean las menores posibles.

2. Sincronización: para separar un bit de otro, se puede utilizar una señal separada de reloj (lo cuál es muy costoso y lento) o bien que la propia señal porte la sincronización, lo cuál implica un sistema de codificación adecuado.

3. Detección de errores: es necesaria la detección de errores ya en la capa física.

4. Inmunidad al ruido e interferencias: hay códigos más robustos al ruido que otros.

5. Coste y complejidad: el coste aumenta con el aumento de la razón de elementos de señal.

- No retorno a cero (NRZ)

Es el esquema más sencillo ya que se codifica un nivel de tensión como un 1 y una ausencia de tensión como un 0 (o al revés).

2.- Código de representación de datos

El código binario es el sistema de representación de textos, o procesadores de instrucciones de ordenador utilizando el sistema binario (sistema numérico de dos dígitos, o bit: el "0" y el "1"). En informática y telecomunicaciones, el código binario se utiliza con variados métodos de codificación de datos, tales como cadenas de caracteres, o cadenas de bits. Estos métodos pueden ser de ancho fijo o ancho variable.

En un código binario de ancho fijo, cada letra, dígito, u otros símbolos, están representados por una cadena de bits de la misma longitud, como un número binario que, por lo general, aparece en las tablas en notación octal, decimal o hexadecimal.

3.- Datos Analógicos, señales analógicas

Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas, etc. La magnitud también puede ser cualquier objeto medible como los beneficios o pérdidas de un negocio.

En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas, así la luz, el sonido, la energía etc, son señales que tienen una variación continua. Incluso la descomposición de la luz en el arco iris vemos como se realiza de una forma suave y continúa.

Una onda senoidal es una señal analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y del video son señales analógicas que varían de acuerdo con el sonido o variaciones de la luz que corresponden a la información que se está transmitiendo.

4.- Datos digitales, señales analogicas (Modulación)

PWM (Digital)

La modulación por ancho de pulsos (también conocida como PWM, siglas en inglés de pulse-width modulation) de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (una senoidal o una cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga.

La principal desventaja que presentan los circuitos PWM es la posibilidad de que haya interferencias generadas por radiofrecuencia. Éstas pueden minimizarse ubicando el controlador cerca de la carga y realizando un filtrado de la fuente de alimentación.

PPM (Analoga)

Es un tipo de modulación en la cual una palabra de R bits es codificada por la transmisión de un único pulso que puede encontrarse en alguna de las 2^M posiciones posibles. Si esto se repite cada X segundos, la tasa de transmisión es de R/X bits por segundo. Este tipo de modulación se usa principalmente en sistemas de comunicación óptica, donde tiende a haber poca o ningún tipo de interferencia por caminos múltiples.

La posición de cada pulso es elegida en función del pulso anterior, y de esta manera, el receptor sólo debe medir la diferencia de tiempo entre la llegada de los sucesivos pulsos. Con este tipo de modulación, un error en el reloj local se podría propagar sólo a la medición de dos pulsos adyacentes, en vez de a toda la transmisión.

PAM (Analoga)

Es la más sencilla de las modulaciones digitales. Consiste en cambiar la amplitud de una señal, de frecuencia fija, en función del símbolo a transmitir. Esto puede conseguirse con un amplificador deganancia variable o seleccionando la señal de un banco de osciladores.

Dichas amplitudes pueden ser reales o complejas. Si representamos las amplitudes en el plano complejo tenemos lo que se llaman constelaciones de señal (incluir dibujo). En función del número de símbolos o amplitudes posibles se llama a la modulación N-PAM. De la correcta elección de los puntos de la constelación (amplitudes) depende la inmunidad a ruido (distancia entre puntos) o la energía por bit (distancia al origen).

PCM (Analoga)

Es un procedimiento de modulación utilizado para transformar una señal analógica en una secuencia de bits(señal digital).

Una trama o stream PCM es una representación digital de una señal analógica en donde la magnitud de la onda análogica es tomada en intervalos uniformes (muestras), cada muestra puede tomar un conjunto finito de valores, los cuales se encuentra codificados.

En la figura se observa que una onda senoidal está siendo muestreada y cuantificada en PCM. Se toman las muestras a intervalos de tiempo regulares (mostrados como segmentos sobre el eje X). De cada muestra existen una serie de posibles valores (marcas sobre el eje Y). A través del proceso de muestreo la onda se transforma en código binario (representado por la altura de las barras grises), el cual puede ser fácilmente manipulado y almacenado.

PDM (Pulse During Modulation)

Es usado en la representación y conversión de señales analógicas al dominio digital (y a la inversa). A diferencia de la modulación PCM, la amplitud de una señal no se codifica asignándole unos valores de amplitud según el número de niveles de cuantificación, sino que en el PDM la amplitud se representa por densidad o nombre de impulsos en función del tiempo.

Una aplicación básica para a este tipo de modulación la encontramos en la tecnología SACD, desarrollada por Sony y Philips Electronics el año 1999.

Esta tecnología de audio de alta definición utiliza complejos sistemas de conversión, codificación, etc., tales como la Modulación Sigma-Delta y la codificación Direct Stream Digital (DSD) basados en PDM.

ASK (Amplitudes-shift beging)

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.

Es 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 demodulación son relativamente baratos. La técnica ASK también es usada comúnmente para transmitir datos digitales sobre la fibra óptica. Para los transmisores LED, el valor binario 1 es representado por un pulso corto de luz y el valor binario 0 por la ausencia de luz. Los transmisores de láser normalmente tienen una corriente "de tendencia" fija que hace que el dispositivo emita un nivel bajo de luz. Este nivel bajo representa el valor 0, mientras una onda luminosa de amplitud más alta representa el valor binario 1.

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.

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.

Las modulaciones BPSK y QPSK son óptimas desde el punto de vista de protección frente a errores. Conceptualmente hablando, la diferencia entre distintos símbolos (asociados a cada fase) es máxima para la potencia y ancho de banda utilizados. No pasa lo mismo con 8-PSK, 16-PSK o superiores, para las que existen otras modulaciones más eficientes.

La gran ventaja de las modulaciones PSK es que la potencia de todos los símbolos es la misma, por lo que se simplifica el diseño de los amplificadores y etapas receptoras (reduciendo costes), dado que la potencia de la fuente es constante.

Existen 2 alternativas de modulación PSK: PSK convencional, donde se tienen en cuenta los desplazamientos de fase, y PSK diferencial, en la cual se consideran las diferencias entre un salto de fase y el anterior.

2. Espectro de señalización

 

1.-Espectro de ondas

 

El espectro de una señal es la medida de la distribución de aplitudes de cada frecuencia.

En palabras sencillas representa a cada frecuencua contenida en una señal y su intensidad. Por ejemplo para las ondas de radio de la tv; estas señales se componen de diversas frecuencias con distintas amplitudes (para enviar toda la información de imágenes y sonido) - el conjunto de estas sería el espectro de frecuencias de esa señal.

 

2.- Saltos y secuencias

SECUENCIA DIRECTA 

Un método de ampliar el espectro de una señal de datos modulada es modulando la señal por segunda ocasión utilizando una señal de espectro amplio en frecuencia. Esta segunda modulación adquiere generalmente una forma de modulación digital de fase, aunque la amplitud y fase, en modulación, de forma analógica es conceptualmente posible. La señal ampliadora (denominada c(t) y llamada código de expansión) es escogida de tal manera que tenga propiedades que faciliten la demodulación por un receptor conocido e intencionado. Estas propiedades harán una demodulación imposible por un receptor no intencionado.  

SISTEMAS DE SALTO DE FRECUENCIA (FRECUENCY HOPPING) 

En estos sistemas, la frecuencia portadora del transmisor cambia abruptamente, salta de acuerdo a una secuencia de código pseudoaleatorio. El receptor rastrea estos cambios y produce señales de frecuencia intermedia constantemente.

La dispersión del espectro se logra al dividir el ancho de banda disponible en un gran número de ranuras de frecuencia contiguas y luego utilizando una secuencia pseudoaletoria (generada en el transmisor), se cambia la frecuencia de la señal portadora constantemente entre dichas ranuras de frecuencia. De aquí que al transmitir sobre una multiplicidad de frecuencias, el rechazo de interferencias se debe a que se puede evitar transmitir, el mayor tiempo posible, sobre las frecuencias en donde se encuentran las señales interferentes. A los sistemas FH también se les conoce como Sistemas de Eludición. 

Los sistemas FH se clasifican de acuerdo a la cantidad de tiempo que permanecen en cada frecuencia discreta antes de saltar a la siguiente, se les divide en:

Salto en frecuencia lento. Son sistemas en los que se transmite uno o más bits de información en cada frecuencia.

Salto en frecuencia rápido. Son sistemas en los cuales en cada frecuencia se transmite parte de un bit y son necesarios varios saltos para transmitir el bit completo.

Referencias:

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_posici%C3%B3n_de_pulso

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_ancho_de_pulsos

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_(telecomunicaci%C3%B3n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_impulsos_codificados

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_desplazamiento_de_amplitud

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_desplazamiento_de_frecuencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_desplazamiento_de_fase

http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_anal%C3%B3gica

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_binario

http://www.mailxmail.com/curso-redes-transmicion-datos-1/codificacion-datos-digitales-senales-digitales
http://html.rincondelvago.com/spread-spectrum.html

Continuación //4.-Interfaces de comunicación

2.- Configuraciones de linea

Simplex:

Este modo de transmisión permite que la información discurra en un solo sentido y de forma permanente, con esta formula es difícil la corrección de errores causados por deficiencias de línea. Como ejemplos de la vida diaria tenemos, la televisión y la radio.

Half Duplex:

En este modo, la transmisión fluye como en el anterior, o sea, en un único sentido de la transmisión de dato, pero no de una manera permanente, pues el sentido puede cambiar. Como ejemplo tenemos los Walkis Talkis.

Full Duplex:

Es el método de comunicación más aconsejable, puesto que en todo momento la comunicación puede ser en dos sentidos posibles y así pueden corregir los errores de manera instantánea y permanente. El ejemplo típico sería el teléfono.

RS-232C:

RS-232-C estándar, en informática, estándar aceptado por la industria para las conexiones de comunicación en serie. Adoptado por la Asociación de Industrias Eléctricas, el estándar RS-232-C recomendado (RS es acrónimo de Recommended Standard) define las líneas específicas y las características de señales que utilizan las controladoras de comunicaciones en serie. Con el fin de estandarizar la transmisión de datos en serie entre dispositivos. La letra C indica que la versión actual de esta norma es la tercera de una serie.

3.- Interfaces

Las interfaces de red permiten a cualquier servidor que ejecute el servicio Enrutamiento y acceso remoto comunicarse con otros equipos a través de redes privadas o públicas. Las interfaces de red se relacionan con el servicio Enrutamiento y acceso remoto en dos aspectos: el hardware físico, como el adaptador de red, y la configuración de las interfaces de red.

Hardware físico

El hardware de las interfaces de red, conocido también como adaptadores de red, puede ser cualquier adaptador que se conecte al bus del sistema de un equipo y permita que ese equipo se conecte a una red. La mayoría de los servidores que ejecutan el servicio Enrutamiento y acceso de red disponen de al menos dos adaptadores de red. Estos dos adaptadores son necesarios si el servidor que ejecuta el servicio Enrutamiento y acceso remoto actúa como enrutador entre dos segmentos de red. Un servidor que tiene dos o más adaptadores de red que se conectan con redes distintas se denomina de hosts múltiples.

Importante

• Debido a que los servidores de hosts múltiples son accesibles desde varias redes, tienen un mayor número de requisitos de seguridad que un servidor que se conecta a una sola red. Cada interfaz de red debe configurarse correctamente para proteger el servidor y las redes privadas a las que éste se conecta. Para obtener más información, vea Información de seguridad para enrutamiento e Información de seguridad de acceso remoto.

El servidor que ejecuta el servicio Enrutamiento y acceso remoto suele detectar automáticamente todos los adaptadores de red cuando se ejecuta el Asistente para la instalación del servidor de enrutamiento y acceso remoto. Si instala otro adaptador de red una vez ejecutado el asistente, puede agregar y configurar la interfaz mediante el servicio Enrutamiento y acceso remoto. Para obtener más información, vea Agregar una interfaz de enrutamiento.

a) Señalización de control

 

Referencias:

http://www.monografias.com/trabajos17/tipos-transmision-datos/tipos-transmision-datos.shtml#ModosTransmisi%C3%B3n

http://technet.microsoft.com/es-es/library/cc784767(WS.10).aspx

Transmisión de datos: En serie y paralelo

Transmisión de datos: EN SERIE

En este tipo de transmisión los bits se trasladan uno detrás del otro sobre una misma línea, también se transmite por la misma línea.

Este tipo de transmisión se utiliza a medida que la distancia entre los equipos aumenta a pesar que es más lenta que la transmisión paralelo y además menos costosa. Los transmisores y receptores de datos serie son más complejos debido a la dificultad en transmitir y recibir señales a través de cables largos.

La transmisión serie es sincrona si en el momento exacto de transmisión y recepción de cada bit esta determinada antes de que se transmita y reciba y asincrona cuando la temporizacion de los bits de un caracter no depende de la temporizacion de un caracter previo.

Transmisión de datos: EN PARALELO

La transmisión de datos entre ordenadores y terminales mediante cambios de corriente o tensión por medio de cables o canales; la transferencia de datos es en paralelo si transmitimos un grupo de bits sobre varias líneas o cables.

En la transmisión de datos en paralelo cada bit de un caracter se transmite sobre su propio cable. En la transmisión de datos en paralelo hay un cable adicional en el cual enviamos una señal llamada strobe ó reloj; esta señal le indica al receptor cuando están presentes todos los bits para que se puedan tomar muestras de los bits o datos que se transmiten y además sirve para la temporización que es decisiva para la correcta transmisión y recepción de los datos.

La transmisión de datos en paralelo se utiliza en sistemas digitales que se encuentran colocados unos cerca del otro, además es mucho mas rápida que la serie, pero además es mucho mas costosa.

Referencias:

http://www.enlaces.us/hipervinculos/navegadores/transmision-de-datos-en-serie/

http://www.monografias.com/trabajos17/tipos-transmision-datos/tipos-transmision-datos.shtml

 

4. Interfaces de Comunicaciones

1.- Transmisión sincrona y asincrona


Transmisión Asincrona

La transmisión asíncrona se da lugar cuando el proceso de sincronización entre emisor y receptor se realiza en cada palabra de código transmitido. Esta sincronización se lleva a cabo a través de unos bits especiales que definen el entorno de cada código.

En este tipo de red el receptor no sabe con precisión cuando recibirá un mensaje. Cada carácter a ser transmitido es delimitado por un bit de información denominado de cabecera o de arranque, y uno o dos bits denominados de terminación o de parada.

• El bit de arranque tiene dos funciones de sincronización de reloj el del transmisor y del receptor.
• El bit o bits de parada, se usan para separar un carácter del siguiente.

Después de la transmisión de los bits de información se suele agregar un bit de paridad (par o impar). Dicho Bit sirve para comprobar que los datos se transfieran sin interrupción. El receptor revisa la paridad de cada unidad de entrada de datos.

Transmisión Sincrona

La Transmisión síncrona es una técnica que consiste en el envío de una trama de datos (conjunto de caracteres) que configura un bloque de información comenzando con un conjunto de bits de sincronismo (SYN) y terminando con otro conjunto de bits de final de bloque (ETB). En este caso, los bits de sincronismo tienen la función de sincronizar los relojes existentes tanto en el emisor como en el receptor, de tal forma que estos controlan la duración de cada bit y carácter.

Dicha transmisión se realiza con un ritmo que se genera centralizadamente en la red y es el mismo para el emisor como para el receptor. La información se transmite entre dos grupos, denominados delimitadores (8 bits).

Referencias:
es.wikipedia.org/wiki/Transmisión_asíncrona

2. Transmisión de datos

1. Conceptos y terminologia

Los medios de transmisión pueden ser:
- Guiados si las ondas electromagnéticas van encaminadas a lo largo de un camino físico; no guiados si el medio es sin encauzar (aire, agua, etc...).
- Simplex si la señal es unidireccional; half-duplex si ambas estaciones pueden trasmitir pero no a la vez; full-duplex si ambas estaciones pueden transmitir a la vez.

Frecuencia, espectro y ancho de banda

Conceptos en el dominio temporal. Una señal, en el ámbito temporal, puede ser continua o discreta. Puede ser periódica o no periódica. Una señal es periódica si se repite en intervalos de tiempo fijos llamados periodo. La onda seno es la más conocida y utilizada de las señales periódicas. En el ámbito del tiempo, la onda seno se caracteriza por la amplitud, la frecuencia y la fase.

La longitud de onda se define como el producto de la velocidad de propagación de la onda por su fase.

Conceptos del dominio de la frecuencia. En la práctica, una señal electromagnética está compuesta por muchas frecuencias. Si todas las frecuencias son múltiplos de una dada, esa frecuencia se llama frecuencia fundamental. El periodo (o inversa de la frecuencia) de la señal suma de componentes es el periodo de la frecuencia fundamental. Se puede demostrar que cualquier señal está constituida por diversas frecuencias de una señal seno.
El espectro de una señal es el conjunto de frecuencias que constituyen la señal. El ancho de banda es la anchura del espectro. Muchas señales tienen un ancho de banda infinito, pero la mayoría de la energía está concentrada en un ancho de banda pequeño. Si una señal tiene una componente de frecuencia 0, es una componente continua.

Relación entre la velocidad de transmisión y el ancho de banda. El medio de transmisión de las señales limita mucho las componentes de frecuencia a las que puede ir la señal, por lo que el medio sólo permite la transmisión de cierto ancho de banda.
En el caso de ondas cuadradas (binarias), estas se pueden simular con ondas senoidales en las que la señal sólo contenga múltiplos impares de la frecuencia fundamental. Cuanto más ancho de banda, más se asemeja la función seno (multifrecuencia) a la onda cuadrada. Pero generalmente es suficiente con las tres primeras componentes.

Se puede demostrar que al duplicar el ancho de banda, se duplica la velocidad de transmisión a la que puede ir la señal. Al considerar que el ancho de banda de una señal está concentrado sobre una frecuencia central, al aumentar esta, aumenta la velocidad potencial de transmitir la señal.
Pero al aumentar el ancho de banda, aumenta el coste de transmisión de la señal aunque disminuye la distorsión y la posibilidad de ocurrencia de errores.

2. Transmisión de señales análogas y digitales

Transmisión de Datos Analóga

 

La transmisión analógica que datos consiste en el envío de información en forma de ondas, a través de un medio de transmisión físico. Los datos se transmiten a través de una onda portadora: una onda simple cuyo único objetivo es transportar datos modificando una de sus características (amplitud, frecuencia o fase). Por este motivo, la transmisión analógica es generalmente denominada transmisión de modulación de la onda portadora. Se definen tres tipos de transmisión analógica, según cuál sea el parámetro de la onda portadora que varía:

• Transmisión por modulación de la amplitud de la onda portadora
• Transmisión a través de la modulación de frecuencia de la onda portadora
• Transmisión por modulación de la fase de la onda portadora

Para transmitir esta señal, el DCTE (Equipo de Terminación de Circuito de Datos) debe combinar continuamente la señal que será transmitida y la onda portadora, de manera que la onda que transmitirá será una combinación de la onda portadora y la señal transmitida.

Transmisión de Datos Digital

La transmisión digital consiste en el envío de información a través de medios de comunicaciones físicos en forma de señales digitales. Por lo tanto, las señales analógicas deben ser digitalizadas antes de ser transmitidas.

Esta transformación de información binaria en una señal con dos estados se realiza a través de un DCE, también conocido como decodificador de la banda base: es el origen del nombre transmisión de la banda base que designa a la transmisión digital.

Ventajas

• Inmune al ruido
• Mejor procesamiento y multicanalización
• Los datos digitales se guardan facilmente
• Las señales digitales se renegeran no se amplifican
• Las señales digitales son más fáciles de medir y evaluar
• La evalución de desempeño es mas fácil

3. Elementos perturbadores en la transmisión

La transmisión de datos en una línea no ocurre sin pérdidas. Primero, el tiempo de transmisión no es inmediato, por lo que se requiere una cierta “sincronización” en la recepción de datos. Además, puede ocurrir una interferencia o una degradación de la señal.

Interferencia (a veces denominada ruido), se refiere a cualquier perturbación que modifica localmente la forma de la señal. Generalmente, hay tres tipos de ruido:

Ruido blanco es una perturbación uniforme de la señal; en otras palabras, le agrega una pequeña amplitud al efecto de la señal promedio, lo que resulta en una señal cero. Generalmente el ruido blanco se caracteriza por un índice denominado índice de señal/ruido, que traduce el porcentaje de amplitud del símbolo, con respecto al ruido (cuya unidad es el decibel). Debería ser lo más alto posible.

Ruidos impulsivos, son pequeños picos de intensidad que causan errores en la transmisión.
Señal de pérdida de línea o atenuación, representa la pérdida de señal a través de la disipación de la energía en la línea. La atenuación produce una señal de salida más débil que la señal de entrada y se caracteriza por la siguiente fórmula:
A = 20 log (Nivel de la señal de salida / Nivel de la señal de entrada). La atenuación es proporcional a la longitud del canal de transmisión y a la frecuencia de la señal.

La distorsión en la señal caracteriza la diferencia de fase entre la señal de entrada y la señal de salida.


4. Medios de transmisión

Por medio de transmisión, la aceptación amplia de la palabra, se entiende el material físico cuyas propiedades de tipo electrónico, mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo se emplea para facilitar el transporte de información entre terminales distante geográficamente.

El medio de transmisión consiste en el elemento q conecta físicamente las estaciones de trabajo al servidor y los recursos de la red. Entre los diferentes mediosutilizados en las LANs se puede mencionar: el cable de par trenzado, el cable coaxial, la fibra óptica y el espectro electromagnético (en transmisiones inalámbricas).

Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas.

a) Medios guiados (terrestres)

Se conoce como medios guiados a aquellos que utilizan unos componentes físicos y sólidos para la transmisión de datos. También conocidos como medios de transmisión por cable.

• Cable de pares / Par Trenzado:

Consiste en hilos de cobre aislados por una cubierta plástica y torzonada entre sí. Debido a que puede haber acoples entre pares, estos se trenza con pasos diferentes. La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética.

Se utilizan con velocidades inferiores al MHz (de aprox. 250 KHz). Se consiguen velocidades de hasta 16 Mbps. Con estos cables, se pueden transmitir señales analógicas o digitales.

Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias. Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsión y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas.

En su forma más simple, un cable de par trenzado consta de dos hilos de cobre aislados y entrelazados. Hay dos tipos de cables de par trenzado: cable de par trenzado sin apantallar (UTP) y par trenzado apantallado (STP).

El trenzado elimina el ruido eléctrico de los pares adyacentes y de otras fuentes como motores, relés y transformadores.

Componentes del cable de par trenzado

Aunque hayamos definido el cable de par trenzado por el número de hilos y su posibilidad de transmitir datos, son necesarios una serie de componentes adicionales para completar su instalación. Necesita unos conectores y otro hardware para asegurar una correcta instalación.

 

Cable Coaxial:

Consiste en un cable conductor interno (cilíndrico) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo. Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable.

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 de periféricos a corta distancia, etc...Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.

Para señales analógicas se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilómetro.

El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman los datos. Este núcleo puede ser sólido o de hilos. Si el núcleo es sólido, normalmente es de cobre.

Tipos de cable coaxial

Hay dos tipos de cable coaxial:

• Cable fino (Thinnet).
• Cable grueso (Thicknet).

El tipo de cable coaxial más apropiado depende de 1as necesidades de la red en particular.

Consideraciones sobre el cable coaxial

En la actualidad es difícil que tenga que tomar una decisión sobre cable coaxial, no obstante, considere las siguientes características del cable coaxial.

Utilice el cable coaxial si necesita un medio que pueda:

• Transmitir voz, vídeo y datos.
• Transmitir datos a distancias mayores de lo que es posible con un cableado menos caro
• Ofrecer una tecnología familiar con una seguridad de los datos aceptable.

Fibra Óptica:

 Es el medio de transmisión mas novedoso dentro de los guiados y su uso se esta masificando en todo el mundo reemplazando el par trenzado y el cable coaxial en casi todo los campos. En estos días lo podemos encontrar en la televisión por cable y la telefonía.

En este medio los datos se transmiten mediante una haz confinado de naturaleza óptica, de ahí su nombre, es mucho más caro y difícil de manejar pero sus ventajas sobre los otros medios lo convierten muchas veces en una muy buena elección al momento de observar rendimiento y calidad de transmisión.

Físicamente un cable de fibra óptica esta constituido por un núcleo formado por una o varias fibras o hebras muy finas de cristal o plástico; un revestimiento de cristal o plástico con propiedades ópticas diferentes a las del núcleo, cada fibra viene rodeada de su propio revestimiento y una cubierta plástica para protegerla de humedades y el entorno.

El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza.

El cable de fibra óptica no se utiliza si:

• Tiene un presupuesto limitado.
• No tiene el suficiente conocimiento para instalar y conectar los dispositivos de forma apropiada.

Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica. Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y cubierta .El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico. Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo. Alrededor de este conglomerado está la cubierta (constituida de material plástico o similar) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc...

Permite un gran número de canales y velocidades muy altas, superiores al GHz.

b)Transmisiones inalambricas (Aereas)

Han tenido gran acogida al ser un buen medio de cubrir grandes distancias y hacia cualquier dirección, su mayor logro se dio desde la conquista espacial a través de los satélitesy su tecnología no para de cambiar. De manera general podemos definir las siguientes características de este tipo de medios: a transmisión y recepción se realiza por medio de antenas, las cuales deben estar alineadas cuando la transmisión es direccional, o si es omnidireccional la señal se propaga en todas las direcciones.

Líneas Aéreas / Microondas:

Líneas aéreas, se trata del medio más sencillo y antiguo q consiste en la utilización de hilos de cobre o aluminio recubierto de cobre, mediante los que se configuran circuitoscompuestos por un par de cables. Se han heredado las líneas ya existentes en telegrafía y telefonía aunque en la actualidad sólo se utilizan algunas zonas rurales donde no existe ningún tipo de líneas.

Microondas, en un sistema de microondas se usa el espacio aéreo como medio físico de transmisión. La información se transmite en forma digital a través de ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden direccionarse múltiples canales a múltiples estaciones dentro de un enlace dado, o pueden establecer enlaces punto a punto. Las estaciones consisten en una antena tipo plato y de circuitos que interconectan la antena con la terminal del usuario.

Tiene como características que su ancho de banda varia entre 300 a 3.000 Mhz, aunque con algunos canales de banda superior, entre 3´5 Ghz y 26 Ghz. Es usado como enlace entre una empresa y un centro que funcione como centro de conmutación del operador, o como un enlace entre redes Lan.

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.
La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias.
Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, pude haber más solapamientos de señales.

Microondas por satélite: El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.

Se suele utilizar este sistema para:

• Difusión de televisión.
• Transmisión telefónica a larga distancia.
• Redes privadas.

Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son:

• Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.
• Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia.
• En las ondas de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos, pueden aparecer múltiples señales "hermanas".

Referencias:

http://es.kioskea.net/contents/transmission/transnum.php3

http://es.kioskea.net/contents/transmission/transanalog.php3
http://www.mailxmail.com/curso-redes-transmicion-datos-1/transmision-datos-conceptos
http://es.kioskea.net/contents/transmission/transliais.php3
http://www.monografias.com/trabajos17/medios-de-transmision/medios-de-transmision.shtml#guiados