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1. INTRODUCCION A LAS TELECOMUNICACIONES 1.1 Las Telecomunicaciones y su importancia en la vida moderna. Una empresa sin una buena utilización de las tecnologías de información y comunicaciones, o telecomunicaciones, aun cuando pueda tener una excelente línea de estrategia propia, representada en un buen producto o una buena presencia en el mercado, camina de modo equívoco y su horizonte es oscuro, a pesar del prometedor presente de que pueda disponer. Las tecnologías TIC, en las que las telecomunicaciones juegan el papel conductor son, en todo caso, herramientas y, como tales, medios y aplicaciones para uso del usuario. Las tecnologías surgidas son herramientas puestas para cubrir necesidades y generar nuevas perspectivas, potenciando el desarrollo de las empresas, sus entornos, generando nuevos mercados y evolucionando a nuevos negocios. Es evidente que los campos de actividad, para las telecomunicaciones, son innumerables e incluso podríamos decir, sin ningún riesgo a equivocarnos, que no existe campo en donde las tecnologías que nos ocupan no sean determinantes en la actividad. Esto representa, sin duda, mayor implantación de tecnologías. Las telecomunicaciones significan, para la empresa, comunicación, actualización y, en definitiva, progreso. La empresa se enfrenta al reto de satisfacer y agilizar las soluciones internas, dentro de la propia empresa y satisfacer y agilizar las soluciones externas, con sus clientes y proveedores, dentro de unas nuevas propuestas de comunicación y servicios. Comienzan pues a sucederse la aparición de tecnologías que propicien la solución a las necesidades, internas y externas, mencionadas. No se trata de implementar la mejor tecnología, sino la más adecuada para los intereses de la empresa y la precisa, para solucionar las necesidades existentes. Telégrafo en España 1800–1936 Telégrafo, sistema de comunicación basado en un equipo eléctrico capaz de emitir y recibir señales según un código de impulsos eléctricos. En un principio, la palabra `telegrafía’ se aplicaba a cualquier tipo de comunicación de larga distancia en el que se transmitiesen mensajes mediante signos o sonidos. Los primeros equipos eléctricos para transmisión telegráfica fueron inventados por el estadounidense Samuel F. B. Morse en 1836, y al año siguiente por el físico inglés sir Charles Wheatstone en colaboración con el

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1. INTRODUCCION A LAS TELECOMUNICACIONES

1.1 Las Telecomunicaciones y su importancia en la vida moderna.

Una empresa sin una buena utilización de las tecnologías de información y comunicaciones, o telecomunicaciones, aun cuando pueda tener una excelente línea de estrategia propia, representada en un buen producto o una buena presencia en el mercado, camina de modo equívoco y su horizonte es oscuro, a pesar del prometedor presente de que pueda disponer.

Las tecnologías TIC, en las que las telecomunicaciones juegan el papel conductor son, en todo caso, herramientas y, como tales, medios y aplicaciones para uso del usuario. Las tecnologías surgidas son herramientas puestas para cubrir necesidades y generar nuevas perspectivas, potenciando el desarrollo de las empresas, sus entornos, generando nuevos mercados y evolucionando a nuevos negocios.

Es evidente que los campos de actividad, para las telecomunicaciones, son innumerables e incluso podríamos decir, sin ningún riesgo a equivocarnos, que no existe campo en donde las tecnologías que nos ocupan no sean determinantes en la actividad. Esto representa, sin duda, mayor implantación de tecnologías.

Las telecomunicaciones significan, para la empresa, comunicación, actualización y, en definitiva, progreso.

La empresa se enfrenta al reto de satisfacer y agilizar las soluciones internas, dentro de la propia empresa y satisfacer y agilizar las soluciones externas, con sus clientes y proveedores, dentro de unas nuevas propuestas de comunicación y servicios. Comienzan pues a sucederse la aparición de tecnologías que propicien la solución a las necesidades, internas y externas, mencionadas.

No se trata de implementar la mejor tecnología, sino la más adecuada para los intereses de la empresa y la precisa, para solucionar las necesidades existentes.

Telégrafo en España 1800–1936

Telégrafo, sistema de comunicación basado en un equipo eléctrico capaz de emitir y recibir señales según un código de impulsos eléctricos. En un principio, la palabra `telegrafía’ se aplicaba a cualquier tipo de comunicación de larga distancia en el que se transmitiesen mensajes mediante signos o sonidos.

Los primeros equipos eléctricos para transmisión telegráfica fueron inventados por el estadounidense Samuel F. B. Morse en 1836, y al año siguiente por el físico inglés sir Charles Wheatstone en colaboración con el

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ingeniero sir William F. Cooke. El código básico, llamado código Morse, transmitía mensajes mediante impulsos eléctricos que circulaban por un único cable.

El aparato de Morse, tenía forma de conmutador eléctrico. Mediante la presión de los dedos, permitía el paso de la corriente durante un lapso determinado y a continuación la anulaba. El receptor Morse original disponía de un puntero controlado electromagnéticamente que dibujaba trazos en una cinta de papel que giraba sobre un cilindro. Los trazos tenían una longitud dependiente de la duración de la corriente eléctrica que circulaba por los cables del electroimán y presentaban el aspecto de puntos y rayas.

En el transcurso de los experimentos con dicho instrumento, Morse descubrió que las señales sólo podían transmitirse correctamente a unos 32 Km. A distancias mayores, las señales se hacían demasiado débiles para poder registrarlas. Morse y sus colaboradores desarrollaron un aparato de relés que se podía acoplar a la línea telegráfica, a fin enviarlas otros 32 Km más allá. El relé estaba formado por un conmutador accionado por un electroimán. El impulso que llegaba a la bobina del electroimán hacía girar un armazón que cerraba un circuito. Algunos años después de que Morse hubiera desarrollado su equipo receptor y lo hubiera exhibido de forma satisfactoria, los operadores telegráficos descubrieron que resultaba posible diferenciar entre los puntos y las rayas por el simple sonido, cayendo en desuso el aparato de registro de Morse. Sin embargo, los demás principios básicos del sistema Morse se siguieron utilizando en los circuitos de telegrafía por hilo.

El telégrafo solo lo podían usar los militares, cortesanos, políticos y todos los de las clases altas que eran usuarios exclusivos de estas tecnologías.

Teleimpresión

En la tele impresión, el mensaje se recibe en forma de palabras mecanografiadas sobre una hoja de papel. Cada letra del alfabeto viene representada por una de las 31 combinaciones posibles de cinco impulsos electrónicos de igual duración, siendo la secuencia de intervalos utilizados y no utilizados la que determina la letra. El código de impresión de arranque-parada utiliza siete impulsos para cada carácter: el primero indica el comienzo y el séptimo el final de cada letra.

Servicios telegráficos modernos

En las décadas de 1950 y 1960, las diferentes operadoras comenzaron a comercializar diversos servicios telegráficos de carácter privado y público.

Télex

En 1958 apareció un sistema de intercambio de teleimpresión de llamada directa, denominado télex, que en el plazo de diez años contaba con más de 25.000 abonados. El sistema télex permite a sus abonados enviar mensajes y datos directamente a otros abonados y, a través de redes de

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operadoras internacionales, a otras muchas partes del mundo. Los abonados de télex también pueden enviar mensajes a los no abonados a través de centros especializados de comunicaciones que hacen llegar los mensajes en forma de telegramas.

En el año 2000 la red telegráfica española utilizaba como sistemas de transmisión las tradicionales líneas de tendido de cable telegráfico (tanto aéreo como subterráneo), aunque ya de una forma marginal, otros sistemas de transmisión eran los radioenlaces, la fibra óptica y los VSAT (comunicaciones por satélite utilizando el sistema Hispasat), asimismo para la transmisión de los telegramas se utilizaban las comunicaciones por teléfono

Servicio de intercambio por banda ancha

Este servicio, aparecido en 1964, ofrecía a los abonados una serie de canales de radio de alta calidad para la transmisión a gran velocidad de datos en diversos formatos, para facsímil y otros tipos de comunicaciones, voz incluida. Las diferentes mejoras del sistema permitieron alcanzar transmisiones de alta velocidad —hasta 5.000 caracteres por segundo— entre computadoras y máquinas de oficina.

Sistemas privados de cableado

Estos servicios, que se emplean para intercambiar datos a gran velocidad, los contratan las empresas o los organismos públicos con oficinas en muchos lugares del mundo. Funcionan a través de centros automáticos digitales en base a tarjetas perforadas, cintas de papel o magnéticas. El sistema mayor y más avanzado es la Automatic Digital Data Network (AUTODIN), al servicio del Departamento de Defensa de Estados Unidos. Hay otras redes privadas para grandes empresas mercantiles y bancos.

Centros computarizados

Para hacer frente a la demanda de los abonados en cuanto a diversos servicios de telecomunicaciones e información, se han creado centros de `bibliotecas computarizadas’ a fin de facilitar el intercambio de datos y la recopilación de información de cualquier tipo posible. Los centros computarizados son accesibles por los abonados a través del sistema télex y líneas telefónicas ordinarias.

Aparición del teléfono 1877–1936

Teléfono, Instrumento de comunicación, diseñado para la transmisión de voz y demás sonidos hasta lugares remotos mediante la electricidad, así como para su reproducción. El teléfono contiene un diafragma que vibra al recibir el impacto de ondas de sonido. Las vibraciones (movimiento ondulatorio) se transforman en impulsos eléctricos y se transmiten a un receptor que los vuelve a convertir en sonido.

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En el lenguaje coloquial, la palabra `teléfono’ también designa todo el sistema al que va conectado un aparato de teléfono; un sistema que permite enviar no sólo voz, sino también datos, imágenes o cualquier otro tipo de información que pueda codificarse y convertirse en energía eléctrica.

Teléfono magnético de Bell

El conjunto básico del invento de Bell estaba formado por un emisor, un receptor y un único cable de conexión. El emisor y el receptor eran idénticos y contenían un diafragma metálico flexible y un imán con forma de inducía una herradura dentro de una bobina. Las ondas sonoras que incidían sobre el diafragma lo hacían vibrar dentro del campo del imán. Esta vibración corriente eléctrica en la bobina, que variaba según las vibraciones del diafragma. La corriente viajaba por el cable hasta el receptor, donde generaba fluctuaciones de la intensidad del campo magnético de éste, haciendo que su diafragma vibrase y reprodujese el sonido original.

Telefonía por satélite

En 1969 se completó la primera red telefónica global en base a una serie de satélites en órbitas estacionarias a una distancia de la Tierra de 35.880 Km. Estos satélites van alimentados por células de energía solar. Las llamadas transmitidas desde una antena terrestre se amplifican y se retransmiten a estaciones terrestres remotas. La integración de los satélites y los equipos terrestres permite dirigir llamadas entre diferentes continentes con la misma facilidad que entre lugares muy próximos. Gracias a la digitalización de las transmisiones, los satélites de la serie global Intelsat pueden retransmitir simultáneamente hasta 33.000 llamadas, así como diferentes canales de televisión.

Teléfonos y radiodifusión

Los equipos de telefonía de larga distancia pueden transportar programas de radio y televisión a través de grandes distancias hasta muchas estaciones dispersas para su difusión simultánea. En algunos casos, la parte de audio de los programas de televisión se puede transmitir mediante circuitos de cables a frecuencias audio o a las frecuencias de portadora utilizadas para transmitir las conversaciones telefónicas. Las imágenes de televisión se transmiten por medio de cables coaxiales, microondas y circuitos de satélites.

Videoteléfono

El primer videoteléfono de dos vías fue presentado en 1930 por el inventor estadounidense Herbert Eugene Ives en Nueva York. El videoteléfono se puede conectar a una computadora para visualizar informes, diagramas y esquemas en lugares remotos. Permite así mismo celebrar reuniones cara a cara de personas en diferentes ciudades y puede actuar de enlace entre centros de reuniones en el seno de una red de grandes ciudades. Los

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videoteléfonos ya están disponibles comercialmente y se pueden utilizar en líneas nacionales para llamadas cara a cara. Funciones análogas también existen ya en los ordenadores o computadoras equipadas a tal fin.

Comunicación móvil celular

Los teléfonos celulares, que se utilizan en los automóviles, aviones y trenes de pasajeros, son en esencia unos radioteléfonos de baja potencia. Las llamadas pasan por los transmisores de audio colocados dentro de pequeñas unidades geográficas llamadas células. Dado que las señales de cada célula son demasiado débiles para interferir con las de otras células que operan en las mismas frecuencias, se puede utilizar un número mayor de canales que en la transmisión con radiofrecuencia de alta potencia. La modulación en frecuencia de banda estrecha es el método más común de transmisión y a cada mensaje se le asigna una portadora exclusiva para la célula desde la que se transmite.

Correo 1900

Institución pública que asegura el transporte y distribución de cartas, paquetería y todo tipo de mensajes.

Historia

Los orígenes del correo (o servicio postal) se remontan a los tiempos del Imperio Medio en Egipto, pero su precedente institucional más significativo fue el cursus publicus, creado por el emperador Augusto para asegurar la efectividad en el porte de mensajes por todos los territorios del Imperio romano. Durante la edad media, los reyes, los grandes señores feudales y las instituciones religiosas dispusieron de sus propias organizaciones postales.

Ferrocarril

El ferrocarril desempeño un papel esencial. En 1974 las expediciones ambulantes por ferrocarril fueron 327, en general en régimen diario, que recorrieron a lo largo del año 25,8 millones de kilómetros. A partir de ese momento el ferrocarril fue cediendo terreno al transporte por carretera, hasta que finalmente el 30 de junio de 1993 dejo de circular la última expedición ambulante, en el trayecto Madrid-Málaga. El transporte de correspondencia por carretera fue creciendo progresivamente desde las 16 expediciones de 1960, con un recorrido de 175.330 kilómetros, frente a los 31.284.793 kilómetros recorridos por las 335 ambulantes por ferrocarril de ese año. En 1974, las expediciones por carretera, se elevaron a 111, que recorrieron 6,1 millones de kilómetros. Desde 1993, el grueso del tráfico postal interior se realizó por carretera, hasta alcanzar 888 conducciones en 1999, existiendo dos conducciones por ferrocarril a través del Ave para correspondencia urgente.

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La decisión de abandonar el medio tradicional de transporte de la correspondencia, el ferrocarril, fue debida a los estrangulamientos que en su distribución provocaba la anticuada red ferroviaria española

Servicio postal español

En 1718, bajo el reinado de Felipe V, se organizó en España el correo como servicio oficial, pero fue en el siglo XIX cuando adoptó su actual estructura. Todo comenzó al aumentar las expediciones entre Madrid, la capital, y las principales ciudades españolas. En relación al franqueo se produjeron tres hechos notables: en 1845 se estableció el pago de acuerdo con el peso, sin tener en cuenta la distancia, luego se extendió el franqueo previo obligatorio, proceso ligado a la introducción del sello postal adhesivo en 1849 con carácter voluntario. El primer sello español se puso en circulación en 1850 y era un sello de 6 cuartos, negro, con la efigie de la reina Isabel II. A su vez, el ferrocarril y los buques de carga favorecieron la rapidez en el servicio, que a su vez se veía complementado por los telégrafos.

El servicio postal español actual, Correos y Telégrafos, es un organismo autónomo que depende de la Secretaría de Comunicaciones. Sus funciones consisten en la administración, clarificación, curso, transporte y distribución de cartas y paquetes; así como los servicios de telegramas, giros y télex postal y telegráficos y la emisión, junto con el Ministerio de Hacienda, de sellos y la prestación de otros servicios oficiales de Telecomunicación.

Correo de voz

El correo de voz permite grabar los mensajes recibidos para su posterior reproducción en caso de que la llamada no sea atendida. En las versiones más avanzadas de correo de voz, el usuario puede grabar un mensaje que será transmitido más adelante a lo largo del día.

El correo de voz se puede adquirir en la compañía telefónica como un servicio de conmutación o mediante la compra de un contestador automático. Por lo general, es un equipo telefónico ordinario dotado de funciones de grabación, reproducción y detección automática de llamada. Si la llamada entrante se contesta en cualquier teléfono de la línea antes de que suene un número determinado de veces, el contestador no actúa. Sin embargo, cumplido el número de llamadas, el contestador automático procede a descolgar y reproduce un mensaje grabado previamente, informando que el abonado no puede atender la llamada en ese momento e invitando a dejar un mensaje grabado.

La mayoría de los contestadores automáticos y todos los servicios de operadora permiten así mismo al usuario recuperar los mensajes grabados desde un lugar alejado marcando un código determinado cuando haya obtenido respuesta de su equipo.

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Correo aéreo, correo transportado en avión durante parte de su trayecto o sistema para realizar este tipo de transporte. El primer servicio de este tipo en el mundo tuvo lugar en 1911 entre dos ciudades inglesas situadas a pocas millas de Londres.

Las primeras líneas aeropostales españolas vieron la luz a partir del Decreto de 5 de julio de 1920, por el que se establecieron las líneas Sevilla-Larache, Barcelona-Palma de Mallorca y Málaga-Melilla.

Durante los años de la guerra civil las conexiones internacionales en la zona republicana fueron mantenidas por Air France. Durante toda la contienda Air France mantuvo abierta la ruta con América del Sur, con escalas en Barcelona, Alicante y Tánger, tras la caída de Barcelona esta escala fue sustituida por Valencia; también mantuvo operativa la línea Barcelona-Marsella, y a mediados de 1937 abrió la línea Marsella-Mahón-Argel. De forma intermitente, otra compañía francesa, Air Pyrénnées, mantuvo comunicaciones aéreas entre Toulouse-Biarritz-Bilbao.

Tras la finalización de la guerra civil el tráfico postal acusó los efectos de la contienda, frente a los 800.862.304 objetos postales circulados por el servicio interior en 1935 se pasó a los 521.938.000 de 1940. Por lo que respecta al tráfico postal internacional el brutal descenso de la inmediata posguerra fue debido a la radical alteración de las comunicaciones postales fruto del estallido de la Segunda Guerra Mundial.

El 1 de junio de 1981 entró en funcionamiento el servicio Postal Exprés, para la recogida, transporte y entrega rápida de envíos, tanto para el tráfico nacional como internacional. En octubre de 1983 comenzó a funcionar el Postal Exprés Internacional (EMS), el servicio de mensajería internacional de los Servicios Postales, especializado en el transporte urgente de documentos y mercancías

Correo electrónico (E-mail)

El correo electrónico se ha convertido en elemento imprescindible en las redes de comunicación de la mayoría de las oficinas modernas. Permite transmitir datos y mensajes de una computadora a otra a través de la línea telefónica, de conexión por microondas, de satélites de comunicación o de otro equipo de telecomunicaciones y mandar un mismo mensaje a varias direcciones. El correo electrónico se puede enviar a través de la red de área local (LAN) de la empresa o a través de una red de comunicación nacional o internacional.

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1.2 Elementos del sistema de comunicación

Los elementos que integran un sistema de comunicaron son: Fuente o mensaje – Emisor, Medio o canal, Receptor.

El mensaje

Es la información que tratamos de transmitir, puede ser analógica o digital,lo importante es que llegue integro y con fidelidad.

El Emisor: Es el sujeto que envía el mensaje

Es el que prepara la información para que pueda ser enviada por el canal, tanto en calidad (adecuación a la naturaleza del canal) como en cantidad (amplificando la señal).

La transmisión puede realizarse:

a) En banda base, o sea, en la banda de frecuencia propia de la señal, el ejemplo más claro es el habla.

b) Modulando, es decir, traspasando la información de su frecuencia propia a otra de rango distinto, esto nos va a permitir adecuar la señal a la naturaleza del canal y además nos posibilita el múltiplex del canal, con lo cual varios usuarios podrán usarlo a la vez.

El Medio

Es el elemento a través del cual se envía la información del emisor al receptor.

Desgraciadamente el medio puede producir en la comunicación: distorsiones, (perdida de señal)- Ruido (interferencias).

Dos características importantes del medio son:

a) Velocidad de transmisión, se mide en bits por segundo.

b) Ancho de banda, que es el rango de frecuencias en le que opera la señal. Por ejemplo, la red telefónica opera entre 300 y 400 HZ, la televisión tiene un ancho de banda de 5’5 MHZ.

El Receptor

a) Tendrá que modular la señal, limpiarla y recuperar de nuevo el mensaje original.

Los elementos que integran un sistema de telecomunicación son un transmisor, una línea o medio de transmisión y posiblemente, impuesto por el medio, un canal y finalmente un receptor.

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El transmisor es el dispositivo que transforma o codifica los mensajes en un fenómeno físico, la señal. El medio de transmisión, por su naturaleza física, es posible que modifique o degrade la señal en su trayecto desde el transmisor al receptor debido a ruido, interferencias o la propia distorsión del canal.

Transmisor: es la que pasa la señal a canal. La operación mas importante que realiza es la modulación, o acoplamiento de la señal transmitida a las propiedades del canal, por medio de una onda portadora. Ejemplo: radioemisora.

Canal de transmisión: es el medio por el que se realiza el nexo eléctrico entre el transmisor y el receptor. A medida de que la distancia entre la fuente y el destino aumenta, se produce la atenuación de la potencia de la señal, por lo que debe compensarse en el receptor mediante un amplificador para ser recibida correctamente. Ejemplo: cable coaxial, onda de radio, fibra óptica o rayo laser.

Receptor: su función es extraer del canal la señal transmitida. La operación central es la demodulación (proceso inverso a la modulación). Además, como las señales son frecuentemente débiles debido a la atenuación, el receptor debe tener varias etapas de amplificación. Ejemplo: radio receptor.

Transductor: es un dispositivo que cambia una forma de energía por otra. Pueden convertir lo que oímos, vemos y decimos en señales que permiten el procesamiento, almacenamiento y transmisión de la información.Ejemplos: micrófono, cámara de video.

Ruido, interferencia y distorsión: son los efectos no deseados que pueden producirse durante la transmisión.

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1.3 Las señales y sus clasificaciones.

Uno de los aspectos fundamentales del nivel físico es transmitir información en forma de señales electromagnéticas a través de un medio de transmisión. La información puede estar en forma de datos, voz, pintura, etc.

1.3.1 Señales determinísticas y aleatorias.

Una señal determinística es una señal acerca de la cual no existe incertidumbre con respecto a su valor en cualquier tiempo. Las señales determinísticas son funciones del tiempo completamente específicas.

Una señal aleatoria es una señal acerca de la cual existe cierto grado de incertidumbre antes de que se presente en la realidad.

Una señal determinística es una señal en la cual cada valor está fijo y puede ser determinado por una expresión matemática, regla, o tabla. Los valores futuros de esta señal pueden ser calculados usando sus valores anteriores teniendo una confianza completa en los resultados. Una señal aleatoria, tiene mucha fluctuación respecto a su comportamiento. Los valores futuros de una señal aleatoria no se pueden predecir con exactitud, solo se pueden basar en los promedios de conjuntos de señales con características similares

1.3.2 Señales de energía y de potencia.

En los sistemas eléctricos y/o electrónicos, una señal puede representar un voltaje o una corriente.

Considere un voltaje v(t) que se aplica sobre un resistor R y que produce una corriente i(t) (determinado por la Ley de Ohm). La potencia instantánea que se disipa en este resistor es:

Ecuación 1.7.

Ecuación 1.8.

En ambos casos P es proporcional al cuadrado de la amplitud de la señal. Si R = 1 Ohm entonces v(t) =i(t), según la ley de Ohm y:

Ecuación 1.9.

Sin importar que g(t) represente voltaje o corriente.

Con base en esto, podemos definir la energía total de una señal g(t) como:

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Ecuación 1.10.

Y a su potencia media como:

Ecuación1.11.

g(t) es una señal de energía, si y sólo si la energía total de la señal satisface la condición:

0 < E < ∞

g(t) es una señal de potencia, si, y sólo si su potencia media satisface la condición:

0 < P < ∞

Una señal de energía siempre tiene una potencia media igual a cero. Una señal de potencia tiene una energía infinita y su potencia media se

define como en la ecuación 1.11.

Las clasificaciones de energía y de potencia son mutuamente excluyentes ya que:

a) Una señal de energía tiene una potencia media igual a cero.

b) Una señal de potencia tiene una energía infinita.

En general, las señales periódicas son señales determinísticas y de potencia y las señales aleatorias son señales no periódicas y de energía.

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1.3.3 Señales analógicas y digitales.

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.

Señal digital

La señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagada. Los sistemas digitales, como por ejemplo el ordenador, usan lógica de dos estados representados por dos niveles de tensión eléctrica, uno alto y otro bajo.

1.4 Representación de las señales en el dominio del tiempo y la frecuencia.

El dominio de la frecuencia es usado para describir el análisis de

señales respecto a su frecuencia.

Un gráfico del dominio temporal muestra la evolución de una señal en el

tiempo, mientras que un gráfico frecuencial muestra las componentes de la

señal según la frecuencia en la que oscilan dentro de un rango determinado.

Una representación frecuencial incluye también la información sobre el

desplazamiento de fase que debe ser aplicado a cada frecuencia para poder re

combinar las componentes frecuenciales y poder recuperar de nuevo la señal

original.

El dominio de la frecuencia está relacionado con las series de Fourier,

las cuales permiten descomponer una señal en un número finito o infinito de

frecuencias.

El dominio del tiempo es utilizado para describir el análisis señales

respecto al tiempo. En el dominio temporal discreto el valor de la señal o la

función se conoce únicamente en algunos puntos discretos del eje temporal.

Sin embargo, en el dominio temporal continuo se conoce para todos los

números reales.

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2. TECNICAS DE TRANSMISION, MULTIPLEXACION Y CONMUTACION

2.1 Tipos de velocidades

En telecomunicaciones existen dos tipos de velocidades, las de transmisión y las de modulación, las cuales se exponen más extensamente a continuación.

2.1.1 Velocidad de transmisión (bps).

La velocidad de transmisión es la relación entre la información transmitida a través de una red de comunicaciones y el tiempo empleado para ello. Cuando la información se transmite digitalizada, esto implica que está codificada en bits (unidades de base binaria), por lo que la velocidad de transmisión también se denomina a menudo tasa binaria o tasa de bits (bit rate, en inglés).

La unidad para medir la velocidad de transmisión es el bit por segundo (bps) pero es más habitual el empleo de múltiplos como kilobit por segundo (kbps, equivalente a mil bps) o megabit por segundo (Mbps, equivalente a un millón de bps).

Es importante resaltar que la unidad de almacenamiento de información es el byte, que equivale a 8 bits, por lo que a una velocidad de transmisión de 8 bps se tarda un segundo en transmitir 1 byte.

EJEMPLOS:

Velocidades típicas de los accesos de conexión a Internet:

• Módem RTB (Red de Telefonía Basica): 56 kbps = 7 kB/s (7 kilobytes por segundo)

• ADSL (Línea de Suscripción Digital Asimétrica): 1024 kbps (nominal 1 Mbps) = 128 kB/s (128 kilobytes por segundo)

• Cable: 2400 kbps = 300 kB/s (300 kilobytes por segundo) • VSAT (Terminal de Apertura Muy Pequeña): 600 kbps = 75 kB/s (75 kiloBytes

por segundo) • Telefonía móvil 3G: 384 kbps = 48 kB/s (48 kilobytes por segundo)

Bit rate de compresión a MP3:

• 4 kbit/s Mínimo para reconocer el habla. • 8 kbit/s Calidad telefónica convencional. • 32 kbit/s Radio AM • 96 kbit/s Radio FM • 128 kbit/s Sonido calidad semi CD, muy común en MP3 • 192 kbit/s Sonido calidad CD en formato MP3

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• 320 kbit/s Máxima calidad para formato MP3

2.1.2 VELOCIDAD DE MODULACION (Baudios).

Se denomina velocidad de modulación, a la inversa de la medida del intervalo de tiempo nominal más corto, entre dos instantes significativos sucesivos de la señal modulada. También se suele definir como “la inversa del tiempo que dura el elemento más corte de señal que se utiliza para crear un pulso”.

La velocidad de modulación se mide en Baudios, también se suele llamar velocidad de señalización. Esta velocidad está relacionada con la “línea de transmisión”. Se usa en las transmisiones asincrónicas.

Hay que diferenciar entre la razón de datos (bits por unidad de tiempo) y la velocidad de modulación (elementos de señal por unidad de tiempo). Cuanto mejor sea el sistema de codificación, mayor velocidad de modulación se podrá obtener.

2.2 Transmisión de datos

La transmisión de datos, la transmisión digital o de las comunicaciones digitales es la transferencia física de datos (un flujo de bits digitales) en un punto-a-punto o punto-a-medio de transmisión multipunto. Ejemplos de estos medios de comunicación son los cables de cobre, fibra óptica, los medios de comunicación inalámbrica, y los medios de comunicación de almacenamiento. Los datos se representa a menudo como un electro-señal magnética, como una señal de tensión eléctrica, una de las ondas radioeléctricas, o de la señal de microondas o una infra-señal roja.

Si bien las comunicaciones analógicas es la transferencia de variar continuamente la señal de la información, las comunicaciones digitales es la transferencia de mensajes discretos. Los mensajes son representados por una secuencia de pulsos por medio de un código de línea (de transmisión de banda base), o por un conjunto limitado de variar continuamente formas de onda (de transmisión de banda de paso), utilizando un método de modulación digital. Según la definición más común de la señal digital, tanto en banda base y las señales de banda de paso que representa poco corrientes se consideran como la transmisión digital, mientras que una definición única alternativa considera la señal de banda base como digital, y la transmisión de banda de paso como una forma de digital a analógico conversión.

Los datos transmitidos mensajes pueden ser digitales procedentes de una fuente de datos, por ejemplo, un ordenador o un teclado También puede ser una señal analógica, como una llamada telefónica o una señal de video, digitalizados en un flujo de bits, por ejemplo, mediante modulación por impulsos codificados (PCM) o más avanzado fuente de codificación (compresión de datos) a los regímenes. Esta fuente de codificación y decodificación se lleva a cabo por equipos de codec.

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2.2.1MODOS DE TRANSMISION:SIMPLEX, HALF-DUPLEX Y FULL-DUPLEX.

Según el sentido de la transmisión podemos encontrarnos con tres tipos diferentes:

Simplex:

La transmisión simplex (sx) o unidireccional es aquella que ocurre en una dirección solamente, deshabilitando al receptor de responder al transmisor. Normalmente la transmisión simplex no se utiliza donde se requiere interacción humano-máquina. Este modo de transmisión permite que la información discurra en un solo sentido y de forma permanente.

Ejemplos de transmisión simplex son:

La radiodifusión (broadcast) de TV y radio, el paging unidireccional, etc.

Half Duplex.

La transmisión half-duplex (hdx) permite transmitir en ambas direcciones; sin embargo, la transmisión puede ocurrir solamente en una dirección a la vez. Tanto transmisor y receptor comparten una sola frecuencia.

Un ejemplo típico de half-duplex es el radio de banda civil (CB) donde el operador puede transmitir o recibir, pero no puede realizar ambas funciones simultáneamente por el mismo canal. Cuando el operador ha completado la transmisión, la otra parte debe ser avisada que puede empezar a transmitir, como por ejemplo diciendo “cambio”.

Full Duplex.

La transmisión full-duplex (fdx) permite transmitir en ambas direcciones, pero simultáneamente por el mismo canal. Existen dos frecuencias una para transmitir y otra para recibir.

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.

Ejemplos de este tipo abundan en el terreno de las telecomunicaciones, el caso más típico es la telefonía, donde el transmisor y el receptor se comunican simultáneamente utilizando el mismo canal, pero usando dos frecuencias.

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2.2.2 TIPOS DE TRANSMISION: TRANSMISION SERIE, TRANSMISION PARALELA.

EN SERIE

En las telecomunicaciones, la transmisión en serie es la transmisión secuencial de elementos de señalización de un grupo que representa un personaje o de otra entidad de los datos. Las transmisiones digitales de serie son los bits enviados a través de un solo cable, la frecuencia o del camino óptico de forma secuencial.

Dado que requiere el procesamiento de señales menos y menos posibilidades de error de transmisión en paralelo, la tasa de transferencia de cada camino individual puede ser más rápido. Esto se puede utilizar en distancias más largas como un dígito o bit de paridad puede ser enviado a lo largo de ella fácilmente.

La transmisión en modo serie posee las siguientes características:

• En este caso, se envían un bit detrás de otro, hasta completar cada carácter.

• Este modo de transmisión es el típico de los sistemas tele-informáticos.• En muchas ocasiones, las señales que son transmitidas por los vínculos

de telecomunicaciones, al llegar a los equipos informáticos deben pasar al modo paralelo y viceversa. Este proceso de transformación se denomina deserialización y serialización, respectivamente.

• La secuencia de los bits transmitidos se efectúa siempre al revés de cómo se escriben las cifras en el sistema de numeración binario. Cuando se transmite con bit de paridad, éste se transmite siempre en último término.

La transmisión en modo serie tiene dos procedimientos diferentes, el denominado asincrónico y el sincrónico.

En el procedimiento asincrónico, cada carácter a ser transmitido es delimitado por un bit denominado de cabecera o de arranque, y uno o dos bits denominados de terminación o de parada. El bit de arranque tiene funciones de sincronización de los relojes del transmisor y del receptor. El bit o bits de parada, se usan para separar un carácter del siguiente.

En el procedimiento sincrónico, existen dos relojes uno en el receptor y otro en el transmisor. La información útil es transmitida entre dos grupos, denominados genéricamente delimitadores.

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• Los n bits que componen un carácter se transmiten en n ciclos de 1 byte cada uno.

• Los bits que forman el carácter se envían secuencialmente.• La llegada de información en serie ha de transformarse en paralelo.• La secuencia de los bits transmitidos es desde el menos significativo al

más significativo.

EN PARELELA

En las telecomunicaciones, la transmisión paralela es la transmisión simultánea de los elementos de la señal de un carácter o de otra entidad de los datos. En las comunicaciones digitales, la transmisión en paralelo es la transmisión simultánea de elementos de señalización relacionadas con más de dos o más caminos separados.

Múltiples cables eléctricos se utilizan, que pueden transmitir varios bits de forma simultánea, lo que permite una mayor transferencia de datos que se puede lograr con la transmisión en serie. Este método se usa internamente en la computadora, por ejemplo los buses internos, externos y, a veces por cosas tales como impresoras, el principal problema con esto es "sesgado", porque los cables de transmisión de datos paralela tienen propiedades ligeramente diferente (no intencional) por lo que algunas bits pueden llegar antes que otros, que pueden dañar el mensaje.

Sin embargo, en paralelo cable eléctrico la transmisión de datos es por lo tanto menos fiables para las largas distancias ya que las transmisiones de corrupción es mucho más probable.

La transmisión en modo paralelo posee las siguientes características:

• Este modo es que se usa en los ordenadores para realizar la transferencia interna de los datos.

• En estos casos se transmite cada conjunto de n bits, seguido por un espacio de tiempo y luego nuevamente otro conjunto de n bits, y así sucesivamente.

• En la transmisión en paralelo se pueden usar dos formas de transmisión distintas. Una es disponer de n líneas diferentes a razón de una por bit a

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transmitir: la otra, es usar una única línea, pero enviando cada bit mediante un procedimiento técnico que se denomina multiplicación.

• Cuando se usa la transmisión en paralelo, se emplean generalmente altas velocidades, dado que esa es precisamente, una de sus características más importantes: enviar más bits en menor tiempo posible. En estos casos las velocidades se miden en Bytes o caracteres por segundo.

• En general no se usa este tipo de transmisión, cuando las distancias superan las decenas de metros debido a que el tiempo de arribo de los bits difiere de una línea a otra, situación ésta que se agrava con el aumento de la distancia.

• Los n bits que componen un carácter o byte se transmiten simultáneamente en un solo ciclo de n bits.

• Se emplea internamente en los ordenadores.• Se transmiten n bytes, seguidos de una pausa y nuevamente n bytes.• Se pueden usar n líneas, por cada una se envía un bit, o una línea

multiplexada.• Es muy rápida.• Sólo se puede usar en distancias cortas, ya que la llegada de

información difiere de una línea a otra.

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2.2.3 TECNICAS DE TRANSMISION: TRANSMISION SÍNCRONICA Y ASÍNCRONICA.

SÍNCRONICA

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).

La transmisión síncrona no utiliza bits de inicio y fin, sino que sincroniza la velocidad de transmisión, tanto en la recepción y el envío final de la transmisión que utiliza las señales de reloj construido en cada componente. Un flujo continuo de datos se envía entre los dos nodos.

Debido a que no se arranque y parada bits de la tasa de transferencia de datos es más rápida aunque más se producirán errores, como los relojes finalmente salir de la sincronización, y el dispositivo receptor tendría el mal momento que había sido acordado en el Protocolo (informática) para de envío / recepción de datos, por lo que algunos octetos podría llegar a ser dañado (por la pérdida de bits).

Maneras de evitar este problema se incluyen la sincronización de nuevo de los relojes y el uso de los dígitos de control para garantizar el byte se interpreta correctamente y recibidos.

También llamada Transmisión Sincrónica. A todo el conjunto de bits y de datos se le denomina TRAMA.

Ventajas• Posee un alto rendimiento en la transmisión. • Los equipamientos son de tecnología más completa y de costos más

altos • Son aptos para transmisiones de altas velocidades (iguales o mayores a

1,200 baudios de velocidad de modulación).• El flujo de datos es más regular.

Ejemplo: Canal Telefónico.

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Características

Los bloques a ser transmitidos tienen un tamaño que oscila entre 128 y 1,024 bytes. La señal de sincronismo en el extremo fuente, puede ser generada por el equipo terminal de datos o por el módem. Cuando se transmiten bloques de 1,024 bytes y se usan no más de 10 bytes de cabecera y terminación, el rendimiento de transmisión supera el 99 por 100.

• La información de sincronismo se envía paralelamente a la señal de datos.

• Los datos se encuentran encerrados entre dos bloques denominados delimitadores. El bloque inicial permite que el reloj del receptor se sincronice con el del emisor.

• Los bloques transmitidos tienen un tamaño que oscila entre 128 y 1024 bytes.

• En las transmisiones orientadas a carácter previamente se envía un conjunto de caracteres de sincronismo (SYN). Al final se envía ETB.

• En la transmisión orientada a bit, el bloque es tratado como una secuencia de bits. Ni los datos ni la información de control se tratan como caracteres. Una secuencia de bits identifica el comienzo del bloque y el final.

• Tamaño del bloque: equilibrio entre la relación de la información de control y la de datos.

• En caso de error hay que retransmitir todo el bloque.• Apta para la transmisión a altas velocidades (iguales o mayores a 1200

bps).

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ASÍNCRONICA

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.

También se dice que se establece una relación asíncrona cuando no hay ninguna relación temporal entre la estación que transmite y la que recibe. Es decir, el ritmo de presentación de la información al destino no tiene por qué coincidir con el ritmo de presentación de la información por la fuente. En estas situaciones tampoco se necesita garantizar un ancho de banda determinado, suministrando solamente el que esté en ese momento disponible. Es un tipo de relación típica para la transmisión de datos.

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.

Partiendo desde la línea de transmisión en reposo, cuando tiene el nivel lógico 1, el emisor informa al receptor de que va a llegar un carácter, para ello antepone un bit de arranque (Start) con el valor lógico 0. Una vez que el bit Start llega al receptor este disparará un reloj interno y se quedará esperando por los sucesivos bits que contendrá la información del carácter transmitido por el emisor.

Una vez que el receptor recibe todos los bits de información se añadirá al menos un bit de parada (Stop) de nivel lógico 1, que repondrán en su estado inicial a la línea de datos, dejándola así preparada para la siguiente transmisión del siguiente carácter. Es usada en velocidades de modulación de hasta 1,200 baudios. El rendimiento se basa en el uso de un bit de arranque y dos de parada, en una señal que use código de 7 bits más uno de paridad (8 bits sobre 11 transmitidos) es del 72 por 100.

Ventajas y desventaja.

• En caso de errores se pierde siempre una cantidad pequeña de caracteres, pues éstos se sincronizan y se transmiten de uno en uno.

• Bajo rendimiento de transmisión, dada la proporción de bits útiles y de bits de sincronismo, que hay que transmitir por cada carácter.

• Es un procedimiento que permite el uso de equipamiento más económico y de tecnología menos sofisticada.

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• Se adecua más fácilmente en aplicaciones, donde el flujo transmitido es más irregular.

• Son especialmente aptos, cuando no se necesitan lograr altas velocidades.

Transmisión asíncrona utiliza de inicio y bits de parada para indicar el carácter poco comienzo ASCII realmente se transmiten a través de 10 bits, por ejemplo: A "0100 0001" se convertirá en "1 0100 0001 0".

El extra (o cero dependiendo de bit de paridad) al inicio y al final de la transmisión le dice al receptor primera vez que un personaje viene en segundo lugar, que el personaje ha terminado.

Este método de transmisión se utiliza cuando los datos se envían de forma intermitente en lugar de en una corriente sólida. En el ejemplo anterior el inicio y los bits de parada están en negrita. El inicio y los bits de parada deben ser de polaridad opuesta. Esto permite al receptor de reconocer cuando el segundo paquete de información se está enviando.

• Históricamente fue la primera en utilizarse.• No se obtienen grandes rendimientos.• Usada en velocidades de hasta 1200 bps.• En ambos extremos se necesitan relojes que funcionen a la misma

frecuencia.• Secuencia: bit de arranque, bits del carácter, señal de paridad y señal de

parada.• Se envía información de sincronismo a nivel de carácter.

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2.2.4 TIPOS DE CONEXION: PUNTO A PUNTO Y MULTIPUNTO.

La distribución geográfica de dispositivos terminales y la distancia entre cada dispositivo y el dispositivo al que se transmite son parámetros importantes que deben ser considerados cuando se desarrolla la configuración de una red. Los dos tipos de conexiones utilizados en redes son punto a punto y multipunto.

Las líneas de conexión que solo conectan dos puntos son punto a punto. Esta opción se conoce como punto (nodo) a punto, es decir se trasmite de un edificio a otro.

Conexión Punto a Punto, con una Red de Área Local Inalámbrica (WLAN)

Características de punto a punto:

• Se utiliza en redes de largo alcance WAN • Los algoritmos de encaminamiento suelen ser complejos, y el control de

errores se realiza en los nodos intermedios además de los extremos. • Las estaciones reciben sólo los mensajes que les entregan los nodos de la red.

Estos previamente identifican a la estación receptora a partir de la dirección de destino del mensaje.

• La conexión entre los nodos se puede realizar con uno o varios sistemas de transmisión de diferente velocidad, trabajando en paralelo.

• Los retardos se deben al tránsito de los mensajes a través de los nodos intermedios.

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• La conexión extremo a extremo se realiza a través de los nodos intermedios, por lo que depende de su fiabilidad.

• La seguridad es inherente a la propia estructura en malla de la red en la que cada nodo se conecta a dos o más nodos.

• Los costes del cableado dependen del número de enlaces entre las estaciones. Cada nodo tiene por lo menos dos interfaces.

Por ejemplo, una conexión de dos computadoras mediante fibra óptica o par trenzado (twisted pair).

Cuando dos o más localidades terminales comparten porciones de una línea común, la línea es multipunto. Aunque no es posible que dos dispositivos en una de estas líneas transmita al mismo tiempo, dos o más dispositivos pueden recibir un mensaje al mismo tiempo.

Esta opción se conoce como punto multipunto, en donde hay un equipo base o central y todos trasmiten a él, seria la solución para enlazar una matriz y sucursales. Bajo la legislación vigente en nuestro país esta solución solo se pueden implementar en instalaciones internas mas no en instalaciones externas.

Conexión Punto-Multipunto, con una Red de Área Local Inalámbrica (WLAN).

En algunos sistemas una dirección de difusión (broadcast) permite a todos los dispositivos conectados a la misma línea multipunto recibir un mensaje al mismo tiempo. Cuando se emplean líneas multipunto, se pueden reducir los costos globales puesto que porciones comunes de la línea son compartidos para uso de todos los dispositivos conectados a la línea. Para prevenir que los datos transmitidos de un dispositivo interfieran con los datos transmitidos por otro, se debe establecer una disciplina o control sobre el enlace.

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Cuando se diseña un red local de datos se pueden mezclar tanto líneas punto a punto como multipunto, y la transmisión se puede efectuar en modo simplex, half-duplex o full-duplex.

Por ejemplo, un cable que tiene varios dispositivos conectados al mismo medio de transmisión, como es el caso del cable coaxial.

Hay diferentes tipos de conexiones punto a multipunto:

• Estrella: Un host conectado a varias terminales remotas. • Bus: Un medio de comunicación común conectado a muchas estaciones

remotas. • Anillo: Todas las terminales conectadas a un mismo cable. Si una falla

hay problemas con todas. • Malla: Es el tipo de conexión utilizado en las centrales telefónicas. Todas

las terminales interconectadas entre sí.

2.3 Dispositivos para la transmisión de datos: EL MODEM

Un módem es un dispositivo que sirve para enviar una señal llamada portadora mediante otra señal de entrada llamada moduladora. Se han usado módems desde los años 60, principalmente debido a que la transmisión directa de las señales electrónicas inteligibles, a largas distancias, no es eficiente, por ejemplo, para transmitir señales de audio por el aire, se requerirían antenas de gran tamaño (del orden de cientos de metros) para su correcta recepción.

Es habitual encontrar en muchos módems de red conmutada la facilidad de respuesta y marcación automática, que les permiten conectarse cuando reciben una llamada de la RTPC (Red Telefónica Pública Conmutada) y proceder a la marcación de cualquier número previamente grabado por el usuario. Gracias a estas funciones se pueden realizar automáticamente todas las operaciones de establecimiento de la comunicación.

Frecuentemente las comunicaciones entre computadoras usan el sistema telefónico para por lo menos una parte del canal. Se necesita un dispositivo para traducir entre la línea telefónica de tipo análogo y la computadora que es digital. Tal dispositivo es el módem, palabra que viene de Modular /Desmodular que es lo que un módem hace. Modula una señal digital de la computadora, transformándola en una análoga, para poder mandar los datos a través de la línea telefónica. Después, para una señal entrante análoga, desmodula la señal convirtiéndola en una digital.

Pese a que son bastante pequeños, los módems son dispositivos muy complejos. Hay demasiados comandos, protocolos y opciones de configuración disponibles. Una vez que establezca un módem funcionando bien por primera vez, no se tendrá después que lidiar mucho con él.

Hay factores importantes para seleccionar un modem por ejemplo:• Velocidad de transmisión.

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• Interfase digital entre el módem y la terminal o computadora central (EIA, CCITT, etc).

• Protocolo de línea disponible (Half-Duplex, Full-Duplex, Multidrop). • Modo de transmisión (síncrono o asíncrono). • Tipo de línea telefónica donde se instalará el módem (conmutada/privada). • Estándar (Bell o CCITT).

2.3.1 Estándares utilizados por los MODEM

Los módems, al igual que cualquier dispositivo que pueda conectarse a la red telefónica, deben ajustarse a las normas establecidas por la compañía prestataria del servicio. Además, para que la comunicación sea posible una vez conseguido el acceso, deben compartir un protocolo de comunicación.

• 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

V.22. Proporciona 1200 bits por segundo a 600 baudios (cambios de estado por segundo).

V.22bis. El primer estándar mundial verdadero, permite 2400 bits por segundo a 600 baudios.

V.32. Proporciona 4800 y 9600 bits por segundo a 2400 baudios.

V.32bis. Proporciona 14,400 bits por segundo o baja a 12,000, 9600, 7200, y 4800 bits por segundo.

V.32terbo.. Proporciona 19,200 bits por segundo o baja a 12,000, 9600, 7200, y

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4800 bits por segundo; puede operar a mayores tasas de transmisión de datos con compresión, no fue estándar de CCITT/ITU.

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.

V.34bis. Proporciona hasta 33,600 bits por segundo o baja a tasas de transferencia de 31,200 o V.34.

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.

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.

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.

Normas Bell

Las comunicaciones entre ordenadores se desarrollaron principalmente en USA, donde la compañía que mantuvo durante mucho tiempo el monopolio del servicio telefónico fue la Bell Telephon Co. Debido a las leyes USA anti-monopolio fue dividida en 1984; quedando una compañía principal AT&T y otras siete operadoras regionales, pero en su tiempo de esplendor estableció normas que marcaron la pauta de las comunicaciones. Hoy son obsoletas, pero todavía se utilizan en USA normas "compatibles Bell", de las que dos son las más importantes y de las que probablemente oirá hablar:

• Bell 103: El primer estándar para comunicaciones por módem; funcionaba a 300 baudios con un sistema de modulación FSK ("Frequency Shift Keying"). Debido al método de codificación empleado es el único modo en el que coinciden la velocidad en Baudios con la de transmisión de datos.

• Bell 212A: El segundo estándar para comunicaciones por módem; funcionaba a 600 baudios con un sistema de modulación PSK ("Phase Shift Keying"), lo que le permite transportar 1200 bps.Bell System.

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Tipo de Módem

Velocidad máxima de Datos

Técnica de Transmisión

Técnica de Modulación

Modo de Transmisión

Uso de Línea

103A,E 300 Asíncrono FSK Half, Full Conmutada

103F 300 Asíncrono FSK Half, Full Privada

201B 2400 síncrono PSK Half, Full Privada

201C 2400 síncrono PSK Half, Full Conmutada

202C 1200 asíncrono FSK Half Conmutada

202S 1200 asíncrono FSK Half Conmutada

202D/R 1800 asíncrono FSK Half, Full Privada

202T 1800 asíncrono FSK Half, Full Privada

208A 4800 síncrono PSK Half, Full Privada

208B 4800 síncrono PSK Half Conmutada

209A 9600 síncrono QAM Full Privada

212 0-300 asíncrono FSK Half, Full Conmutada

1200 asíncrono/ síncrono

PSK Half, Full Conmutada

Normas CCITT

A medida que las comunicaciones internacionales (telefráficas y telefónicas) fueron adquiriendo importancia, las operadoras debieron armonizar sus estándares, por lo que se creó al efecto el CCITT ("Comite Consultatif International de Telegraphie et de Telephonie"), también conocido como ITU ("International Telecommunications Union").

La ITU/CCITT ha dictado decenas de normas que son estándar en todo el mundo, incluyendo los Estados Unidos de América. Estas normas se identifican por la letra V seguida de un punto y un número, por ejemplo V.32, y se refieren virtualmente a todos los aspectos de las comunicaciones telefónicas, incluyendo las de módem.

Tipo de Módem

Velocidad máxima de Datos

Técnica de Transmisión

Técnica de Modulación

Modo de Transmisión

Uso de Línea

V.21 300 asíncrono FSK Half, Full Conmutada

V.22 600 asíncrono PSK Half, Full Conmutada/ Privada

1200 asíncrono/ síncrono

PSK Half, Full Conmutada/ Privada

V.22 bis 2400 asíncrono QAM Half, Full Conmutada

V.23 600 asíncrono/ síncrono

FSK Half, Full Conmutada

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1200 asíncrono/ síncrono

FSK Half, Full Conmutada

V.26 2400 síncrono PSK Half, Full Privada

1200 síncrono PSK Half Conmutada

V.26 bis 2400 síncrono PSK Half Conmutada

V.26 ter 2400 síncrono PSK Half, Full Conmutada

V.27 4800 síncrono PSK V.29 9600 síncrono QAM Half, Full Privada

V.32 9600 síncrono TCM/QAM Half, Full Conmutada

V.32 bis 14,400 sincr/asinc TCM/QAM Half, Full Privada

V.42 9,600 sincr/asinc TCM/QAM Half, Full Privada

V.34 28,800 sincr/asinc TCM/QAM Half, Full Conmutada

V.90 56,800 sincr/asinc ----- Half, Full Conmutada

V.42 Cualquiera Corrección de error

V.42bis Cualquiera Compresión de Datos

NORMAS MNP

Las normas MNP ("Microcom Networking Protocol") de comunicación telefónica se refieren a protocolos de corrección de errores y compresión de datos, en los demás aspectos se apoyan en los estándares ITU/CCITT.

Se componen de 9 clases señaladas por números y organizadas jerárquicamente, de forma que una clase n engloba las anteriores. Por ejemplo, un dispositivo que cumpla el estándar MNP clase 3 garantiza el cumplimiento de las clases 2 y 1.

Los Faxes suelen aceptar las clases 1 y 2; los módems actuales (x56) generalmente aceptan hasta la clase 5 o 6.

• Clase 1: Utiliza un método half-duplex en el que la comunicación se realiza alternativamente en cada sentido (de forma no simultanea); es un método de corrección de errores en desuso.

• Clase 2: Es un método de corrección de errores que utiliza comunicación full-duplex (la comunicación se establece en ambos sentidos de forma simultanea). Este método proporciona comunicaciones un 80% más rápidas que sin corrección.

• Clase 3: Protocolo de corrección de errores en el que el módem emisor elimina los bits de inicio y parada antes del envío; estos son añadidos por el módem receptor antes de pasarlo a la UART. Debido a la menor cantidad de bits transferidos se consiguen mejoras del orden del 8% en velocidad, especialmente si se transfieren grandes ficheros de datos.

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• Clase 4: Es un método que combina una ligera compresión de datos y corrección de errores mediante una técnica de ensamblaje de paquetes variable ("Adaptive packet assembly). Si la línea es de buena calidad y relativamente libre de errores, el módem transmisor transmite muchos paquetes antes de solicitar un reconocimiento ("Acknowledge"); en cambio, si la línea es ruidosa se transmiten menos, lo que hace que las repeticiones sean más pequeñas. Este método es del orden del 20% más rápido que sin compresión/corrección. La mayoría de los módems actuales lo soportan.

• Clase 5: Es un protocolo de compresión de datos basado en el método clásico de detección de datos repetitivos y su sustitución por menos bits en el módem emisor antes de su envío; por su parte el módem receptor realiza la sustitución inversa. El aumento de velocidad se basa en la menor cantidad de bits enviados, aunque naturalmente la tasa de compresión alcanzada depende de la naturaleza de los datos, pudiendo llegar hasta el 50%. Esto permite que, por ejemplo, un módem de 2.400 baudios pueda alcanzar velocidades equivalentes a 4.800. Sin embargo ha sido sobrepasado por el algoritmo de compresión BTLZ del estándar CCITT V.42bis.

• Clase 6: Utiliza un método denominado negociación universal de enlace ("Universal link negotiation"); el módem que inicia la transmisión comienza a baja velocidad para ir aumentándola en la medida en que lo permitan las velocidades de ambos interlocutores, hasta el punto en que se alcance la mejor tasa de intercambio.

• Clase 7: Este protocolo utiliza un sistema de compresión de datos basado en el método de codificación de Huffman [1], mucho más potente que el utilizado en la clase 5. Consigue incrementos de la velocidad neta de transferencia hasta del triple en relación con la transmisión sin compresión, sin embargo también es considerado inferior al V.42bis de la ITU.

• Clase 9: Este método utiliza cierta compresión basada en la eliminación de bits de paridad, inicio, parada, etc. por parte del módem emisor; estos bits son restituidos automáticamente por el receptor antes de entregarlos a la UART. También mejora el mecanismo de corrección de errores reenviando solo los datos defectuosos en vez del paquete completo.

• Clase 10: Es una versión mejorada del sistema de ensamblaje de paquetes utilizado en la clase 4, denominada mejora de canales adversos ("Adverse channel enhancement"); utiliza un ajuste simultáneo del número de paquetes y velocidad de transmisión utilizada a fin de conseguir la mejor tasa neta de transferencia. Está optimizado para su uso en telefonía celular.

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Algunas velocidades tienen más de un estándar y viceversa. Esto es por el hecho de la ausencia o presencia de verificación de error o características de compresión de datos. Por ejemplo, V.42 designa corrección de error en la forma de protocolos LAPM y MNP 1-4 (V.42 puede operar en todas las velocidades mayores a 1200 bps).

2.4 Multiplexación (muchas señales en una)

En telecomunicaciones y redes informáticas, la multiplexación (también conocido como Muxing) es un proceso donde la multiplicidad de las señales de mensaje analógico o digital flujos de datos se combinan en una sola señal en un medio compartido. El objetivo es compartir un recurso caro. Por ejemplo, en telecomunicaciones, varias llamadas telefónicas pueden ser transferida mediante un cable. Se originó en la telegrafía, y ahora se aplica ampliamente en las comunicaciones.

La señal multiplexada se transmite por un canal de comunicación, que puede ser un medio de transmisión física. La multiplexación divide la capacidad del canal de bajo nivel de comunicación en varios canales de alto nivel lógico, uno para cada mensaje o señal de flujo de datos a transferir. Un proceso inverso, conocido como demultiplexing, puede extraer los canales originales en el lado receptor.

Un dispositivo que realiza la multiplexación se denomina un multiplexor (MUX), y un dispositivo que realiza el proceso inverso se llama un desmultiplexor (OP).

La multiplexación se refiere a la habilidad para transmitir datos que provienen de diversos pares de aparatos (transmisores y receptores) denominados canales de baja velocidad en un medio físico único (denominado canal de alta velocidad).

Un multiplexor es el dispositivo de multiplexado que combina las señales de los transmisores y las envía a través de un canal de alta velocidad. Un desmultiplexor es el dispositivo de multiplexado a través del cual los receptores se conectan al canal de alta velocidad.

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2.4.1 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA. (UN ESQUEMA ANALÓGICO FMD)

La multiplexación por división en frecuencia es una técnica que consiste en dividir mediante filtros el espectro de frecuencias del canal de transmisión y desplazar la señal a transmitir dentro del margen del espectro correspondiente mediante modulaciones, de tal forma que cada usuario tiene posesión exclusiva de su banda de frecuencias (llamadas subcanales).

En el extremo de la línea, el multiplexor encargado de recibir los datos realiza la demodulación la señal, obteniendo separadamente cada uno de los subcanales. Esta operación se realiza de manera transparente a los usuarios de la línea. Se emplea este tipo de multiplexación para usuarios telefónicos, radio, TV que requieren el uso continúo del canal.

Este proceso es posible cuando la anchura de banda del medio de transmisión excede de la anchura de banda de las señales a transmitir. Se pueden transmitir varias señales simultáneamente si cada una se modula con una portadora de frecuencia diferente, y las frecuencias de las portadoras están lo suficientemente separadas como para que no se produzcan interferencias. Cada subcanal se separa por unas bandas de guarda para prevenir posibles interferencias por solapamiento.

La señal que se transmite a través del medio es analógica, aunque las señales de entrada pueden ser analógicas o digitales. En el primer caso se utilizan las modulaciones AM, FM y PM para producir una señal analógica centrada en la frecuencia deseada. En el caso de señales digitales se utilizan ASK, FSK, PSK y DPSK.

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En el extremo receptor, la señal compuesta se pasa a través de filtros, cada uno centrado en una de las diferentes portadoras. De este modo la señal se divide otra vez y cada componente se demodula para recuperar la señal.

La técnica de MDF presenta cierto grado de normalización. Una norma de gran uso es la correspondiente a 12 canales de voz, cada uno de 4.000 Hz (3.100 para el usuario y el resto para la banda de guarda) multiplexado en la banda de 60-108 Khz. A esta unidad se le llama grupo. Muchos proveedores de servicios portadores ofrecen a sus clientes una línea alquilada de 48 a 56 Kbps, basada en un grupo.

Se pueden multiplexar cinco grupos (60 canales de voz) para formar un supergrupo. La siguiente unidad es el grupo maestro, que está constituido por cinco supergrupos (de acuerdo con las normas del UIT) o por diez grupos (de acuerdo a Bell System).

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 siguiente figura se representa, de forma muy esquematizada, un conjunto multiplexor-desmultiplexor 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).

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Circuito simplificado del conjunto multiplexor-demultiplexor analógico

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 desmoduladores 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.

Características:• Tecnología más antigua.• Ejemplo más clásico: Radiodifusión en AM. Cada emisora (canal) emite

en una parte del espectro, con separación suficiente para evitar interferencias.

• Esquemas de FDM recomendados por ITU para transmisión de canales telefónicos

• Una norma:

12 canales de voz de 4000 Hz multiplexados en la banda de 60 a 108 KHz: grupo de canales.

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5 grupos (60 canales de voz) ⇒ supergrupo de 312 a 552 KHz. 10 supergrupos ⇒ grupo maestro (312 a 312+2400 KHz) con 600

canales de voz.

2.4.2 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO. (UN ESQUEMA DIGITAL TMD Y STDM).

TDM

La multiplexación por división de tiempo es una técnica para compartir un canal de transmisión entre varios usuarios. Consiste en asignar a cada usuario, durante unas determinadas "ranuras de tiempo", la totalidad del ancho de banda disponible.

Esto se logra organizando el mensaje de salida en unidades de información llamadas tramas, y asignando intervalos de tiempo fijos dentro de la trama a cada canal de entrada. De esta forma, el primer canal de la trama corresponde a la primera comunicación, el segundo a la segunda, y así sucesivamente, hasta que el n-esimo más uno vuelva a corresponder a la primera. El uso de esta técnica es posible cuando la tasa de los datos del medio de transmisión excede de la tasa de las señales digitales a transmitir.

El multiplexor por división en el tiempo muestrea, o explora, cíclicamente las señales de entrada (datos de entrada) de los diferentes usuarios, y transmite las tramas a través de una única línea de comunicación de alta velocidad.

Los MDT son dispositivos de señal discreta y no pueden aceptar datos analógicos directamente, sino desmodulados mediante un módem. Los MDT funcionan a nivel de bit o a nivel de carácter. En un MDT a nivel de bit, cada

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trama contiene un bit de cada dispositivo explorado. El MDT de caracteres manda un carácter en cada canal de la trama.

El segundo es generalmente más eficiente, dado que requiere menos bits de control que un MDT de bit. La operación de muestreo debe ser lo suficientemente rápida, de forma que cada buffer sea vaciado antes de que lleguen nuevos datos.

Los sistemas MIC, sistema de codificación digital, utilizan la técnica MDT para cubrir la capacidad de los medios de transmisión. La ley de formación de los sucesivos órdenes de multiplexación responde a normalizaciones de carácter internacional, con vista a facilitar las conexiones entre diversos países y la compatibilidad entre equipos procedentes de distintos fabricantes.

El UIT/UIT recomienda, como primer escalón de la jerarquía de multiplexación por división en el tiempo, 24 ó 32 (30 + 2) canales telefónicos, sistemas utilizados en Estados Unidos y Japón el primero y en Europa, el segundo.

Según la recomendación G-732 del UIT, el sistema MIC primario europeo multiplexa a nivel de muestra 30 canales de voz, además de un canal de alineación y otro de señalización, formando una trama de 256 bits (32 canales, una muestra por canal y 8 bits por muestra) a una frecuencia de 8 Khz (doble ancho de banda que el canal telefónico), de lo que resulta una velocidad de 2.048 kbps.

En los equipos múltiplex MIC secundario, terciario, etc., se lleva a cabo una multiplexación en el tiempo (MDT) por entrelazado de impulsos (bit a bit) a diferencia de los equipos MIC primarios.

El UIT ha recomendado cuatro jerarquías de multiplexación para equipos MIC. El equipo múltiplex digital que combina las señales de salida de cuatro equipos múltiplex primarios MIC se denomina equipo múltiplex digital de

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segundo orden. Los equipos múltiplex digitales de tercer orden combinarían las señales de salida de cuatro equipos múltiplex de segundo orden, etc.

Así, el segundo nivel de multiplexación acepta cuatro señales digitales a 2.048 kbps para formar una señal a 8.448 kbps. El tercer nivel agrupa cuatro señales de 8.448 kbps en una de 34.368 kbps. El cuarto nivel agrupa cuatro señales de nivel tres en una señal de 13.9264 kbps. Por último, en la misma proporción, el quinto nivel produce una señal de 565 Mbps.

Características:

• Consiste en dividir el tiempo de transmisión de una secuencia de datos transmitida por un único canal de comunicación, en subcanales de comunicación independientes. A cada subcanal se le asigna un segmento de tiempo.

• En el canal de transmisión se crean ranuras de tiempo.• Cada subcanal recibe datos de un equipo terminal de datos distinto,

generándose una trama con los datos aportados por los diferentes subcanales.

• Para determinar el ancho de banda necesario para multiplexar 30 canales de voz:

Necesario muestrear cada 1/8000=125ms 8 bits por muestra ⇒ ancho de banda por canal: 8/125=64 Kbps Para 32 canales: 32·64 Kbps=2,048 Mbps

• Al aumentar el número de líneas multiplexadas, aumenta el ancho de banda.

• Generador de tramas: Puede ser de entramado de bit o de carácter.• Esquemas de TDM recomendados por ITU.

Portadora E1: Portadora PCM a 2,048 Mbps.

Modelo europeo. 32 canales de 8 bits.

30 de los canales para información en el marco básico. de 125 ms/muestra.

1 para señalización 1 para sincronismo

Jerarquía: E2=4·E1, E3=4·E2…

Portadora T1: Portadora PCM a 1,544 Mbps.

Modelo americano. 24 canales de datos de 7+1 bits más un bit adicional de

sincronismo. Jerarquía: T2=4·T1, pero T3=6·T2 y T4=7·T3.

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STDM

Multiplexaje Estadistico por División de Tiempo usa inteligentes dispositivos que son capaces de identificar cuando un terminal esta libre. Ello le permite arreglar o acomodar ranuras de tiempo únicamente a líneas que lo requieran

Esto significa que mas líneas pueden ser conectadas a un medio de trasmisión porque este dispositivo estadísticamente compensa los tiempos normales libres dentro de las líneas de comunicaciones de datos.

Novísimas unidades STDM proveen capacidades de compresión de datos, prioridad de líneas, líneas de velocidad mezclada, anfitrión de puerto compartido, puerto de control de red, detección de velocidad automática y mucho mas.

La Multiplexación Estadística, también llamada Estadística Multiplexación por División del Tiempo (STDM), o Multiplexación por División del Tiempo Asincrónica (ATDM), opera similar a TDM, excepto que esta asigna dinámicamente los Time Slots solamente para los usuarios que necesitan transmitir datos.

La eficiencia puede alcanzar una relación de 4:1 con respecto al normal TDM, debido a que no desperdicia el tiempo de silencio que normalmente existe en una conversación telefónica o de transmisión de data. Pero esta relación de ganancia va a estar definida por el burst trafic o trafico pico, el cual desmejorara la eficiencia de este tipo de Multiplexores.

Otro tipo de Multiplexación Estadística es Multiplexación Estadística de Paquetes (SPM), la cual es una combinación de la conmutación de paquetes X.25 con la multiplexación estadística del STDM. El SPM opera similar a el STDM, con la diferencia en que esta no puede transmitir efectivamente información sensitiva a retardo tales como vídeo y voz.

Un ejemplo de Multiplexación por Dirección es mostrado en la siguiente figura, donde diferentes canales son multiplexados dependiendo de la dirección a que pertenecen así como la velocidad en que son transmitidas.

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Multiplexación Estadística por División del Tiempo (STDM).

2.4.3 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE CÓDIGO. (CDM)

Multiplexación por división de código (MDL) es una técnica en la que cada canal transmite sus bits como un canal codificado-secuencia específica de pulsos. Esta transmisión codificada normalmente se lleva a cabo mediante la transmisión de un momento único de la serie a cargo de pulsos cortos, que se colocan dentro de los tiempos de chips en el plazo más amplio de bits.

Todos los canales, cada uno con un código diferente, puede ser transmitida sobre la misma fibra y de forma asincrónica desmultiplexada. Otros utilizan ampliamente las técnicas de acceso múltiple son Time Division Multiple Access (TDMA) y Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA).

Code Division Multiplex técnicas se utilizan como una tecnología de acceso, es decir, Code Division Multiple Access (CDMA), en Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) para la tercera generación (3G) de comunicaciones móviles identificados por la UIT. Otra aplicación importante de la CDMA es el Sistema de Posicionamiento Global (GPS).

Sin embargo, el término acceso múltiple por división de código (CDMA) también se usa ampliamente para referirse a un grupo de implementaciones específicas de CDMA definidos por Qualcomm para el uso de la telefonía celular digital, que incluyen IS-95 y IS-2000. Los dos diferentes usos de este término puede ser confuso. En realidad, CDMA (el estándar de Qualcomm) y UMTS han estado compitiendo para su aprobación en muchos mercados.

CDMA se basa en la separación del espectro, que en los medios de la transmisión digital es cuando la señal ocupa una banda de frecuencia que sea considerablemente más amplia que el mínimo requerido para la transmisión de datos por otras técnicas

Los usuarios comparten la misma banda de frecuencia y cada señal es identificada por un código especial, que actúa como una clave reconocida por el transmisor y el receptor. La señal recibida es la suma de todas las señales "combinadas", y cada receptor debe clasificar e identificar las señales que le

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corresponden de las demás señales. Para hacer esto utiliza un código que corresponde con el código transmitido.

La primera operación implica encontrar del código correcto, y así sincronizar el código local con el código entrante. Una vez ha ocurrido la sincronización, la correlación del código local y del código entrante permite a la información apropiada ser extraída y las otras señales ser rechazadas.

También permite que dos señales idénticas que vienen de diversas fuentes, sean desmoduladas y combinadas, de modo tal que se mejore la calidad de la conexión, por lo que es también una ventaja el uso simultáneo de varios satélites (diversidad). Igualmente, una de las principales características de la tecnología CDMA es que hace prácticamente imposible que sea objeto de interferencias e interceptaciones, ofreciendo gran seguridad en las comunicaciones.

Los códigos usados para el esparcimiento tienen valores pequeños de correlación y son únicos para cada usuario. Esta es la razón por la que el receptor que tiene conocimiento del código de un determinado transmisor, es capaz de seleccionar la señal deseada.

CDMA de sistemas proveen operadores y suscriptores con ventajas importantes sobre TDMA analógico y convencional. Las ventajas principales de CDMA son como se indica a continuación:

• Resiste la interferencia intencional y no intencional, una cualidad muy importante cuando se transmite en áreas congestionadas.

• Tiene la habilidad de eliminar o atenuar el efecto de la propagación multicamino, la cual es un gran obstáculo en las comunicaciones urbanas.

• Puede compartir la misma banda de frecuencia (como un traslapamiento) con otros usuarios, debido a su similitud con una señal de ruido.

• Operación limitada de interferencia, en cualquier situación todo el ancho de banda es usado.

• Privacidad debido a los códigos aleatorios desconocidos, los códigos aplicados con - en principio - desconocidos para un usuario no deseado.

• Posibilidad de acceso aleatorio, los usuarios pueden iniciar su transmisión a cualquier instante de tiempo.

• Los sistemas basados en CDMA presentan una reducción de la potencia de transmisión incrementando la vida de las baterías y reduciendo el tamaño de los transmisores y receptores.

CDMA se basa en la tecnología de espectro difuso o espectro disperso, se emplea en comunicaciones inalámbricas, es basada en el uso de distintas codificaciones para cada canal, cada usuario emplea un código de transmisión distinta y única para modular su señal.

Las ventajas del CDMA son la resistencia a la interferencia internacional y no internacional, atenúa el efecto de propagación multicamino, comparte la

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misma banda de frecuencia con otros usuarios, operación limitada de interferencia.

Puede ser CDMA Síncrono mediante códigos ortogonales y CDMA Asíncrono mediante secuencias pseudo aleatorias.

2.4.4 MULTIPLEXACIÓN POR LONGITUDES DE ONDA. (WDM)

Esta técnica se da sobre todo en fibra óptica. Consiste en multiplexar varias señales portadoras ópticas en una misma fibra usando las distintas longitudes de onda del láser que las lleva. Esto aumenta la capacidad y permite comunicación bidireccional en un hilo de fibra.

Características técnicas de WDM

Los sistemas de comunicación que utilizan como medio de transmisión una fibra óptica se basan en inyectar en un extremo de la misma la señal a transmitir (previamente la señal eléctrica procedente del emisor se ha convertido en óptica mediante un LED o Láser y ha modulado una portadora) que llega al extremo receptor, atenuada y, probablemente con alguna distorsión debido a la dispersión cromática propia de la fibra, donde se recibe en un fotodetector, es decodificada y convertida en eléctrica para su lectura por el receptor.

El tipo de modulación y/o codificación que se emplea con los sistemas de fibra óptica depende de una serie de factores, y algunas fuentes de luz se adaptan mejor a unos tipos que a otros. Así, LED, con un amplio espectro en el haz luminoso, admiten muy bien la modulación en intensidad, mientras que el láser -un haz de luz coherente adapta mejor a la modulación en frecuencia y en fase.

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Los dos métodos tradicionales para la multiplexación de señales en un sistema de fibra óptica que utiliza luz coherente (láser) han sido TDM (Time Division Multiplexing) y FDM (Frequency Division Multiplexing), al que se viene a aWDM. Al contrario que las otras WDM suministra cada señal en una frecuencia láser diferente, de tal manera que puede ser filtrada ópticamente en el receptor.

En distancias cortas, como es en el entorno de una oficina, la atenuación de la fibra (mínima para una longitud de onda de 1,55 (mm) y la dispersión (mínima para 1,3 (mm) no presenta un gran problema, pero a distancias mayores, como las que se requieren en los enlaces de comunicaciones a larga distancia, realmente lo es y se requiere el uso de amplificadores/repetidores que regeneren la señal cada cierta distancia.

Por ejemplo; en los cables trasatlánticos se colocan repetidores cada 75 km que, primero, convierten la señal óptica degradada en eléctrica, la amplifican y la vuelven a convertir en óptica mediante un diodo láser, para inyectarla de fibra óptica, todo un proceso complejo y que introduce retardos debido a los dispositivos electrónicos por los que ha de pasar la señal.

Este inconveniente se evitaría si todo el camino pudiese ser óptico (all-optical), algo que ya es posible gracias a los resultados obtenidos, hace ya más de una década, por investigadores de la Universidad de Southampton, que descubrieron la manera de amplificar una señal óptica en una longitud de onda de 1,55 mm haciéndola pasar por una fibra de 3 metros de longitud dopada con iones erbio e inyectando en ella una luz de láser a 650 mm (fenómeno que se conoce como bombeo o pumping).

Los iones de erbio, que reciben la energía del láser, se excitan cediendo su energía mediante un proceso de emisión estimulada, lo que proporciona la amplificación de la señal, consiguiéndose de esta manera hasta 125 dB de ganancia. Dependiendo de la distancia y del tipo de fibra se pueden requerir amplificadores ó unir dos sistemas WDM, que son las piezas clave en esta tecnología.

Los sistemas amplificadores comerciales actuales (EDFA/ Erbium Doped Fiber Amplifier) utilizan, típicamente, un láser con una longitud de onda de 980 o 1.480 mm, (en lugar de los 650 mm de las primeras pruebas de laboratorio y la inyección de la radiación diodo láser DFB) en el núcleo de la fibra se hace mediante un acoplador dicróico (beam -splitter), viajando ambas señales juntas por el núcleo, necesitándose muy poca potencia debido a las reducidas dimensiones de éste, pero que ha de ser bombeado a lo largo de toda él para evitar resonancias debido a la absorción por átomos de erbio no excitados.

Cada receptor lleva un filtro óptico constituido por dos espejos que forman una cavidad resonante (DBR) en la que se puede seleccionar la longitud de onda, lo que sirve para sintonizarlo con la frecuencia que se desea separar.

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Aplicaciones y ventajas de WDM

En cualquier tendido de cable puede resultar más cara la infraestructura necesaria para ello que el propio coste del cable. Se entiende, pues, que haya que realizar una planificación muy cuidadosa de cualquier red, pero así, las previsiones más optimistas se pueden ver ampliamente superadas por la demanda -Internet, por ejemplo, está dando lugar a una gran demanda de ancho de banda- y hacer necesaria la ampliación de la capacidad de transmisión de la red.

Llegados a tal situación, cabe plantearse o bien incorporar nuevas transmisiones o aumentar la capacidad de las ya existentes, siendo, normalmente, esta segunda opción adecuada, debido a que suele representar menor coste y su puesta en servicio ser más rápida. Si el tendido de nueva fibra resulta económico, puede ser una buena solución, aunque con ello no se garantiza que el proveedor de nuevos servicios va a obtener las ventajas de disponer de un sistema de gestión del ancho de banda unificado sobre la capa óptica, lo que puede representar una gran desventaja.

Para incrementar la velocidad de transferencia existen varias alternativas, como se ha comentado y la multiplexación TDM viene siendo la tradicional, aunque presenta el problema de los saltos en la capacidad de sistema ya que pasar de un nivel a otro requiere hacerlo de golpe, con lo que puede resultar excesivo. En el caso de la fibra óptica, con la tecnología WDM se puede multiplicar la capacidad por 4, por 8, por 16, 32 o incluso por mucho más, alcanzando (con 128 canales STM-64-DWDM) más de 1 Tbit/s sobre una capacidad suficiente para transmitir simultáneamente 20 millones de conversaciones telefónicas, de datos o fax.

Cuando el número de longitudes de onda (canales) que se multiplexan es superior a 8, la tecnología, denomina DWDM (Dense WDM). DWDM combina múltiples señales ópticas de tal manera que pueden ser amplificadas como un grupo y transportadas sobre una única fibra para incrementar su capacidad; cada una de las señales puede ser a una velocidad distinta (STM-1/OC-3 a STM-16/OC-48, o incluso STM-64/OC un formato diferente (ATM, Frame Relay, etc.).

El número de amplificadores en un tramo se reduce en la misma proporción en la que se multiplexan los canales, lo que aumenta la fiabilidad del sistema, aunque, eso sí, los necesarios son más complejos y costosos.

Debido a la alta potencia de los amplificadores DWDM y el bajo nivel de ruido se consiguen distancias de hasta 600 km sin repetidores para 2,5 Gbit/s y 32 canales independientes. El uso de (D)WDM permite a los propietarios de infraestructuras dotar a la fibra ya instalada de más capacidad, casi de manera inmediata, y a los proveedores de servicios ofrecer cualquier tipo de tráfico de voz, datos y/o multimedia, tanto sobre IP como ATM con transmisión síncrona JDS o SONET, todo ello sobre una infraestructura de transporte sobre capa óptica, con una estructura unificada de gestión haciendo uso de los OXC

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(Optical Cross Connect) y ADM (Add Dropp Multipexer) para la gestión del ancho de banda.

Estos sistemas también presentan algunos inconvenientes ya que no todos los tipos de fibra lo admiten, las tolerancias y ajustes de los láser y filtros son muy críticos y los componentes que utiliza son sumamente caros aunque a pesar de ello la solución es más barata que otras, y por otra parte presentan el problema de la normalización que es inexistente, por lo que no se puede asegurar la compatibilidad entre equipos de distintos fabricantes, algo en lo que ya está trabajando la UIT-T para lograr una especificación a corto plazo AT&T empezó a utilizar en sus redes el sistema WDM de Lucent en 1995, que ya dispone de un sistema de 3,2 Tbit/s sobre 8 fibras. Otros fabricantes activos en este campo son Alcatel, Ciena, Ericsson, Nortel, Pirelli, etc., todos con una amplia oferta de productos en este campo, aunque algunos de ellos se surten de los componentes electro-ópticos de otros fabricantes de chips, menos conocidos.

En 1998 el uso más extendido de WDM ha sido en sistemas punto a punto para larga distancia con una configuración 4-32x2,5 Gbit/s canales pero, durante los próximos años, JDS/SONET será un interface que se incorporará en los equipos de datos y de WDM, con lo que será posible su interconexión, y se utilizarextender los protocolos propios de las LAN (por ejemplo, Gigabit Ethernet, FDDI, etc.) a los entornos de las MAN y WAN. Es previsible que a partir del a ño 2000 WDM se utilice en conexiones a corta distancia y en aplicaciones de empresas, conforme el precio de los equipos disminuya, aunque el volumen de negocio de esta porción de mercado no se espera que sea alto.

La construcción de anillos ópticos flexibles encuentra en WDM una tecnología muy apropiada ya que se puede enviar la misma información en dos longitudes de onda distintas y monitorizar en el receptor el resultado; si se producen errores en un canal se conmuta al otro de forma inmediata. El resultado es similar al que se obtiene en JDS con un anillo doble, pero utilizando dos longitudes de onda en lugar de dos fibras, lo que resulta más económico, aunque resulta evidente que si la fibra se rompe la comunicación se corta.

2.5 Técnicas de conmutación

Es cuando un equipo terminal individual desee conectarse con cualquier otro y establecer una comunicación, el proceso se reduce a encaminar o conmutar procedente de dicho terminal de origen a un en lace o vía libre entre centrales hasta alcanzar la central de destino a la que pertenece el equipo terminal solicitado.

2.5.1 Topologías

Por topología entendemos la forma en que los equipos terminales y los nodos se conectan entre sí, a través de los enlaces. Los nodos de red (las

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computadoras), necesitan estar conectados para comunicarse. A la forma en que están conectados los nodos se le llama Topología. Una red tiene dos diferentes topologías: una física y una lógica.

La topología física es la disposición física actual de la red, la manera en que los nodos están conectados unos con otros. La topología lógica es el método que se usa para comunicarse con los demás nodos, la ruta que toman los datos de la red entre los diferentes nodos de la misma.

La topología o forma lógica de una red se define como la forma de tender el cable a estaciones de trabajo individuales; por muros, suelos y techos del edificio.

Existe un número de factores a considerar para determinar cual topología es la más apropiada para una situación dada. La topología en una red es la configuración adoptada por las estaciones de trabajo para conectarse entre si.

Existen cinco topologías básicas: • Bus. Los equipos están conectados a un cable común compartido. • Estrella. Los equipos están conectados a segmentos de cable que se

extienden desde una ubicación central, o concentrador. • Anillo. Los equipos están conectados a un cable que forma un bucle

alrededor de una ubicación central. • Malla. Los equipos de la red están conectados entre sí mediante un

cable. • Híbrida. Dos o más topologías utilizadas juntas.

BUS

Todos los equipos terminales se encuentran conectados a un mismo medio de transmisión, normalmente metálico, por el cual se difunde la información. Es necesario arbitrar una técnica para acceder al medio compartido a fin de enviar información. Un nodo no depende del resto para que la información circule, por lo que su fiabilidad aumenta notablemente. Utiliza la transmisión punto a multipunto. El canal o medio de transmisión se usa de forma muy eficiente, pues todas las transmisiones circulan por él.

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Esto mismo puede provocar problemas de saturación cuando el número de equipos que desean transmitir en el medio compartido es excesivo. La localización de fallos en la comunicación es difícil y la longitud máxima del Bus se encuentra acotada por falta de regeneración en la señal. Es una topología de bajo coste, y muy utilizada en las redes de área local, dónde el número de usuarios no resulta muy elevado y se encuentran concentrados en un espacio reducido.

Ventajas • Facilidad de implementación y crecimiento. • Simplicidad en la arquitectura.

Desventajas• Longitudes de canal limitadas. • Un problema en el canal usualmente degrada toda la red. • El desempeño se disminuye a medida que la red crece. • El canal requiere ser correctamente cerrado (caminos cerrados). • Altas pérdidas en la transmisión debido a colisiones entre mensajes. • Es una red que ocupa mucho espacio.

ESTRELLA

Diseñada con un nodo central al que se encuentran conectados todos los terminales y que actúa como distribuidor del tráfico de las comunicaciones. Posee la estructura más simple y permite una comunicación rápida.

Resulta especialmente apta para áreas geográficas concentradas con un número de terminales no muy elevado. Su principal problema es la escasa fiabilidad pues si falla el nodo central los terminales quedan incomunicados.

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Ventajas• Tiene los medios para prevenir problemas. • Si una PC se desconecta o se rompe el cable solo queda fuera de la red esa

PC. • Fácil de agregar, reconfigurar arquitectura PC. • Fácil de prevenir daños o conflictos. • Permite que todos los nodos se comuniquen entre sí de manera conveniente. • El mantenimiento resulta más económico y fácil que la topología bus.

Desventajas• Si el nodo central falla, toda la red se desconecta. • Es costosa, ya que requiere más cable que las topologías bus o anillo. • El cable viaja por separado del hub a cada computadora.

ANILLO

Cada equipo se conecta con los dos adyacentes hasta formar entre ellos un anillo. Para incrementar la fiabilidad de la red se utiliza el anillo doble, que permite continuar las comunicaciones caso de fallar un enlace o un nodo.

Esta topología resulta adecuada cuando la separación entre nodos es muy grande. Es muy utilizada en las redes de transporte de fibra óptica de operadores públicos de telefonía y televisión por cable.

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Ventajas • Simplicidad de arquitectura. • Facilidad de configuración.

Desventajas• Longitudes de canales limitadas.• El canal usualmente degradará a medida que la red crece.• Lentitud en la transferencia de datos.

MALLA

En ella todos los equipos se encuentran conectados entre sí (mallado total), aunque a veces pueden faltar ciertos enlaces (mallado parcial). El número de medios de transmisión necesarios en esta topología es elevado (para N nodos necesitaré N*(N-1)/2).

La eficiencia de los enlaces es baja, pues éstos permanecerán inactivos gran parte del tiempo. Por el contrario es una estructura muy fiable, pues existen caminos alternativos para llevar la información a los nodos. Suele utilizarse en el núcleo de las redes.

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Ventajas de la red en malla:• Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. • No puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. • Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con todos los demás

servidores. • Si falla un cable el otro se hará cargo del trafico. • No requiere un nodo o servidor central lo que reduce el mantenimiento. • Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a los demás nodos.

Desventajas de la red en malla: • Esta red es costosa de instalar ya que requiere de mucho cable.

HIBRIDA

La topología híbrida es el conjunto de todas las anteriores. Su implementación se debe a la complejidad de la solución de red, o bien al aumento en el número de dispositivos, lo que hace necesario establecer una topología de este tipo. Las topologías híbridas tienen un costo muy elevado debido a su administración y mantenimiento, ya que cuentan con segmentos de diferentes tipos, lo que obliga a invertir en equipo adicional para lograr la conectividad deseada.

Estrella-bus.

En una topología en estrella-bus, varias redes de topología en estrella están conectadas a una conexión en bus. Cuando una configuración en estrella está llena, podemos añadir una segunda en estrella y utilizar una conexión en bus para conectar las dos topología en estrella.

En una topología en estrella-bus, si un equipo falla, no afectará al resto de la red. Sin embargo, si falla el componente central, o concentrador, que une

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todos los equipos en estrella, todos los equipos adjuntos al componente fallarán y serán incapaces de comunicarse.

Estrella-anillo.

En la topología en estrella-anillo, los equipos están conectados a un componente central al igual que en una red en estrella. Sin embargo, estos componentes están enlazados para formar una red en anillo.

Al igual que la topología en estrella-bus, si un equipo falla, no afecta al resto de la red. Utilizando el paso de testigo, cada equipo de la topología en estrella-anillo tiene las mismas oportunidades de comunicación. Esto permite un mayor tráfico de red entre segmentos que en una topología en estrella-bus.

Árbol.

Esta estructura se utiliza en aplicaciones de televisión por cable, sobre la cual podrían basarse las futuras estructuras de redes que alcancen los hogares. También se ha utilizado en aplicaciones de redes locales analógicas de banda ancha.

Diferentes formas de topología y la longitud máxima de los segmentos de cada una.

TOPOLOGÍA DE RED LONGITUD SEGMENTO MÁXIMO

Ethernet de cable fino (BUS) 185 Mts (607 pies)Ethernet de par trenzado (Estrella/BUS) 100 Mts (607 pies)Token Ring de par trenzado (Estrella/Anillo) 100 Mts (607 pies)ARCNET Coaxial (Estrella) 609 Mts (2000 pies)ARCNET Coaxial (BUS) 305 Mts (1000 pies)ARCNET de par trenzado (Estrella) 122 Mts (400 pies)ARCNET de par trenzado (BUS) 122 Mts (400 pies)

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2.5.2 TÉCNICAS DE CONMUTACIÓN

La conmutación es el proceso por el cual se pone en comunicación un usuario con otro, a través de una infraestructura de comunicaciones común, para la transferencia de información.

Los tres servicios fundamentales que emplean técnicas de conmutación son el telefónico, el telegráfico y el de datos, pudiendo utilizar una de las tres técnicas de conmutación actuales: de circuitos, de mensajes y de paquetes, si bien los dos primeros suelen emplear las dos primeras, respectivamente, y el tercero cualquiera de las tres.

Existen diferencias en el tiempo que se tarda en enviar un mensaje a través de una red compuesta de “n” nodos, debido fundamentalmente al establecimiento de la conexión y las técnicas de comprobación.

Existen tres tipos de conmutación las cuales se explican a continuación:

2.5.2.1 CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS

La técnica de conmutación de circuitos, que puede ser espacial o temporal, consiste en el establecimiento de un circuito físico previo al envío de información, que se mantiene abierto durante todo el tiempo que dura la misma.

El camino físico se elige entre los disponibles, empleando diversas técnicas de señalización -“por canal asociado” si viaja en el mismo canal o “por canal común” si lo hace por otro distinto-, encargadas de establecer, mantener y liberar dicho circuito, vistas anteriormente. Un ejemplo de red de este tipo, es la red telefónica conmutada.

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Ventajas• La transmisión se realiza en tiempo real, siendo adecuado para

comunicación de voz y video. • Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienen en la

comunicación disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesión.

• No hay contención. Una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la máxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de banda ni el tiempo de uso.

• El circuito es fijo. Dado que se dedica un circuito físico específicamente para esa sesión de comunicación, una vez establecido el circuito no hay pérdidas de tiempo calculando y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos intermedios. Cada nodo intermedio tiene una sola ruta para los paquetes entrantes y salientes que pertenecen a una sesión específica.

• Simplicidad en la gestión de los nodos intermedios. Una vez que se ha establecido el circuito físico, no hay que tomar más decisiones para encaminar los datos entre el origen y el destino.

Desventajas• Retraso en el inicio de la comunicación. Se necesita un tiempo para

realizar la conexión, lo que conlleva un retraso en la transmisión de la información.

• Acaparamiento (bloqueo) de recursos. No se aprovecha el circuito en los instantes de tiempo en que no hay transmisión entre las partes. Se desperdicia ancho de banda mientras las partes no están comunicándose.

• El circuito es fijo. No se reajusta la ruta de comunicación, adaptándola en cada posible instante al camino de menor costo entre los nodos. Una vez que se ha establecido el circuito, no se aprovechan los posibles caminos alternativos con menor coste que puedan surgir durante la sesión.

• Poco tolerante a fallos. Si un nodo intermedio falla, todo el circuito se viene abajo. Hay que volver a establecer conexiones desde el principio.

2.5.2.2 CONMUTACIÓN DE PAQUETES.

Esta técnica es parecida a la anterior, sólo que emplea mensajes más cortos y de longitud fija (paquetes), lo que permite el envío de los mismos sin necesidad de recibir el mensaje completo que, previamente, se ha troceado.

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Cada uno de estos paquetes contiene información suficiente sobre la dirección, tanto de partida como de destino, así como para el control del mismo en caso de que suceda alguna anomalía en la red. El mejor ejemplo actual de red que hace uso de esta técnica es Internet, que hace uso del protocolo IP. Otros ejemplos son las redes X.25 y Frame Realy.

Los paquetes permanecen muy poco tiempo en memoria, por lo que resulta muy rápida, permitiendo aplicaciones de tipo conversacional, como son las de consulta. La conmutación de paquetes admite dos variantes distintas, según el modo de funcionamiento: modo Datagrama y Circuito Virtual

Ventajas• Si hay error de comunicación se retransmite una cantidad de datos aun

menor que en el caso de mensajes • En caso de error en un paquete solo se reenvía ese paquete, sin afectar

a los demás que llegaron sin error. • Comunicación interactiva. Al limitar el tamaño máximo del paquete, se

asegura que ningún usuario pueda monopolizar una línea de transmisión durante mucho tiempo (microsegundos), por lo que las redes de conmutación de paquetes pueden manejar tráfico interactivo.

• Aumenta la flexibilidad y rentabilidad de la red. • Se puede alterar sobre la marcha el camino seguido por una

comunicación (p.ej. en caso de avería de uno o más enrutadores). • Se pueden asignar prioridades a los paquetes de una determinada

comunicación. Así, un nodo puede seleccionar de su cola de paquetes en espera de ser transmitidos aquellos que tienen mayor prioridad.

Desventajas• Mayor complejidad en los equipos de conmutación intermedios, que

necesitan mayor velocidad y capacidad de cálculo para determinar la ruta adecuada en cada paquete.

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• Duplicidad de paquetes. Si un paquete tarda demasiado en llegar a su destino, el host receptor(destino) no enviara el acuse de recibo al emisor, por el cual el host emisor al no recibir un acuse de recibo por parte del receptor este volverá a retransmitir los últimos paquetes del cual no recibió el acuse, pudiendo haber redundancia de datos.

• Si los cálculos de encaminamiento representan un porcentaje apreciable del tiempo de transmisión, el rendimiento del canal (información útil/información transmitida) disminuye.

2.5.2.3 CONMUTACIÓN DE CELDAS.

En los servicios de conmutación de celdas, la unidad mínima de datos conmutados es una “celda” de tamaño fijo, es vez de un paquete de longitud variable. La tecnología basada en celdas permite que la conmutación sea realizada en hardware sin la complejidad y el consumo de tiempo de cálculo frame por frame. Esto hace que la conmutación por medio de celdas más rápida y barata. Los servicios más conocidos son los siguientes:

ATM (Asynchronous Tranfer Mode).ATM es un método de transmisión de celdas de tamaño fijo (53 bytes)

utilizada en redes de banda ancha. ATM puede transferir datos a tasas desde 25 Mbps hasta 622 Mbps y tiene el potencial de transferir datos a velocidades de datos medidas en Gigabits por segundo. Muchos proveedores de servicios ofrecen servicios ATM, pero la gran mayoría lo tienen planeado para un futuro muy cercano ya que su implementación es muy cara. El equipamiento de la red puede conmutar, enrutar y desplazar tramas de tamaño uniforme más rápidamente que cuando se utilizan tramas de tamaño variable. La celda consistente y de tamaño estándar utiliza, de forma eficiente, búferes y reduce el trabajo necesario relativo al procesamiento de los datos de llegada. el tamaño uniforme de la celda también ayuda en la planificación del ancho de banda para las aplicaciones.

La interconexión en una red ATM se hace por medio de Conmutadores ATM (ATM switches). Un switch ATM es un dispositivo multipuerto que pueden actuar como un hub para enviar datos de una computadora a otra dentro de una LAN. También puede actuar de manera similar a un enrutador para enviar datos a alta velocidad a redes remotas. Los switches ATM también puede actuar como multicanalizadores permitiendo múltiples entradas de información (datos, voz, video, multimedia,..).

SMDS (Switched Multimegabit Data Service)

Como ATM, SMDS es otro servicio basado en celdas de longitud fija proveído por algunos carriers en Estados Unidos pero que no está disponible en México. SMDS usa conmutación de celdas y provee servicios tales como tarificación basada en uso y administración de red. El rango de las velocidades de transmisión van desde 1 Mbps hasta los 34 Mbps con una conectividad de muchos a muchos. SMDS es compatible con el estándar MAN IEEE 802.6 así como con B-ISDN (ISDN de Banda Ancha), pero los servicos de admisnitración

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y facturación que SMDS proporciona, no están especificados en el estándar 802.6.

3. MEDIOS DE TRANSMISION Y PERTURBACIONES

3.1 MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS

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 repetidores, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, la facilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de nivel de enlace.

La velocidad de transmisión depende directamente de la distancia entre los terminales, y de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto a punto o un enlace multipunto. Debido a esto los diferentes medios de transmisión tendrán diferentes velocidades de conexión que se adaptarán a utilizaciones muy dispares.

Dentro de los medios de transmisión guiados, los más utilizados en el campo de las comunicaciones y la interconexión de computadoras son:

• Cable par trenzado• Cable coaxial

• Fibra Óptica

3.1.1 Cable par trenzado (señal eléctrica)

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.

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Este tipo de medio es el más utilizado debido a su bajo coste (se utiliza mucho en telefonía) pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisión y su corta distancia de alcance. 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).

A menudo se agrupan una serie de hilos de par trenzado y se encierran en un revestimiento protector para formar un cable. El número total de pares que hay en un cable puede variar. 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. Al igual que sucede con el cable telefónico, el cable de red de par trenzado necesita unos conectores y otro hardware para asegurar una correcta instalación.

Elementos de conexión

El cable de par trenzado utiliza conectores telefónicos RJ-45 para conectar a un equipo. Éstos son similares a los conectores telefónicas RJ11. Aunque los conectores RJ-11 y RJ-45 parezcan iguales a primera vista, hay diferencias importantes entre ellos.

El conector RJ-45 contiene ocho conexiones de cable, mientras que el RJ-11 sólo contiene cuatro. Existe una serie de componentes que ayudan a organizar las grandes instalaciones UTP y a facilitar su manejo.

Por lo general, la estructura de todos los cables par trenzado no difieren significativamente, aunque es cierto que cada fabricante introduce algunas tecnologías adicionales mientras los estándares de fabricación se lo permitan. El cable está compuesto, por un conductor interno que es de alambre electrolítico recocido, de tipo circular, aislado por una capa de polietileno coloreado.

Paneles de conexiones ampliables. Existen diferentes versiones que admiten hasta 96 puertos y alcanzan velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps.

Clavijas. Estas clavijas RJ-45 dobles o simples se conectan en paneles de conexiones y placas de pared y alcanzan velocidades de datos de hasta 100 Mbps.

Placas de pared. Éstas permiten dos o más enganches.

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Consideraciones sobre el cableado de par trenzado

El cable de par trenzado se utiliza si:• La LAN tiene una limitación de presupuesto.• Se desea una instalación relativamente sencilla, donde las conexiones

de los equipos sean simples.

No se utiliza el cable de par trenzado si:• La LAN necesita un gran nivel de seguridad y se debe estar

absolutamente seguro de la integridad de los datos.• Los datos se deben transmitir a largas distancias y a altas velocidades.

Este tipo de cable, está formado por el conductor interno el cual está aislado por una capa de polietileno coloreado. Debajo de este aislante existe otra capa de aislante de polietileno, la cual evita la corrosión del cable debido a que tiene una sustancia antioxidante.

Normalmente este cable se utiliza por pares o grupos de pares, no por unidades, conocido como cable multipar. Para mejorar la resistencia del grupo se trenzan los cables del multipar.

Los colores del aislante están estandarizados, en el caso del multipar de cuatro pares (ocho cables), y son los siguientes:

1. Blanco-Naranja2. Naranja3. Blanco-Verde4. Verde5. Blanco-Azul6. Azul7. Blanco-Marrón8. Marrón

Cuando ya están fabricados los cables unitariamente y aislados, se trenzan según el color que tenga cada uno. Los pares que se van formando se unen y forman subgrupos, estos se unen en grupos, los grupos dan lugar a superunidades, y la unión de superunidades forma el cable.

Tipos de conexión

Los cables UTP forman los segmentos de Ethernet y pueden ser cables rectos o cables cruzados dependiendo de su utilización.

1.- Cable recto (pin a pin)

Estos cables conectan un concentrador a un nodo de red (Hub, Nodo). Cada extremo debe seguir la misma norma (EIA/TIA 568A o 568B) de configuración. La razón es que el concentrador es el que realiza el cruce de la señal.

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2.- Cable cruzado (cross-over)

Este tipo de cable se utiliza cuando se conectan elementos del mismo tipo, dos enrutadores, dos concentradores. También se utiliza cuando conectamos 2 ordenadores directamente, sin que haya enrutadores o algún elemento de por medio.

Para hacer un cable cruzado se usará una de las normas en uno de los extremos del cable y la otra norma en el otro extremo.

Tipos

Cable FTP. Cable STP.

• UTP acrónimo de Unshielded Twisted Pair o Cable trenzado sin apantallar. Son cables de pares trenzados sin apantallar que se utilizan para diferentes tecnologías de red local. Son de bajo costo y de fácil uso, pero producen más errores que otros tipos de cable y tienen limitaciones para trabajar a grandes distancias sin regeneración de la señal.

• STP , acrónimo de Shielded Twisted Pair o Par trenzado apantallado. Se trata de cables de cobre aislados dentro de una cubierta protectora, con un número específico de trenzas por pie. STP se refiere a la cantidad de aislamiento alrededor de un conjunto de cables y, por lo tanto, a su inmunidad al ruido. Se utiliza en redes de ordenadores como Ethernet o Token Ring. Es más caro que la versión no apantallada o UTP.

• FTP , acrónimo de Foiled Twisted Pair o Par trenzado con pantalla global

Categorías

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La especificación 568A Commercial Building Wiring Standard de la asociación Industrias Electrónicas e Industrias de la Telecomunicación (EIA/TIA) especifica el tipo de cable UTP que se utilizará en cada situación y construcción. Dependiendo de la velocidad de transmisión ha sido dividida en diferentes categorías:

Distintas categorías del cable UTP

Tipo Aplicación

Categoría 1 Voz solamente (cable telefónico)

Categoría 2 Datos hasta 4 Mbps (LocalTalk [Apple])

Categoría 3 Datos hasta 10 Mbps (Ethernet)

Categoría 4 Datos hasta 20 Mbps (16 Mbps Token Ring)

Categoría 5 Datos hasta 100 Mbps (Fast Ethernet)

Categoría 5e Datos hasta 1000 Mbps (Gigabit Ethernet)

3.1.2 Cable coaxial (señal eléctrica)

El cable coaxial fue creado en la década de los 30, y es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante.

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

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.

El término apantallamiento hace referencia al trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea algunos tipos de cable. El apantallamiento protege los datos transmitidos absorbiendo las señales electrónicas espúreas, llamadas ruido, de forma que no pasan por el cable y no distorsionan los datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le denomina cable apantallado doble. Para entornos que están sometidos a grandes interferencias, se encuentra disponible un apantallamiento cuádruple. Este apantallamiento consta de dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado,

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.

Rodeando al núcleo hay una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la intermodulación (la intermodulación es la señal que sale de un hilo adyacente).

El núcleo de conducción y la malla de hilos deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, el cable experimentaría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla circularían por el hilo de cobre. Un cortocircuito eléctrico ocurre cuando dos hilos de conducción o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado. En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido de un fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el resultado no es tan dramático, y a menudo casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje generalmente causan un fallo en el dispositivo y lo habitual es que se pierdan los datos.

Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, Teflón o plástico) rodea todo el cable.

El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado.

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La malla de hilos protectora absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable de cobre interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un equipamiento poco sofisticado.

Tipos de cable coaxial

Hay dos tipos de cable coaxial:

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

Los dos tipos de cables coaxiales más empleados para aplicaciones de LAN son el 10Base5 y el 10Base2. El 10Base5 es conocido comúnmente como cable coaxial grueso, en cambio el 10Base2 es conocido como cable coaxial delgado.

En la siguiente tabla se hace una comparación entre estos dos tipos de cable:

Tipos de cable coaxial para LAN

Parámetro/Tipo de Cable

10Base5 10Base2

Tasa de transmisión 10 Mbps 10 Mbps

Longitud máxima 500 mts. 185 mts.

Impedancia 50 ohms 50 ohms, RG58

Diámetro del conductor 2.17 mm 0.9 mm

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

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• Ofrecer una tecnología familiar con una seguridad de los datos aceptable.

El cable coaxial puede transmitir información tanto en frecuencia intermedia (IF) como en banda base. En IF el cable coaxial se utiliza en aplicaciones de video, ya que es muy adecuado para enviar los canales de televisión en los sistemas de televisión por cable. En banda base el coaxial se utilizó bastante en aplicaciones de datos en redes de área local (LAN) tanto en redes Token Ring como Ethernet.

Aplicaciones tecnológicas

Se puede encontrar un cable coaxial:

• entre la antena y el televisor;• en las redes urbanas de televisión por cable (CATV) e Internet;• entre un emisor y su antena de emisión (equipos de radioaficionados);• en las líneas de distribución de señal de vídeo (se suele usar el RG-59);• en las redes de transmisión de datos como Ethernet en sus antiguas

versiones 10BASE2 y 10BASE5;• en las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos.

3.1.3 Fibra óptica (señal luminosa)

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y/o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

Es el medio de transmisión más novedoso dentro de los guiados y su uso se está 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.

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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 está 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.

En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datos no se pueden robar.

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.

Composición del cable de fibra óptica

Una fibra óptica consta de un cilindro de vidrio extremadamente delgado, denominado núcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica, conocida como revestimiento. Las fibras a veces son de plástico. El plástico es más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz a distancias tan grandes como el vidrio.

Debido a que los hilos de vidrio pasan las señales en una sola dirección, un cable consta de dos hilos en envolturas separadas. Un hilo transmite y el otro recibe. Una capa de plástico de refuerzo alrededor de cada hilo de vidrio y las fibras Kevlar ofrece solidez. En el conector de fibra óptica, las fibras de Kevlar se colocan entre los dos cables. Al igual que sus homólogos (par

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trenzado y coaxial), los cables de fibra óptica se encierran en un revestimiento de plástico para su protección.

Las transmisiones del cable de fibra óptica no están sujetas a intermodulaciones eléctricas y son extremadamente rápidas, comúnmente transmiten a unos 100 Mbps, con velocidades demostradas de hasta 1 gigabit por segundo (Gbps). Pueden transportar una señal (el pulso de luz) varios kilómetros.

Consideraciones sobre el cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica se utiliza si: Necesita transmitir datos a velocidades muy altas y a grandes distancias

en un medio muy seguro.

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. Tienen un Bc enorme (50Ghz máx., 2Ghz típico), Rmax enorme (2Gbps máx.), pequeño tamaño y peso, y una atenuación pequeña. Es inmune a ruidos e interferencias y son difíciles de acceder. Tienen como inconvenientes el precio alto, la manipulación complicada, el encarecimiento de los costos (mano de obra, tendido,..)

Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN's.

Tipos de fibras óptica:

Fibra multimodo

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra

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multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; es simple de diseñar y económico.

Su distancia máxima es de 2 km y usan diodos láser de baja intensidad.

Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda las fibras pueden ser OM1, OM2 u OM3.

• OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores

• OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores

• OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet(300 m), usan láser como emisores.

Fibra monomodo

Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 300 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gb/s)..

Tipos de conectores

Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes:

Tipos de conectores de la fibra óptica.

• FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones.• FDDI, se usa para redes de fibra óptica.• LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de

datos.• SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos.• ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

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Ventajas

Fibre Channel, una norma ANSI de gran alcance, económica y prácticamente se reúne el desafío con las siguientes ventajas:

• Precio de rendimiento Liderazgo - Fibre Channel ofrece soluciones rentables de almacenamiento y redes.

• Soluciones de Liderazgo - Fibre Channel proporciona conectividad versátil, con un rendimiento escalable.

• Confiable - Fibre Channel, una forma más fiable de las comunicaciones, mantener una empresa con la entrega de información segura.

• Gigabit de ancho de banda Ahora - soluciones Gigabit están en su lugar hoy! En la 4-gig/sec horizonte se perfila como la tecnología SAN dominante para la próxima generación de discos y sistemas de almacenamiento en cinta. De cuatro canales de fibra Gigabit es altamente rentable y garantiza la compatibilidad con versiones anteriores, permitiendo a los usuarios de preservar existe 2-Gigabit y 1-Gigabit Fibra Canal de las inversiones.

• Topologías múltiples - exclusivo punto a punto, los bucles compartidos, y escala topologías de conmutación cumplir los requisitos de aplicación.

• Múltiples protocolos - Fibre Channel de entrega de datos. SCSI, TCP / IP, video o datos en bruto pueden tomar ventaja de alto rendimiento, fiable la tecnología Fibre Channel.

• Escalable - Desde un punto único de enlaces punto a Gigabit integrada a las empresas con cientos de servidores, de canal de fibra proporciona un rendimiento inigualable.

• Congestión de Libre - Fibre Channel de crédito, basado en el control de flujo proporciona datos tan rápido como el búfer de destino es capaz de recibirlo.

• Alta eficiencia - Real comportamiento de los precios está directamente relacionada con la eficiencia de la tecnología. Fibre Channel ha aéreos de transmisión muy poco. Lo más importante es el protocolo de canal de fibra, está específicamente diseñado para una operación altamente eficiente utilizando el hardware.

• Su ancho de banda es muy grande, gracias a técnicas de multiplexación por división de frecuencias (X-WDM), que permiten enviar hasta 100 haces de luz (cada uno con una longitud de onda diferente) a una velocidad de 10 Gb/s cada uno por una misma fibra, se llegan a obtener velocidades de transmisión totales de 1 Tb/s.

• Es inmune totalmente a las interferencias electromagnéticas.• Es segura. Al permanecer el haz de luz confinado en el núcleo, no es

posible acceder a los datos trasmitidos por métodos no destructivos.• Es segura, ya que se puede instalar en lugares donde puedan haber

sustancias peligrosas o inflamables, ya que no transmite electricidad.• Es ligera. El peso de un carrete no es ni la décima parte de uno de cable

coaxial.

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• Libre de Corrosión. Son pocos los agentes que atacan al cristal de silicio.

• Baja Atenuación. La fibra óptica alcanza atenuaciones del orden de 0.15 dB/Km.

Desventajas

A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las siguientes:

• La alta fragilidad de las fibras.• Necesidad de usar transmisores y receptores más caros.• Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el

campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.• No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.• La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión

eléctrica-óptica.• La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.•

3.2 Medios de transmisión no guiados

Los medios de transmisión no guiados son los que no confinan las señales mediante ningún tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a través del medio. Entre los medios más importantes se encuentran el aire y el vacío.

Tanto la transmisión como la recepción de información se llevan a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el medio. Por el contrario en la recepción la antena capta las ondas electromagnéticas del medio que la rodea.

La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional.

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.

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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.

La transmisión de datos a través de medios no guiados, añade problemas adicionales provocados por la reflexión que sufre la señal en los distintos obstáculos existentes en el medio. Resultando más importante el espectro de frecuencias de la señal transmitida que el propio medio de transmisión en sí mismo.

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Según el rango de frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en cuatro tipos: radio, microondas, rayo infrarrojo y rayo láser.

3.2.1 Transmisión señales de radio

La radio (entendida como radiofonía o radiodifusión) es una tecnología que posibilita la transmisión de señales mediante la modulación de ondas electromagnéticas. Estas ondas no requieren un medio físico de transporte, por lo que pueden propagarse tanto a través del aire como del espacio vacío.

Una onda de radio se origina cuando una partícula cargada (por ejemplo, un electrón) se excita a una frecuencia situada en la zona de radiofrecuencia (RF) del espectro electromagnético.

Cuando la onda de radio actúa sobre un conductor eléctrico (la antena), induce en él un movimiento de la carga eléctrica (corriente eléctrica) que puede ser transformado en señales de audio u otro tipo de señales portadoras de información.

Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radar y telefonía móvil están incluidos en esta clase de emisiones de radiofrecuencia.

3.2.2 Microondas en espacio libre

Estas ondas viajan en línea recta, por lo que emisor y receptor deben estar alineados cuidadosamente. Tienen dificultades para atravesar edificios. Debido a la propia curvatura de la tierra, la distancia entre dos repetidores no

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debe exceder de unos 80 Kms. de distancia. Es una forma económica para comunicar dos zonas geográficas mediante dos torres suficientemente altas para que sus extremos sean visibles.

Los sistemas de microondas terrestres han abierto una puerta a los problemas de transmisión de datos, sin importar cuales sean, aunque sus aplicaciones no estén restringidas a este campo solamente. Las microondas están definidas como un tipo de onda electromagnética situada en el intervalo del milímetro al metro y cuya propagación puede efectuarse por el interior de tubos metálicos. Es en sí una onda de corta longitud.

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. Para la comunicación de microondas terrestres se deben usar antenas parabólicas, las cuales deben estar alineadas o tener visión directa entre ellas, además entre mayor sea la altura mayor será el alcance, sus problemas consisten en pérdidas de datos por atenuación e interferencias, y es muy sensible a las malas condiciones atmosféricas.

En las transmisiones de 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.

El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden. Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal.

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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".

3.2.3 Satélite transmisión

El concepto satélite se puede referir a dos cosas: un satélite natural es un cuerpo celeste que orbita un planeta u otro cuerpo más pequeño, al que se denomina "primario"; no tiene luz propia, tal como los planetas. Por ejemplo la Luna, que es un satélite, gira en torno al planeta Tierra.

Los satélites artificiales son aquellos objetos puestos en órbita mediante la intervención humana, creados por el hombre; es un vehículo que puede o no contener tripulación, el cual es colocado en órbita alrededor de un astro, con el objetivo de adquirir información de éste y transmitirla.

Un satélite puede definirse como un repetidor de radio en el cielo (transpondedor), un sistema satelital consiste de un transpondedor, una estación basada en tierra, para controlar su funcionamiento, y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión y recepción del trafico de comunicaciones, a través del sistema de satélite.

Transpondedor

Receptor/transmisor en un satélite de comunicaciones. Recibe una señal de microondas transmitida desde la tierra (enlace ascendente), la amplifica y la retransmite de regreso a la tierra a una frecuencia diferente (enlace descendente). Un satélite tiene varios transpondedores.

Los satélites artificiales de comunicaciones son un medio muy apto para emitir señales de radio en zonas amplias o poco desarrolladas, ya que pueden utilizarse como enormes antenas suspendidas del cielo.Las transmisiones de satélite se catalogan como bus o carga útil. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil. La de carga útil es la información del usuario que será transportada a través del sistema.

En el caso de radiodifusión directa de televisión vía satélite el servicio que se da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere una estación transmisora única, que emite los programas hacia el satélite, y varias estaciones terrenas de recepción solamente, que toman las señales provenientes del satélite. Existen otros tipos de servicios que son bidireccionales donde las estaciones terrenas son de transmisión y de recepción.

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Modelos de enlace del sistema satelital

Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas: una subida, un transponder satelital y una bajada.

• Modelo de subida

El principal componente dentro de la sección de subida, de un sistema satelital, es el transmisor de la estación terrena. Un típico transmisor de la estación terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de microondas de IF a RF, un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del espectro de salida (por ejemplo un filtro pasa-banda de salida).

• Transponder

Un típico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un translador de frecuencia, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida.

• Modelo de bajada

Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un convertidor de RF a IF. El convertidor de RF a IF es una combinación de filtro mezcador/pasa-bandas que convierte la señal de RF a una frecuencia de IF.

ORBITAS

Satélites orbitales

Los satélites no sincronos o también llamados orbitales, giran alrededor de la Tierra en un patrón elíptico o circular de baja altitud. Si el satélite esta girando en la misma dirección que la rotación de la Tierra y a una velocidad angula superior que la de la Tierra, la órbita se llama órbita pro grado. Si el satélite esta girando en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra, o en la misma dirección, pero a una velocidad angular menor a la de la Tierra, la órbita se llama órbita retrograda.

Satélites geoestacionarios

Los satélites geoestacionarios o geosincronos son satélites que giran en un patrón circular, con una velocidad angular igual a la de la Tierra. Por lo tanto permanecen en una posición fija con respecto a un punto especifico en la

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Tierra. Una ventaja obvia es que están disponibles para todas las estaciones de la Tierra, dentro de su sombra, el 100% de las veces. La sombra de un satélite incluye a todas las estaciones de la Tierra que tienen un camino visible a el y están dentro del patrón de radiación de las antenas del satélite. Una desventaja obvia es que a bordo, requieren de dispositivos de propulsión sofisticados y pesados para mantenerlos fijos en una órbita. El tiempo de órbita de un satélite geoesincrono es de 24 h, igual que la Tierra.

3.2.4 Transmisión infrarrojas

Los enlaces infrarrojos se encuentran limitados por el espacio y los obstáculos. El hecho de que la longitud de onda de los rayos infrarrojos sea tan pequeña (850-900 nm), hace que no pueda propagarse de la misma forma en que lo hacen las señales de radio.

Es por este motivo que las redes infrarrojas suelen estar dirigidas a oficinas o plantas de oficinas de reducido tamaño. Algunas empresas, van un poco más allá, transmitiendo datos de un edificio a otro mediante la colocación de antenas en las ventanas de cada edificio.

Por otro lado, las transmisiones infrarrojas presentan la ventaja, frente a las de radio, de no transmitir a frecuencias bajas, donde el espectro está más limitado, no teniendo que restringir, por tanto, su ancho de banda a las frecuencias libres.

Modos de transmisión

A la hora de transmitir, las estaciones infrarrojas pueden usar tres tipos de métodos para ello: punto a punto, casi-difuso y difuso.

En el modo punto a punto, el tipo de emisión por parte del transmisor se hace de forma direccional. Por ello, las estaciones deben verse directamente, para poder dirigir el haz de luz directamente de una hacia la otra. Por este motivo, este es el tipo de red inalámbrica más limitado, pues a todos los inconvenientes de las comunicaciones infrarrojas hay que unir el hecho de tener que colocar las estaciones enfrentadas. Este método se suele usar en redes inalámbricas Token Ring, donde el anillo está formado por una unión de enlaces punto a punto entre las distintas estaciones, conformando cada uno de los segmentos.

En el modo casi-difuso, el tipo de emisión es radial; esto es, la emisión se produce en todas direcciones, al contrario que en el modo punto a punto. Para conseguir esto, lo que se hace es transmitir hacia distintas superficies reflectantes, las cuales redirigirán el haz de luz hacia la/s estación/es receptora/s. De esta forma, se rompe la limitación impuesta en el modo punto a punto de la direccionalidad del enlace. En función de cómo sea esta superficie reflectante, podemos distinguir dos tipos de reflexión: pasiva y activa. En la reflexión pasiva, la superficie reflectante simplemente refleja la señal, debido a las cualidades reflexivas del material. En la reflexión activa, por el contrario, el medio reflectante no sólo refleja la señal, sino que además la amplifica. En este caso, el medio reflectante se conoce como satélite. Destacar que, mientras la

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reflexión pasiva es más flexible y barata, requiere de una mayor potencia de emisión por parte de las estaciones, debido al hecho de no contar con etapa repetidora.

El modo de emisión difuso, por otro lado, se diferencia del casi-difuso en que debe ser capaz de abarcar, mediante múltiples reflexiones, todo el recinto en el cual se encuentran las estaciones. Obviamente, esto requiere una potencia de emisión mayor que los dos modos anteriores, puesto que el número de rebotes incide directamente en el camino recorrido por la señal y las pérdidas aumentan.

Según el caso que comentábamos antes de las empresas que utilizaban enlaces de un edificio a otro mediante antenas en las ventanas, podemos observar que, obviamente, este enlace será punto a punto, mientras que en las redes interiores lo más lógico es realizar enlaces difusos.

Modos de operación

Dependiendo de las necesidades de la red inalámbrica, esta puede adoptar dos configuraciones posibles:

1) Peer to Peer o Ad Hoc: Es el tipo de configuración más sencilla, en el que dos o más estaciones se conectan directamente, de forma visible, formando una especie de anillo.

2) Modo Infraestructura: En este tipo de configuración, se añade un elemento llamado punto de acceso (más conocido como AP (Access Point)). Dicho elemento, permite formar redes de menor tamaño que serán interconectadas a través de él. En ocasiones, dependiendo del tipo de punto de acceso, las redes pueden ser de tipos distintos, siendo este dispositivo el encargado de realizar la conversión entre señales.

3.2 PERTURBACIONES

La transmisión de una señal supone el paso de la misma a través de un determinado medio, por ejemplo: un cable, el aire, etc.

Debido a diferentes fenómenos físicos, la señal que llega al receptor difiere de la emitida por el transmisor.

Las perturbaciones más significativas son:_ La atenuación → Distorsión de amplitud._ El retardo → Distorsión de fase._ El ruido

Otras perturbaciones_ Distorsión no lineal_ Diafonía_ Ecos

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3.3.1 Ruido

Son señales no deseadas que ingresan al sistema de comunicaciones y que no pueden evitarse. Generalmente se deben a las características eléctricas del sistema de comunicaciones o del medio a través del cual se transmite. Dichas señales producen variaciones en la amplitud de la señal de datos. Se define como relación señal/ruido y se expresa en decibeles a la relación entre la potencia de la señal y la potencia del ruido.

Cuanto más alta sea la relación anterior mejor calidad tendrá la transmisión. Las señales de ruido tienen determinadas frecuencias que dependen de los dispositivos eléctricos del sistema. Cuando las señales de ruido abarcan todo el espectro de frecuencias se denomina ruido blanco.

Según su origen se puede clasificar al ruido en las siguientes categorías:

• Ruido térmico • Ruido de intermodulación • Ruido impulsivo

Ruido Térmico

Se debe a la agitación térmica de los electrones dentro del conductor y es función de la temperatura. Este tipo de ruido se encuentra presente en todos los dispositivos electrónicos y medios de transmisión. El ruido térmico no se puede eliminar por lo que representa un límite superior a las prestaciones que pueden alcanzarse con los sistemas de comunicaciones.

Ruido de Intermodulación

Cuando señales de diferentes frecuencias comparten un mismo medio de transmisión puede producirse un ruido de intermodulación. Este tipo de ruido genera señales a frecuencias que son suma o diferencia de las dos frecuencias originales, o múltiplos de éstas. Por ejemplo si se tienen dos frecuencias f1 y f2 la mezcla de las mismas puede producir energías a frecuencias f1 + f2 y éstas frecuencias pueden interferir con una señal de frecuencia f1 + f2.

El ruido de intermodulación se produce cuando existe alguna "no linealidad" en el transmisor, receptor o en el sistema de transmisión. Estos sistemas, normalmente, se comportan como sistemas lineales, es decir, la salida es igual a la entrada multiplicada por un valor constante. En cambio en los sistemas no constantes la salida es una función más compleja de la

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entrada. Estas componentes pueden aparecer a causa de de un funcionamiento incorrecto de los sistemas o por el uso de excesiva energía en la señal.

Ruido impulsivo

El ruido impulsivo es no continuo y está constituido por pulsos o picos irregulares de corta duración y amplitud relativamente grande, en contraste con los tipos de ruidos anteriores que son razonablemente predecibles y de magnitud constante. Estos pulsos se generan por diversas causas, por ejemplo son generados perturbaciones electromagnéticas exteriores producidas por tormentas atmosféricas o fallos y defectos en los sistemas de comunicación.

3.3.2 Distorsión por retardo

Este es un fenómeno particular a los medios guiados. Es causada por el hecho de que la velocidad de propagación de la señal en el medio varía con la frecuencia.

Para una señal de banda limitada, la velocidad tiende a ser mayor cerca de la frecuencia central y disminuye al acercarse a los extremos de la banda. Esto es llamado distorsión de retardo, ya que la señal recibida está distorsionada debido al retardo variable que sufren sus componentes.

La distorsion es una perturbación que produce la deformación de la señal en un sistema de comunicaciones. Dado que por las características físicas el sistema de comunicaciones está restringido a determinadas frecuencias y recordando el desarrollo de Fourier resulta que la distorsión estará dada por la falta de las señales de frecuencias no aceptadas por el sistema de comunicaciones.

La tasa de propagación de una señal senoidal a lo largo de una línea de transmisión varía con la frecuencia de la señal. En consecuencia, cuando transmitimos una señal digital, las diversas componentes de frecuencia que la constituyen llegan al receptor con retrasos variables, y esto produce una distorsión por retardo de la señal recibida. La magnitud de la distorsión aumenta conforme se eleva la tasa de bits de los datos transmitidos, por la siguiente razón: conforme se incrementa la tasa de bits, algunas de las componentes de frecuencia asociadas a cada transición de bit se retrasan y

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comienzan a interferir las componentes de frecuencia asociadas a un bit posterior. La distorsión por retardo también se conoce como interferencia entre símbolos; su efecto consiste en variar los instantes de transición de bit de la señal recibida. Puesto que la señal recibida normalmente se muestrea en el centro nominal de cada celda de bit, al aumentar la tasa de bits esto puede ocasionar una interpretación incorrecta de la señal recibida.

La mejor manera de observar el nivel de interferencia entre símbolos asociada a un canal de transmisión es con un diagrama de ojo, de lo cual se presenta un ejemplo en la figura 2.8. Este diagrama se obtiene exhibiendo la señal recibida del canal en un osciloscopio activado por las transiciones de la señal. Así pues, suponiendo que la señal recibida contiene transiciones aleatorias de señal binaria 1 y 0, el oscíloscopio mostrará todas las posibles señales superpuestas entre sí. Si no hay interferencia entre símbolos, la señal tendrá la forma que se muestra en A, pero sí hay interferencia la señal será como la de B. Podemos deducir que cuanto mayor sea el nivel de interferencia, más pequeña será la sección central, a la que llamamos ojo.

Interferencia

Dicha perturbación es debida a señales provenientes de otras transmisiones, las cuales debido a la proximidad de las frecuencias se mezclan con las de la señal que se transmite.

3.3.3 Atenuación

La energía de la señal decae con la distancia en cualquier medio de transmisión. Se pueden establecer tres consideraciones respecto a la atenuación.

Primera, la señal recibida debe tener suficiente energía para que la circuitería electrónica en el receptor pueda detectar e interpretar la señal adecuadamente. Segunda, para ser recibida sin error, la señal debe conservar un nivel suficientemente mayor que el ruido. Tercera, la atenuación es una función creciente de la frecuencia.

Conforme una señal se propaga por un medio (línea) de transmisión, su amplitud disminuye. A esto se le llama atenuación de la señal. En condiciones normales, para corregir la atenuación, se establece un límite a la longitud del cable que puede usarse, para así garantizar que los circuitos receptores podrán detectar e interpretar con confiabilidad la señal atenuada recibida. Si el cable es más largo, se inserta uno o más amplificadores - también llamados repetidores- a intervalos a lo largo del cable a fin de restablecer la señal recibida a su nivel original.

La atenuación de la señal aumenta con la frecuencia, y como una señal comprende un intervalo de frecuencias, también se distorsiona. Para resolver este problema, se diseñan los amplificadores de modo que amplifiquen las

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señales de distintas frecuencias en grados diferentes. Como alternativa, se pueden usar los dispositivos llamados ecualizadores para igualar la atenuación dentro de una banda de frecuencias definida.

3.4 Efectos del ruido en señales transmitidas (errores en la recepción)

Se denomina ruido en la comunicación a toda señal no deseada que se mezcla con la señal útil que queremos transmitir. Es el resultado de diversos tipos de perturbación que tiende a enmascarar la información cuando se presenta en la banda de frecuencias del espectro de la señal, es decir, dentro de su ancho de banda.

Causas

El ruido se debe a múltiples causas: a los componentes electrónicos (amplificadores), al ruido térmico de las resistencias, a las interferencias de señales externas, etc. Es imposible eliminar totalmente el ruido, ya que los componentes electrónicos no son perfectos. Sin embargo, es posible limitar su valor de manera que la calidad de la comunicación resulte aceptable.

Sobre el ruido

Para medir la influencia del ruido sobre la señal se utiliza la relación señal/ruido, que generalmente se maneja en decibelios(dB). Como potencia de la señal se adopta generalmente la potencia de un tono de pruebas que se inyecta en el canal. La potencia del ruido suele medirse a la entrada del receptor, cuando por él no se emite dicho tono. Cuando se transmiten señales digitales por un canal, el efecto del ruido se pone de manifiesto en el número de errores que comete el receptor. Se deduce inmediatamente que dicho número es tanto mayor cuanto más grande sea la probabilidad de error.

3.5 Mecanismos para la detección de errores.

La codificación binaria es de gran utilidad práctica en dispositivos electrónicos como ordenadores, donde la información se puede codificar basándose en la presencia o no de una señal eléctrica. Sin embargo, esta señal eléctrica puede sufrir alteraciones (como distorsiones o ruidos), especialmente cuando se transportan datos a grandes distancias. Por este motivo, ser capaz de verificar la autenticidad de estos datos es imprescindible para ciertos propósitos (incluido el uso de información en entornos profesionales, bancarios, industriales, confidenciales o relacionados con la seguridad).

Por este motivo existen algunos mecanismos que garantizan un nivel de integridad de los datos, es decir, que el destinatario obtiene una confirmación de que los datos recibidos son, de hecho, similares a los datos transmitidos.

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Existen dos maneras de proteger la transferencia de datos para que no se produzcan errores:

• instalando un medio de transmisión más seguro, es decir, una capa de protección física. Una conexión convencional tiene, por lo general, un porcentaje de error entre 10-5 y 10-7.

• implementando mecanismos lógicos para detectar y corregir errores.

La mayoría de los sistemas de control lógico de errores se basan en la suma de información (esto se denomina "redundancia") para verificar la validez de los datos. Esta información adicional se denomina suma de comprobación.

3.5.1 Verificación de redundancia vertical (vrc).

La verificación de paridad (a veces denominada VRC o verificación de redundancia vertical) es uno de los mecanismos de verificación más simples. Consiste en agregar un bit adicional (denominado bit de paridad) a un cierto número de bits de datos denominado palabra código (generalmente 7 bits, de manera que se forme un byte cuando se combina con el bit de paridad) cuyo valor (0 o 1) es tal que el número total de bits 1 es par. Para ser más claro, 1 si el número de bits en la palabra código es impar, 0 en caso contrario.

Tomemos el siguiente ejemplo:

En este ejemplo, el número de bits de datos 1 es par, por lo tanto, el bit de paridad se determina en 0. Por el contrario, en el ejemplo que sigue, los bits de datos son impares, por lo que el bit de paridad se convierte en 1:

Supongamos que después de haber realizado la transmisión, el bit con menos peso del byte anterior (aquel que se encuentra más a la derecha) ha sido víctima de una interferencia:

El bit de paridad, en este caso, ya no corresponde al byte de paridad: se ha detectado un error.

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Sin embargo, si dos bits (o un número par de bits) cambian simultáneamente mientras se está enviando la señal, no se habría detectado ningún error.

Ya que el sistema de control de paridad puede detectar un número impar de errores, puede detectar solamente el 50% de todos los errores. Este mecanismo de detección de errores también tiene la gran desventaja de ser incapaz de corregir los errores que encuentra (la única forma de arreglarlo es solicitar que el byte erróneo sea retransmitido).

3.5.2 Verificación de redundancia longitudinal (lrc).

La verificación de la redundancia longitudinal (LRC, también denominada verificación de redundancia horizontal) no consiste en verificar la integridad de los datos mediante la representación de un carácter individual, sino en verificar la integridad del bit de paridad de un grupo de caracteres. Digamos que "HELLO" es el mensaje que transmitiremos utilizando el estándar ASCII. Estos son los datos tal como se transmitirán con los códigos de verificación de redundancia longitudinal:

Letra

Código ASCII

(7 bits)

Bit de paridad

(LRC)H 1001000 0E 1000101 1L 1001100 1L 1001100 10 1001111 1VRC 1000010 0

3.5.3 Verificación de redundancia cíclica (CRC).

La verificación de redundancia cíclica consiste en la protección de los datos en bloques, denominados tramas. A cada trama se le asigna un segmento de datos denominado código de control (al que se denomina a veces FCS, secuencia de verificación de trama, en el caso de una secuencia de 32 bits, y que en ocasiones se identifica erróneamente como CRC). El código CRC contiene datos redundantes con la trama, de manera que los errores no sólo se pueden detectar sino que además se pueden solucionar.

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El concepto de CRC consiste en tratar a las secuencias binarias como polinomios binarios, denotando polinomios cuyos coeficientes se correspondan con la secuencia binaria. Por ejemplo, la secuencia binaria 0110101001 se puede representar como un polinomio, como se muestra a continuación:

0*X9 + 1*X8 + 1*X7 + 0*X6 + 1*X5 + 0*X4 + 1*X3 + 0*X2 + 0*X1 + 1*X0

SiendoX8 + X7 + X5 + X3 + X0

OX8 + X7 + X5 + X3 + 1

De esta manera, la secuencia de bits con menos peso (aquella que se encuentra más a la derecha) representa el grado 0 del polinomio (X0 = 1), (X0 = 1), (X0 = 1), el 4º bit de la derecha representa el grado 3 del polinomio (X3), y así sucesivamente. Luego, una secuencia de n- bits forma un polinomio de grado máximo n-1. Todas las expresiones de polinomios se manipulan posteriormente utilizando un módulo 2.

En este proceso de detección de errores, un polinomio predeterminado (denominado polinomio generador y abreviado G(X)) es conocido tanto por el remitente como por el destinatario. El remitente, para comenzar el mecanismo de detección de errores, ejecuta un algoritmo en los bits de la trama, de forma que se genere un CRC, y luego transmite estos dos elementos al destinatario. El destinatario realiza el mismo cálculo a fin de verificar la validez del CRC.

3.6 Corrección de errores

Para poder recuperar los datos perdidos es necesario emplear códigos altamente redundantes, de esta forma, la utilización efectiva del canal de transmisión se reduce considerablemente. Es necesario pues, que el receptor disponga de los mecanismos necesarios (Hardware) para recuperar la información a través de los datos corruptos que le llegan.

Códigos de control 2 en 3

Este tipo de códigos se caracteriza por repetir la información 3 veces. Si una información cualquiera está codificada en n bits, se forma un nuevo código 3*n bits, en donde A está repetido 3 veces. Al analizar la información

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transferida se decide si es correcta según el número de veces que coincida las 3 secuencias.

3.6.1 Código de Hamming

El código de Hamming es un código detector y corrector de errores que lleva el nombre de su inventor, Richard Hamming. En los datos codificados en Hamming se pueden detectar errores en un bit y corregirlos, sin embargo no se distingue entre errores de dos bits y de un bit (para lo que se usa Hamming extendido). Esto representa una mejora respecto a los códigos con bit de paridad, que pueden detectar errores en sólo un bit, pero no pueden corregirlo.

Si se añaden junto al mensaje más bits detectores-correctores de error y si esos bits se pueden ordenar de modo que diferentes bits de error producen diferentes resultados, entonces los bits erróneos podrían ser identificados. En un conjunto de siete bits, hay sólo siete posibles errores de bit, por lo que con tres bits de control de error se podría especificar, además de que ocurrió un error, en qué bit fue.

Hamming estudió los esquemas de codificación existentes, incluido el de dos entre cinco, y generalizó sus conclusiones. Para empezar, desarrolló una nomenclatura para describir el sistema, incluyendo el número de los bits de datos y el de los bits detectores-correctores de error en un bloque. Por ejemplo, la paridad incluye un solo bit para cualquier palabra de datos, así que las palabras del Código ASCII que son de siete bits, Hamming las describía como un código (8.7), esto es, un total de 8 bits de los cuales 7 son datos. En el ejemplo anterior de la repetición, sería un código (3.1), siguiendo la misma lógica. La relación de la información es el segundo número dividido por el primero, por nuestro ejemplo de la repetición, 1/3.

Hamming también estudió los problemas que surgían al cambiar dos o más bits a la vez y describió esto como "distancia" (ahora llamada distancia de Hamming en su honor). La paridad tiene una distancia de 2, dado que cualquier error en dos bits no será detectado. La repetición (3.1)tiene una distancia de 3, pues son necesarios el cambio simultáneo de tres bits para obtener otra palabra de código. La repetición (4.1) (cada bit se repite cuatro veces) tiene una distancia de 4, así que el cambio de dos bits en el mismo grupo quedará sin definir.

Hamming estaba interesado en solucionar simultáneamente dos problemas: aumentar la distancia tanto como sea posible, a la vez que se aumentan al máximo los bits de información. Durante los años 40 desarrolló varios esquemas de codificación que mejoraban notablemente los códigos existentes. La clave de todos sus sistemas era intercalar entre los bits de datos los de paridad.

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Hamming (7,4)

Hoy, el código de Hamming se refiere al (7.4) que Hamming introdujo en 1950. El código de Hamming agrega tres bits adicionales de comprobación por cada cuatro bits de datos del mensaje.

El algoritmo de Hamming (7.4) puede corregir cualquier error de un solo bit, pero cuando hay errores en más de un bit, la palabra transmitida se confunde con otra con error en un sólo bit, siendo corregida, pero de forma incorrecta, es decir que la palabra que se corrige es otra distinta a la original, y el mensaje final será incorrecto sin saberlo. Para poder detectar (aunque sin corregirlos) errores de dos bits, se debe añadir un bit más, y el código se llama Hamming extendido. El procedimiento para esto se explica al final.

El algoritmo es el siguiente:

1. Todos los bits cuya posición es potencia de dos se utilizan como bits de paridad (posiciones 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, etc.).2. Los bits del resto de posiciones son utilizados como bits de datos (posiciones 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17, etc.).3. Cada bit de paridad se obtiene calculando la paridad de alguno de los bits de datos. La posición del bit de paridad determina la secuencia de los bits que alternativamente comprueba y salta, a partir de éste, tal y como se explica a continuación.

• Posición 1: salta 0, comprueba 1, salta 1, comprueba 1, etc.• Posición 2: salta 1, comprueba 2, salta 2, comprueba 2, etc.• Posición 4: salta 3, comprueba 4, salta 4, comprueba 4, etc.• Posición 8: salta 7, comprueba 8, salta 8, comprueba 8, etc.• Posición 16: salta 15, comprueba 16, salta 16, comprueba 16, etc.• Regla general para la posición n es: salta n-1 bits, comprueba n

bits, salta n bits, comprueba n bits...• Y así sucesivamente.

En otras palabras, el bit de paridad de la posición 2k comprueba los bits en las posiciones que tengan al bit k en su representación binaria. Dicho a la inversa, el bit 13, por ejemplo, es chequeado por los bits 8, 4 y 1, al ser estos los de su representación binaria: 13=1101(2); 8=1000(2); 4=0100(2); 1=0001(2).

Así, por ejemplo, para los primeros términos se tiene:

• En la Posición 1 (2^0 = 1), comprobaríamos los bits: 3, 5, 7, 9, 11, 13...

• En la Posición 2 (2^1 = 2), los bits: 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15...• En la Posición 4 (2^2 = 4), los bits: 5, 6, 7, 12, 13, 14, 15, 20, 21,

22, 23...• En la Posición 8 (2^3 = 8) tendríamos: 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15,

24-31...

Siguiendo el algoritmo hasta completar la nueva cadena.

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Ejemplo

Consideremos la palabra de datos de 7 bits "0110101". Para ver cómo se generan y utilizan los códigos Hamming para detectar un error, observe las tablas siguientes. Se utiliza la d para indicar los bits de datos y la p para los de paridad.

En primer lugar los bits de datos se insertan en las posiciones apropiadas y los bits de paridad calculados en cada caso usando la paridad par.

p1 p2 d1 p3 d2 d3 d4 p4 d5 d6 d7

Palabra de datos (sin paridad):

0 1 1 0 1 0 1

p1 1 0 1 0 1 1

p2 0 0 1 0 0 1

p3 0 1 1 0

p4 0 1 0 1

Palabra de datos (con paridad):

1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1

Cálculo de los bits de paridad en el código Hamming

La nueva palabra de datos (con los bits de paridad) es ahora "10001100101". Consideremos ahora que el bit de la derecha, por error, cambia de 1 a 0. La nueva palabra de datos será ahora "10001100100".

Sin errores

p1

p2

d1

p3

d2

d3

d4

p4

d5

d6

d7

Prueba de paridad

Bit de paridad

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Palabra de datos recibida:

1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1

p1 1 0 1 0 1 1Correcto

0

p2 0 0 1 0 0 1Correcto

0

p3 0 1 1 0Correcto

0

p4 0 1 0 1Correcto

0

Comprobación de los bits de paridad (con primer bit de la derecha cambiado)

Con errores

p1

p2

d1

p3

d2

d3

d4

p4

d5

d6

d7

Prueba de paridad

Bit de paridad

Palabra de datos recibida:

1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1

p1 1 0 1 0 1 0 Error 1

p2 0 0 1 0 0 0 Error 1

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p3 0 1 1 0Correcto

0

p4 0 1 0 0 Error 1

Comprobación de los bits de paridad (con primer bit de la derecha cambiado)

Si se analiza en la tabla anterior la paridad que se debe obtener a la derecha tras la llegada del mensaje sin errores debe ser siempre 0 (por cada fila), pero en el momento en que ocurre un error esta paridad cambia a 1, de allí el nombre de la columna "prueba de paridad 1". Se observa que en la fila en que el cambio no afectó la paridad es cero y llega sin errores.

El paso final es evaluar los bits de paridad (recuerde que el fallo se encuentra en d7). El valor entero que representan los bits de paridad es 11 (si no hubieran ocurrido errores este valor seria 0), lo que significa que el bit décimo primero de la palabra de datos (bits de paridad incluidos) es el erróneo y necesita ser cambiado.

p4 p3 p2 p1

Binario 1 0 1 1

Decimal 8 2 1 Σ = 11

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Cambiando el bit décimo primero 10001100100 se obtiene de nuevo 10001100101. Eliminando los bits de patrón de la paridad no se tienen en cuenta los bits de paridad. Si el error se produjera en uno de ellos, en la comprobación sólo se detectaría un error, justo el correspondiente al bit de paridad causante del mismo.

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Línea del tiempo de las telecomunicaciones.

• 3000 A.C Egipcios representaban ideas mediante símbolos.

• 5000 A.C. Griegos Desarrollan la Heliografía.

• 1500s. AZTECAS Comunicación por medio mensajes escritos y llevados

por hombres a pie.

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• 1800 NORTEAMÉRICA Los indios de Norteamérica hacían uso de

señales de humo.

• 1800–1936 Mesa Telégrafo en España.

• Antonio Meucci .Ideó un sistema para permitir que los trabajadores del

Teatro de la Pergola se pudieran comunicar. En 1830 viajó a Cuba, y

mientras trabajaba en métodos para curar enfermedades mediante

descargas eléctricas, descubrió que la voz podía viajar mediante

impulsos eléctricos a través de un cable de cobre.

• (1844); se desarrollan técnicas de multiplexado; William Thompson

calcula la respuesta al impulso en una línea telegráfica

• (1855); se instala el primer cable trasatlántico.

• 1860 Mesa Telegráfica de Morse

• ÁFRICA Y SUDAMÉRICA: Comunicación por medios acústicos

(tambores y cantos).

• 1860 Sistemas Ópticos Telegráficos (uso de banderas, o semáforos) por

la caballería de EUA.

• 1860 (Abril 3): Comunicación (mensajería) vía caballos

• 1863 primer prototipo de teléfono por Philip Reis

• 1900 con actualizaciones se crearon receptores y emisores y se crea

la radio.ç

• 1938–1945 Se desarrollan sistemas de radar y microondas

Page 90: antologia telecomunicaciones

• 4 de octubre de 1957. El primer satélite de Estados Unidos fue el

Explorer 1, lanzado el 31 de enero de 1958, y resultó útil para el

descubrimiento de los cinturones de radiación de la Tierra.

• 1985–1990 Máximo desarrollo en redes LAN

• 1989 Se propone el servicio World Wide Web (WWW) por Tim Berners-

Lee (CERN).

• 1990–1997 Se pone en funcionamiento el sistema de telefonía celular

digital.

• 2000 Internet se convierte en una herramienta súper utilizada para la

comunicación a nivel mundial y la consulta de información al alcance de

una computadora.

• 2010 La comunicación móvil, todo lo que necesites consultar desde la

palma de tu mano con la telefonía celular 4G.

Page 91: antologia telecomunicaciones

BIBLIGRAFIA

FOROUZAN, Behrouz. Transmisión de datos y redes de comunicaciones.

Mc Graw Hill, 2001.

HERRERA, Perez Enrique. Introducción a las Telecomunicaciones. Limusa,

2001.

HERRERA, Perez Enrique. Comunicaciones I. Limusa, 1999.

O’REILLY, J.J. Principio de Telecomunicaciones. Iberoamericana. 1994.

PIERCE, John. La ciencia de las telecomunicaciones. Reverte, 1985.

STREMLER, Ferrel. Sistemas de comunicaciones. Alfaomega, 1989.

www.mografias.com/informatica/la stelecomunicaciones.html