T23 COMUNICACIONES

T23 - COMUNICACIONES.

1.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN ...........................................................................................................................3 1.1. INTRODUCCIÓN ..........................................................................................................................................3 1.2. MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS.......................................................................................................4 1.2.1. PAR TRENZADO...................................................................................................................................4 1.2.1.1. COMPOSICIÓN .................................................................................................................................4 1.2.1.2. UTP (UNSHIELDED TWISTED PAIR) – PAR TRENZADO NO APANTALLADO............................4 1.2.1.3. STP (SHIELDED TWISTED PAIR) – PAR TRENZADO APANTALLADO ........................................5 1.2.1.4. CARACTERISTICAS..........................................................................................................................5 1.2.2. CABLE COAXIAL...................................................................................................................................6 1.2.2.1. COMPOSICIÓN .................................................................................................................................6 1.2.2.2. CABLE COAXIAL FINO (THINNET, THIN COAX) ............................................................................7 1.2.2.3. CABLE COAXIAL GRUESO (THICKNET).........................................................................................7 1.2.2.4. FINO O GRUESO ..............................................................................................................................8 1.2.3. FIBRA ÓPTICA ......................................................................................................................................8 1.2.4. SELECCIÓN DEL CABLEADO ...........................................................................................................10 1.3. MEDIOS DE TRANSMISIÓN NO GUIADOS...............................................................................................12 1.3.1. ONDAS DE RADIO..............................................................................................................................12 1.3.2. ONDAS DE LUZ ..................................................................................................................................12 1.3.3. INFRARROJOS ...................................................................................................................................12 1.3.4. MICROONDAS ....................................................................................................................................12 1.3.5. TRANSMISIÓN VÍA SATÉLITE ...........................................................................................................13 1.4. TOPOLOGÍA DE REDES DE CABLE .........................................................................................................14 1.4.1. TOPOLOGÍA EN BUS .........................................................................................................................14 1.4.2. TOPOLOGÍA EN ESTRELLA ..............................................................................................................15 1.4.3. TOPOLOGÍA EN ANILLO....................................................................................................................16 1.4.4. TOPOLOGÍA Y TOPOGRAFÍA............................................................................................................17 1.5. CABLEADO ESTRUCTURADO..................................................................................................................17 1.5.1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................17 1.5.2. COMPONENTES DEL CABLEADO ESTRUCTURADO.....................................................................18 1.5.2.1. CABLEADO HORIZONTAL .............................................................................................................18 1.5.2.2. ÁREA DE TRABAJO ........................................................................................................................19 1.5.2.3. CABLEADO VERTICAL ...................................................................................................................19 1.5.2.4. CUADRO DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA....................................................................................20 1.5.2.5. CUARTO DE EQUIPOS...................................................................................................................20 1.5.2.6. ACOMETIDA ....................................................................................................................................20 1.6. TARJETAS DE RED....................................................................................................................................21 1.6.1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................21 1.6.2. FUNCIONAMIENTO DE LA TARJETA................................................................................................22 1.6.3. DIRECCIÓN DE RED ..........................................................................................................................22 1.6.4. CABLES DE RED Y CONECTORES ..................................................................................................22

2. MODOS DE COMUNICACIÓN. EQUIPOS TERMINALES Y EQUIPOS DE INTERCONEXIÓN Y CONMUTACIÓN. ......................................................................................................................................................23 2.1. ELEMENTOS BÁSICOS DE TELECOMUNICACIÓN.................................................................................23 2.1.1. SEÑALES. TIPOS................................................................................................................................24 2.1.2. TIPOS DE TRANSMISIÓN ..................................................................................................................25 2.1.3. PERTUBACIONES EN LA TRANSMISIÓN.........................................................................................27 2.1.4. VELOCIDAD DE MODULACIÓN. VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA. ...........................................28 2.1.5. CAPACIDAD DE CANAL. ANCHO DE BANDA. .................................................................................29 2.1.6. MODOS DE COMUNICACIÓN............................................................................................................29 2.2. COMUNICACIÓN DE DATOS ....................................................................................................................30 2.2.1. MODULACIÓN ANALÓGICA. DATOS ANALÓGICOS/SEÑALES ANALÓGICAS.............................30

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2.2.2. MODULACIÓN DIGITAL. DATOS DIGITALES/SEÑALES ANALÓGICAS.........................................33 2.2.3. DIGITALIZACIÓN. DATOS ANALÓGICOS/SEÑALES DIGITALES. ..................................................34 2.2.4. CODIFICACIÓN. DATOS DIGITALES/SEÑALES DIGITALES...........................................................34 2.3. DISPOSITIVOS DE COMUNICACIÓN .......................................................................................................37 2.3.1. MÓDEMS.............................................................................................................................................38 2.3.1.1. INTERFACES DE CONECTIVIDAD ................................................................................................38 2.3.1.2. ESTÁNDARES DE CORRECCIÓN DE ERRORES Y COMPRESIÓN DE DATOS .......................39 2.3.2. CODEC EN BANDA BASE..................................................................................................................39 2.3.3. MULTIPLEXORES...............................................................................................................................40 2.3.4. CONCENTRADORES .........................................................................................................................40 2.3.5. REPETIDORES ...................................................................................................................................40 2.3.6. PUENTES ............................................................................................................................................41 2.3.7. ENRUTADORES .................................................................................................................................41 2.3.8. CONMUTADORES ..............................................................................................................................41 2.4. MULTIPLEXACIÓN.....................................................................................................................................41 2.4.1. JERARQUÍAS DIGITALES ..................................................................................................................42 3.

CONCLUSIÓN................................................................................................................................................44

4.

BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................................................46

5.

ESQUEMA – RESUMEN................................................................................................................................47

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1.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN

1.1.

INTRODUCCIÓN

El medio de transmisión es el soporte de comunicación sobre el cual viaja la información que se intercambia entre los terminales. Podemos clasificar los medios de transmisión en dos tipos: MEDIOS GUIADOS: Utilizan un medio físico para transmitir los datos, han sido los medios más utilizados hasta el momento, aunque requieren una instalación, permiten muy altas velocidades. En general están basados en la transmisión de señales eléctricas, lo cual hace que sufran problemas de interferencias. Otro de los problemas comunes es el de la atenuación de la señal con la distancia, que hace que se necesiten repetidores para mantener un nivel de señal adecuado. El caso de la fibra óptica es un caso especial, puesto que la transmisión se realiza mediante ondas de luz y eso hace que no puedan existir interferencias con el exterior y la atenuación de la señal no sea importante (estas razones hacen la tecnología de cableado preferible para muy largas distancias). □

□

□

Cables Metálicos (Par trenzado). à

Par trenzado apantallado (STP)

à

Par trenzado no apantallado (UTP)

Cable Coaxial. à

Fino.

à

Grueso

Fibra Óptica. à

Monomodo

à

Multimodo

MEDIOS NO GUIADOS: Utilizan el aire para transmitir los datos, hasta ahora solo han sido utilizados en redes publicas o por las grandes empresas. Pero en la actualidad el avance conseguido con la transmisión de ondas de radio de alta frecuencia, está haciendo que está tecnología empiece a ser utilizada en las redes locales. Entre características principales de estos medios están, la ausencia de instalación (muy útil en ciertos casos en los que no se pueden instalar cables) y la gran vulnerabilidad a las interferencias (la transmisión de datos se realiza por un medio compartido por otras señales). □

Ondas de radio.

□

Ondas de luz

□

Microondas.

□

Infrarrojos

La TOPOLOGÍA define la interconexión (cableado) entre los nodos de una red, hay varios tipos de topología, cada uno con sus ventajas e inconvenientes, pero destacan principalmente tres: □

Topología de Bus: El cable es único y todos los nodos de la red se conectan al mismo medio (lo cual puede provocar que varios nodos transmitan al mismo tiempo interfiriéndose entre sí).

□

Topología de Anillo: Hay un tramo o segmento de cable que interconecta cada una de las estaciones (una a una). Las ventajas es que se tiene poco cableado y el inconveniente es que si se cae una de las estaciones se cae toda la red.

□

Topología de Estrella: Hay un tramo o segmento de cable que interconecta cada estación con un concentrador central (hub o switch). Aunque requiere más cableado, es mucho más flexible que las anteriores y es la que se utiliza en las redes locales en la gran mayoría de los casos.

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El estándar de cableado estructurado es un conjunto de recomendaciones para el desarrollo de un sistema de cableado flexible para una empresa que permite la integración de múltiples servicios (voz, datos, video, etc.) provenientes de diferentes proveedores y siendo totalmente independiente del tipo de red, protocolo de transmisión, etc. Para ello define una serie de zonas dentro del edificio y los cables, conectores, etc. que deben utilizarse dentro de esas zonas: □

Cableado horizontal (define el cableado dentro de una de las plantas del edificio)

□

Área de trabajo (define los conectores de los terminales, teléfonos, faxes, ordenadores, cámaras, etc.)

□

Cuadro de distribución de planta (define los conectores y conexiones de la planta con el cableado vertical)

□

Cableado vertical (conecta los cableados de todas las plantas con el cuarto de equipos y la acometida).

□ Cuarto de Equipos o armario principal (define cableado, conectores, etc. dentro del cuarto donde están los servidores y las máquinas principales del edificio). □

1.2.

Acometida (punto de entrada del cableado y datos exteriores).

MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS

1.2.1. PAR TRENZADO

Figura 1 - Cable de par trenzado con cuatro pares

1.2.1.1. COMPOSICIÓN En su forma más simple, el cable de par trenzado consiste en dos hilos de cobre de aproximadamente un milímetro de espesor, recubiertos por un aislante y girados uno sobre otro. Un cable puede contener varios pares trenzados entre sí. La razón de girar los cables entre sí es porque: reducen las interferencias que se producen entre ellos (diafonía) y actúan como aislantes del ruido exterior. Hay dos tipos de cable de par trenzado: par trenzado no blindado (UTP) y par trenzado blindado (STP). Varios pares trenzados son agrupados a menudo juntos y encerrados en una funda protectora para formar un cable. Los pares se agrupan en unidades de mayor capacidad. Varios pares forman un subgrupo, los subgrupos se aúnan en grupos y estos en superunidades. Las superunidades se agrupan en el denominado cable, que se blinda exteriormente, para protegerlo de la humedad y otros elementos exteriores, con plomo o polietileno. Ocasionalmente (cuando el cable posee más de 50 pares) se introduce un gas seco en el interior para eliminar la humedad. Los cables telefónicos se arman con un número de pares que puede ir de 6 a 2.200.

1.2.1.2. UTP (UNSHIELDED TWISTED PAIR) – PAR TRENZADO NO APANTALLADO UTP es el tipo más popular de cable de par trenzado y llegó rápidamente a ser el cable de LAN más popular. La longitud máxima del segmento de cable es de 100 metros desde el dispositivo concentrador hasta el host. UTP

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consiste en dos hilos de cobre aislados, dependiendo de un uso particular, hay especificaciones UTP que gobiernan cuántos pares están permitidos por pie de cable. El cable UTP ha sido el más utilizado debido a su bajo coste y a su facilidad de instalación (se utilizan para telefonía, redes locales, etc.). UTP está especificado en el estándar EIA/TIA 568. EIA/TIA 568 usó UTP en la creación de estándares que aplicó a una variedad de edificios y situaciones de cableado, asegurando consistencia de productos para los clientes. Esos estándares incluyen varias categorías de UTP: Categoría 1

Velocidad de transmisión Menor de 1 Mbps

2

Hasta 4 Mbps

3

Hasta 16 Mbps

4

Hasta 20 Mbps

5

Hasta 100 Mbps

5e 6

Hasta 622 Mbps

Características. Cable telefónico UTP tradicional que transporta voz pero no datos. La mayoría del cable telefónico anterior a 1983 era de esta categoría Cable UTP permite transmisión de voz y datos, consiste en 4 pares trenzados Cable UTP para transmisiones de datos. Consiste en 4 pares girados con 3 vueltas por pie (30,48 centímetros). Empleado en redes Ethernet 10BaseT Cable UTP para transmisiones de datos, utilizado en Token Ring Cable UTP para transmisión de datos hasta 100 Mbps. Consiste en 4 pares trenzados de cobre. De los 8 hilos solo se usan 4. Similar al anterior, pero con unas especificaciones más estrictas. Cable UTP que multiplica el ancho de banda de la categoría 5 por dos veces y media (250 Mhz). Ha sido estandarizada en EIA568-A-5.

La mayoría de los sistemas telefónicos usan un tipo de UTP. De hecho, una razón por la que UTP es tan popular es porque muchos edificios están cableados para sistemas telefónicos de par trenzado. A menudo es instalado además para cumplir futuras necesidades, si el cable instalado es de grado suficiente para soportar transmisión de datos, puede ser usado en una red de ordenadores. Sin embargo, el cable telefónico normal puede no ser valido (puede no tener las características eléctricas requeridas para la transmisión limpia y segura de datos).

1.2.1.3. STP (SHIELDED TWISTED PAIR) – PAR TRENZADO APANTALLADO STP utiliza una malla metálica que envuelve la trenza de cobre que es de alta calidad, y más protectora que la del UTP, también usa un recubrimiento entre y alrededor de los pares y el giro interno de los mismos. Esto da a STP un excelente aislamiento para proteger los datos transmitidos de interferencias exteriores (es menos susceptible a interferencias eléctricas) y soporta ratios de transmisión más altos a distancias mayores que UTP.

1.2.1.4. CARACTERISTICAS Hardware de conexión: Usa conectores RJ-45 para conectarse a un ordenador, es similar al conector telefónico RJ-11, pero RJ-45 es ligeramente más largo, y no cabe en el enchufe del RJ-11, además RJ-45 tiene 8 conexiones de cable, mientras que el RJ-11 sólo cuatro. Están disponibles varios componentes para ayudar a organizar grandes instalaciones UTP y hacer más fácil su instalación y mantenimiento: □

Racks: Es una buena forma para centralizar y organizar una red que tenga un montón de conexiones

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□

Paneles de expansión: Hay varias versiones que soportan hasta 96 puntos y velocidades de transmisión de 100 Mbps.

□

Latiguillos o ladrones: Conectores RJ-45 simples o dobles para los paneles o rosetas de pared y soportan ratios de 100 Mbps.

□

Rosetas de pared. Soportan dos o más pares.

El cable de par trenzado es ampliamente utilizado porque es barato y su flexibilidad hace que sea sencilla su instalación en los edificios. Desgraciadamente, no es un buen medio de transmisión a largas distancias y altas velocidades, eso le hace susceptible de ser utilizado solo en redes de área local.

1.2.2. CABLE COAXIAL El cable coaxial fue hace tiempo el cable de red más ampliamente utilizado, las razones para ello es que era relativamente barato y fácil de trabajar con él, dada su ligereza y flexibilidad. Era tan popular que llegó a ser un medio seguro y fácil de soportar en una instalación convencional (se ha utilizado para televisión, telefonía a larga distancia y redes de área local).

1.2.2.1. COMPOSICIÓN En la forma más simple, el coaxial consiste en un núcleo hecho de cobre sólido envuelto por un aislamiento, un trenzado de metal protegiéndolo y una capa exterior. Si además esta protegido por una capa de película metálica y otra capa de trenzado de metal, se dice que tiene doble aislamiento. Hay disponible cables aún mejores, con un aislamiento de más calidad para entornos sujetos a fuertes interferencias. En esos casos tendrá dos capas de película metálica y dos capas de malla metálica.

Figura 2 – Cable Coaxial □

La capa “Aislante”, es un cilindro de plástico que aísla la señal entre el conductor y la malla de cobre.

□

La capa Malla de Cobre se refiere al entretejido o malla de metal trenzado que rodea algunos tipos de cable. Esta capa protege los datos transmitidos absorbiendo señales electrónicas dispersas.

□

El núcleo del cable coaxial transporta las señales electrónicas que conforman los datos, este hilo del núcleo puede ser sólido (lo más habitual) o trenzado, usualmente es de cobre.

□

La cubierta protectora es otro cilindro de plástico que aísla todo el conjunto del exterior.

El núcleo está envuelto por una capa de aislamiento que le separa de la malla, la malla trenzada actúa como toma de tierra y protege el núcleo del ruido eléctrico exterior y de las réplicas (Crosstalk o diafonía). El núcleo conductor y la malla deben estar siempre separados el uno del otro. Si se tocan, el cable experimentará un corto, y fluirán ruido o señales dispersas en la malla en el hilo de cobre. Esto podría “destruir” los datos. El cable entero está rodeado por una capa no conductora, usualmente hecha de caucho, teflón o plástico.

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El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado (por su forma concéntrica y sus capas de aislante). El trenzado del cable, es como un manguito protector que puede absorber señales electrónicas dispersas para que no afecten al dato que está siendo enviado por el núcleo interior del cable. Por esta razón el coaxial es una buena elección para largas distancias con cierta fiabilidad, al soportar altos ratios de datos con un equipo sencillo. Los cables coaxiales se identifican por la relación D1/D2, siendo D1 el diámetro del conductor y D2 el del apantallamiento. Esta relación está normalizada por el ITU y se presenta en alguna de las siguientes clasificaciones: □

Fino (thinnet)

□

Grueso (thicknet)

1.2.2.2. CABLE COAXIAL FINO (THINNET, THIN COAX) Es un cable coaxial flexible y fino, de alrededor de 0,25 pulgadas de grueso (0,64 centímetros). Debido a que éste tipo de coaxial es flexible y fácil de trabajar con él, puede ser usado en prácticamente cualquier tipo de instalación de red. Las redes que usan thinnet tienen el cable directamente conectado a una tarjeta de red, mediante un conector T-BNC. El cable fino puede transportar la señal hasta aproximadamente 185 metros antes de que la señal empiece a sufrir por atenuación. Los fabricantes de cables han convenido en ciertas denominaciones para los diferentes tipos de cable, el coaxial fino está incluido en un grupo denominado familia RG-58 y tiene una impedancia (la resistencia medida en ohmios para alternar la corriente en un cable) de 50 ohmios. La principal diferencia entre los cables de la familia RG-58 es el núcleo central de cobre ya que este puede ser sólido o trenzado. Sus conectores son conocidos como BNC (British Naval Conector), y se utilizan para hacer las conexiones entre el cable y los ordenadores. Hay varios componentes importantes en la familia BNC: □

El conector de cable BNC. Se puede soldar o ajustar por presión (extremo del cable).

□

El conector T. Este conector conecta la tarjeta de red del ordenador al cable de red (extremo de la tarjeta).

□

El conector de barrilete BNC. Es utilizado para unir dos tramos de cable fino.

□

El Terminador BNC. Cierra cada final de cable del bus para absorber las señales y evitar los rebotes. Sin un terminador, una red en bus no funciona.

1.2.2.3. CABLE COAXIAL GRUESO (THICKNET) Es un cable relativamente rígido de alrededor de 0,5 pulgadas de diámetro. Es conocido como Ethernet Standard porque fue el primer tipo de cable usado con la arquitectura de red Ethernet. Su principal característica es que el núcleo de cobre es más grueso que el núcleo del cable fino. Esto permite que pueda transportar las señales más lejos que el cable fino (puede llevar la señal hasta 500 metros). Por lo tanto, es a veces usado para unir redes pequeñas basadas en cable fino, aunque en la actualidad se suele ser más habitual emplear fibra óptica. La conexión del cable grueso con la tarjeta de red es bastante compleja. En primer lugar, para hacer la conexión se precisa de un aparato llamado transceptor ó “transceiver”. El transceptor diseñado para Thicknet Ethernet incluye un conector conocido como vampiro, este conector penetra a través de la capa de aislamiento (concretamente se pincha en el cable y lo atraviesa) y hace contacto directo con el núcleo conductor del cable. La

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conexión desde el transceptor a la tarjeta de red se hace usando un cable (drop cable) que se conecta a la terjeta mediante un conector AUI (Attachment Unit Interface). Uno de los conectores de puerto AUI para thicknet más utilizado, es conocido tambien como conector DIX Digital Intel Xerox, o un conector DB-15. El cable grueso tiene marcas negras cada 2 metros, que es la distancia mínima que debe separar dos transceptores consecutivos.

1.2.2.4. FINO O GRUESO Como regla general, es más dificil trabajar con el cable grueso. El cable fino es flexible, fácil de instalar y relativamente barato, el cable grueso no se curva fácilmente y es, por lo tanto, dificil de instalar. Esto hay que tomarlo en consideración cuando la instalación hay que hacerla por conductos y espacios estrechos. El cable grueso es más caro que el fino, pero lleva la señal más lejos. Cable coaxial, códigos de fuego y calidad El tipo de cable que debes usar depende de donde esté tu red. Los coaxiales son de: □

Polivinilo (PVC)

□

Plenum

El polivinilo es un tipo de plástico usado para construir el aislamiento y la protección del cable en la mayoría de los tipos de cable coaxial. El cable de PVC es flexible y puede ser fácilmente conducido por una oficina. Sin embargo, cuando arde, emite gases venenosos. Un plenum es el pequeño espacio en muchos edificios entre el falso techo y el falso suelo, es usado para que circule el aire frío y caliente. Los códigos de fuego son muy específicos con el tipo de cable que puede atravesar esta área, debido a que cualquier humo o gas en el plenum puede mezclarse con el aire respirado en el edificio. El cable Plenum se refiere al coaxial que contiene materiales especiales en su aislamiento y capa protectora. Esos materiales están certificados para ser resistentes al fuego y producir una mínima cantidad de humo. Puede ser usado en el plenum y en caminos verticales sin conducción. Sin embargo es más caro y menos flexible que el de PVC. Consideraciones sobre el cable coaxial Se debe utilizar cable coaxial si se necesita un medio que puede transmitir voz, vídeo, y datos, a mayor distancia que el par trenzado.

1.2.3. FIBRA ÓPTICA Las fibras ópticas transportan señales de datos digitales en forma de pulsos modulados de luz. Es una forma relativamente segura de enviar datos ya que no se envían impulsos eléctricos, esto hace que el cable de fibra óptica no pueda ser pinchado y los datos robados, lo que es posible con cualquier cable basado en cobre transportando datos en forma de señales eléctricas. El cable de fibra óptica es bueno para transmisión de datos a muy alta velocidad, debido a la ausencia de atenuación y la pureza de la señal.

Figura 3 – Fibra Óptica T23 Página 8 de 51

Figura 4 – Fibra Óptica

COMPOSICIÓN Visto en sección, consta de un núcleo circular de vidrio, silicio o plástico (con índice de refracción n1), rodeado por un material similar (con índice de refracción n2). Todo el conjunto está recubierto de algún material que dé protección ambiental y mecánica. La conducción de la luz se realiza cuando el índice de refracción n1 del vidrio del núcleo es ligeramente superior (del 1 al 3 por ciento) al índice de refracción n2 del vidrio que rodea al núcleo. Gracias a esto se produce un fenómeno de reflexión total en la pared interna del núcleo, que mantiene la energía luminosa confinada en él. Las fibras pueden estar hechas también de plástico transparente, de esta forma, el cable es más barato y flexible, pero no puede llevar los pulsos de luz tan lejos como el vidrio. Cada filamento de la fibra transmite señales en una única dirección, por eso el cable consiste en dos filamentos separados: uno destinado a la transmisión de los datos y otro a la recepción. Una capa de plástico reforzado envuelve cada filamento de vidrio mientras que fibras de Kevlar proporcionan resistencia al cable. Las fibras de Kevlar en el conector de fibra óptica están situadas entre los dos cables (encapsulados en el plástico). Las transmisiones en cable de fibra óptica no están sujetas a interferencia eléctrica y son extremadamente rápidas (actualmente alrededor de 100 Mbps con ratios demostrados de hasta 200.000 Mbps). La luz puede viajar en monomodo y multimodo, rebotando por las paredes del filamento debido al distinto índice de refracción de la cubierta y el núcleo. En función de la forma de variación del índice de refracción desde el eje de la fibra hacia el exterior se distinguen los siguientes tipos de fibra: □

Fibra óptica de salto de índice: El índice de refracción sufre un salto brusco a cierta distancia del núcleo, justo cuando empieza el revestimiento.

□

Fibra óptica de índice gradual: Se caracteriza por tener un núcleo con índice de refracción variable, siendo máximo en el centro del núcleo y disminuyendo de forma continua hasta el borde del mismo.

En función del número de rayos que se propagan por el núcleo de la fibra se tienen los siguientes tipos de fibra: □

Monomodo: Se propaga un sólo rayo de luz, mayor coste y ancho de banda, se reduce el número de repetidores, es apropiado para muy largas distancias.

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□

Multimodo: Se propagan varios rayos de luz simultáneamente, tiene mayor dispersión de la señal y menor ancho de banda, pero son más baratas, son apropiadas para cortas distancias (instalaciones de redes de área local).

Un sistema de transmisión por fibra óptica se compone de: □

Transmisor (fuente de luz)

□

Cable de fibra óptica

□

Receptor (fotocélula).

La señal procedente de la fuente luminosa se transmite por la fibra óptica hasta un punto distante, donde se vuelve a convertir a su vez en una señal eléctrica, esta puede ser enviada directamente a un terminal o modular una nueva señal luminosa para ser reenviada de nuevo. La fuente de luz o transmisor puede ser: □

Diodo luminoso (LED): En éstos la emisión luminosa es espontánea. Utilizados en transmisión multimodo.

□

Rayo láser: Se produce el efecto característico de emisión estimulada. Pueden usarse tanto en monomodo como en multimodo.

Los cables de fibra óptica disponibles en el mercado para aplicaciones en la transmisión tienen una longitud típica de 500 metros, lo que hace necesario unirlos para conseguir distancias superiores. Existe un fenómeno que afecta a la fibra óptica llamado dispersión temporal, que hace que los pulsos digitales transmitidos se hagan cada vez más anchos, pudiendo llegar a solaparse y generar errores. Por ello, en tendidos largos de fibra, se colocan cada cierto intervalo repetidores regenerativos. La misión de estos es reconstituir y resincronizar los pulsos binarios ensanchados que les llegan, dando a su salida una señal idéntica a la proporcionada en el extremo emisor. A título orientativo se exponen a continuación algunos valores de las velocidades conseguidas: Tipo de fibra Monomodo Índice gradual

Salto de índice

Diámetro del núcleo Diámetro del Ancho de (nanómetros) revestimiento Banda (Mhz) 5,0 85 o 125 5000 8,1 125 5000 50 125 1500 62,5 125 1000 100 140 500 200 o 300 380 o 440 6

En resumen, la fibra óptica tiene casi todas las ventajas: soportan velocidades de transmisión altísimas, alcanza grandes distancias al no sufrir atenuación y ser inmunes a las interferencias electromagnéticas, son muy seguras, pesan poquísimo y tienen una vida media muy elevada. El único inconveniente es su alto precio. Consideraciones sobre la fibra óptica Se debe usar cable de fibra óptica, si se desea transmitir a muy altas velocidades sobre largas distancias mediante un medio muy seguro. No se debería utilizar si el presupuesto es un problema.

1.2.4. SELECCIÓN DEL CABLEADO Para determinar qué cableado es el mejor, para un lugar en particular, responder a las siguientes preguntas:

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□

¿Cómo será el tráfico en la red?

□

¿Cuáles son las necesidades de seguridad de la red?

□

¿Cuáles son las distancias que debe tener la red?

□

¿Cuál es el presupuesto de cableado?

La mayoría de los cables protegen contra el ruido eléctrico interno y externo, sin embargo, cuanta mayor velocidad, claridad y seguridad, más caro será.

COAXIAL FINO BASE 2

10

COSTE DEL CABLE

Más caro que el par trenzado

COAXIAL GRUESO 10 BASE 5 Más caro que el fino

PAR TRENZADO 10 BASE T El más barato

FIBRA ÓPTICA

LONGITUD DE CABLE VELOCIDAD DE TRANMISION

185 m.

500 m.

100 m.

2 km.

10 Mbps.

10 Mbps.

10 y 100 Mbps.

Más de 100 Mbps

FLEXIBILIDAD

Flexible

Poco flexible

Totalmente flexible

Nada flexible

INSTALACION

Fácil instalación

Fácil instalación

Normalmente ya esta instalado.

Muy difícil de instalar.

INTERFERENCIAS

Moderadamente resistente

Bastante resistente

Muy susceptible

No hay interferencias

OBSERVACIONES

Componentes baratos, es una buena alternativa intermedia entre el par trenzado y la fibra óptica.

Solo se utiliza si hay problemas de interferencias

Posiblemente ya instalado, barato y muy extendido

Muy alta velocidad, pero los componentes son extremadamente caros.

El más caro

El cableado ideal depende de las necesidades de cada red en particular. El cable que se seleccione para instalar una LAN en una pequeña o mediana empresa tiene requerimientos diferentes que los de una organización grande. Alguno de los aspectos importantes a considerar sobre los cables que afectarán a su precio serán: □

Instalación. ¿Cómo de fácil es instalar el cable y cuanto trabajo va a costarnos instalarlo?.

□

Aislamiento. Cuanto más “ruidosa” es el área en la que está el cable, más aislamiento se requerirá. Cuanto más aislamiento sea requerido mayor será el coste del cable.

□

Diafonía (Crosstalk). La diafonía y el ruido pueden causar serios problemas en redes grandes. El cable barato generalmente tiene poca resistencia a los campos eléctricos externos generados por líneas de corriente, motores y transmisores de radio.

□

Velocidad de Transmisión. Los ratios de transmisión son medidos en megabits por segundo (Mbps). Un punto de referencia estándar para las actuales transmisiones en LAN sobre hilo de cobre es 10 Mbps y 100 Mbps, sin embargo, existen estándares recientes que permiten velocidades mayores (1Gbps y superior). El cable de fibra óptica alcanza y supera todas esas altas velocidades.

□

Atenuación. La atenuación es la razón por la que las especificaciones de los cables recomiendan ciertos límites de longitud en diferentes tipos de cables. Si una señal sufre demasiada atenuación, puede no ser comprendida por el ordenador receptor, esto se suele solucionar con dispositivos intermedios que retransmiten la señal, pero esto conlleva su tiempo y ralentiza la red.


1.3.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN NO GUIADOS

Aunque los medios de transmisión ya vistos necesitan de una línea física para transportar la información, los datos pueden ser transmitidos a través del espacio libre, por ejemplo por medio de ondas electromagnéticas.

1.3.1. ONDAS DE RADIO Las ondas de radio son capaces de recorrer grandes distancias, atravesando incluso los edificios. Son ondas omnidireccionales que se propagan en todas las direcciones. Emplean frecuencias típicas de AM, FM y de onda corta. Sus velocidades de transmisión son muy reducidas. En la actualidad están surgiendo con un gran auge las redes creadas con está tecnología, basadas en los estándares LDMS, WIFI, etc. WIFI y bluetooth están basados en ondas de radio de amplio espectro. Estos sistemas emiten señales de radio en un rango de frecuencias, lo cual evita los problemas de comunicación (ruido) que se encuentran cuando se emite en un espectro sencillo. Las frecuencias disponibles están divididas en canales. Los adaptadores de amplio espectro sintonizan en un canal específico durante un determinado tiempo y entonces cambian a un canal diferente. Todos los aparatos de la red están sincronizados para escuchar en esos canales en esos intervalos. El principal problema de las redes de radio es que la seguridad en ellas es prácticamente nula, para evitar que usuarios no autorizados escuchen la transmisión, el emisor y el transmisor emiten sus datos codificados. La velocidad de una red WIFI puede variar entre 11 Mbps y 54 Mbps, y la de bluetooth no excede de 1 Mbps

1.3.2. ONDAS DE LUZ Son ondas láser, unidireccionales. Se suelen utilizar para comunicar edificios próximos, instalando en ellos un emisor láser y un foto-detector. El problema principal es que la distancia entre emisor y receptor debe ser bastante reducida (se necesita tener una línea directa de visión y se debe calibrar/apuntar el haz de láser), es muy sensible a las condiciones atmosféricas que pueden provocar que el láser se desvíe y no incida en el fotodetector. Permiten alcanzar velocidades muy altas.

1.3.3. INFRARROJOS Los infrarrojos son ondas de luz infrarroja que se propagan en línea recta y rebotan en superficies que no sean absorbentes. Los sistemas basados en infrarrojos necesitan generar señales de mucha potencia, debido a que las señales de transmisión son susceptibles a la luz. Las velocidades son medianamente altas (aproximadamente de 4 Mbps a 10 Mbps), no representan problemas de interferencias electromagnéticas, sino por la presencia de la luz y por la interposición de objetos y su distancia máxima de transmisión no suele exceder los 75 metros. Son utilizados normalmente para conectar los ordenadores con sus periféricos.

1.3.4. MICROONDAS Las microondas son ondas electromagnéticas de frecuencias comprendidas entre 1 Ghz y 40 Ghz. Los sistemas de microondas son los competidores más directos al sistema de cable coaxial en la relación coste/capacidad. Los enlaces de microondas usan menos amplificadores que los sistemas coaxiales a igualdad de distancia. Existen dos tipos de implementaciones de sistemas basados en microondas: T23 Página 12 de 51

□

Radio-enlaces: Únicamente necesitan equipos físicos en los puntos de origen y destino, aparte de las estaciones repetidoras cuando la distancia a cubrir o los obstáculos presentados por la orografía del terreno lo requieren. Se utilizan estaciones repetidoras que amplifican las señales atenuadas y regeneran los pulsos digitales. La distancia entre dos estaciones contiguas se sitúa en torno a los 50 Km., realizándose la propagación en un haz muy estrecho. Necesitan enlace visual entre los repetidores y son afectados por las condiciones atmosféricas.

□

Guías-Onda: se utilizan para evitar esto último, consisten en un tubo de sección rectangular, elíptica o circular de unos 5 cm. de diámetro. La superficie interior del tubo es metálica, de cobre o plateada. La superficie exterior está cubierta de elementos aislantes. Las guías-ondas se utilizan en distancias cortas.

1.3.5. TRANSMISIÓN VÍA SATÉLITE La comunicación vía satélite es similar a la comunicación por microondas, diferenciándose en que los repetidores intermedios terrestres son sustituidos por un sólo repetidor situado en un satélite artificial. Existen tres tipos de satélites: □

Satélites pasivos: Eran superficies metalizadas que reflejaban las ondas electromagnéticas.

□

Satélites activos asíncronos: Amplifican y regeneran las señales recibidas desde la estación terrestre emisora y las vuelven a enviar a la estación receptora. Los satélites asíncronos tienen un periodo orbital que no coincide con la rotación de la Tierra (generalmente de dos horas), esto implica que el satélite no está fijo en un punto del cielo, sino que se mueve por el mismo, con lo que la antena de las estaciones terrestres debe ser continuamente orientada hacia la posición del satélite.

□

Satélites activos síncronos: Funcionan como los satélites asíncronos, pero su periodo orbital es de 24 horas, con lo que aparecen fijos en el cielo. Esto se consigue con una orbita llamada geoestacionaria (aproximadamente a 35.000 Km. de altura)

La superficie terrestre puede ser cubierta casi en su totalidad con tres satélites geoestacionarios correctamente colocados (dejando solo dos zonas de sombra colocadas en los polos). La transmisión a través de satélite suele trabajar con frecuencias entre 4 y 11 Ghz. (microondas). Una peculiaridad de la transmisión vía satélite es que el tiempo de propagación no es despreciable (dadas las grandes distancias que recorre la señal), llegando a ser de 0,27 segundos en el caso más desfavorable.


1.4.

TOPOLOGÍA DE REDES DE CABLE

1.4.1. TOPOLOGÍA EN BUS

Figura 5 – Estaciones conectadas en bus

Esta topología permite que todas las estaciones reciban la información que se transmite, una estación trasmite y todas las restantes escuchan. Se conectan todos los nodos al medio de transmisión (que es único), además todos los nodos poseen igual jerarquía. Ejemplo: IEE 802.3 Ethernet 10Base2. Ventajas: La topología en Bus requiere de menor cantidad de cables; otra de las ventajas de esta topología es que un fallo en una estación en particular no incapacitara el resto de la red. Desventajas: al existir un solo canal de comunicación entre las estaciones de la red, si falla un segmento del cable, las restantes quedan incomunicadas. Algunos fabricantes resuelven este problema poniendo un bus paralelo alternativo, para casos de fallos o usando algoritmos para aislar las componentes defectuosas. Existen dos mecanismos para la resolución de conflictos en la transmisión de datos dentro de un bus: □

CSMA/CD: son redes con escucha de colisiones. Todas las estaciones son consideradas igual, por ello compiten por el uso del canal, cada vez que una de ellas desea transmitir debe escuchar el canal, si detecta que alguien está transmitiendo espera a que termine, caso contrario transmite y se queda escuchando posibles colisiones. Si ha detectado una transmisión cuando estaba emitiendo o cuando intentaba emitir espera un intervalo de tiempo (aleatorio) y reintenta nuevamente.

□

Token Bus: Se usa un token (una trama de datos) que pasa de estación en estación en forma cíclica, es decir forma un anillo lógico. Cuando una estación tiene el token, tiene el derecho exclusivo del bus para transmitir o recibir datos por un tiempo determinado y cuando acaba su tiempo pasa el token a otra estación, previamente designada. Las estaciones no pueden transmitir si no tienen en posesión el token, sólo pueden escuchar y esperar su turno. Esto soluciona el problema de colisiones que tiene el mecanismo anterior.


1.4.2. TOPOLOGÍA EN ESTRELLA

Figura 6 – Estaciones conectadas en estrella

En este tipo de red, se tiene un control centralizado, como un concentrador de cableado. El punto crítico de la red es el concentrador de distribución (si este falla, se cae toda la red), comúnmente estos concentradores son Hubs, switch, MAUs. Esta topología de red tiene una gran flexibilidad para agregar o eliminar nodos (solo hay que conectarlos al concentrador. Ejemplo: Ethernet 10BaseT Hay dos tipos de estrella que son ampliamente utilizadas en la actualidad: □ Redes Bus en Estrella: Esta topología se utiliza con el fin de facilitar la administración de la red. En este caso la red es un bus que se cablea físicamente como una estrella por medio de concentradores. Ejemplo: Ethernet con un hub o switches □ Redes en Estrella Jerárquica: Esta estructura de cableado se utiliza en la mayor parte de las redes locales actuales, por medio de concentradores dispuestos en cascada para formar una red jerárquica. Ejemplo: una Ethernet con varios hubs o switches interconectados entre ellos.


1.4.3. TOPOLOGÍA EN ANILLO

Figura 7 – Estaciones conectadas en anillo

Las estaciones están unidas una con otra formando un círculo por medio de un cable común. Las señales circulan en un solo sentido alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo. Ejemplo: IEEE 802.5 Token Ring Ventajas: los cuellos de botellas son muy poco frecuentes Desventajas: al existir un solo canal de comunicación entre las estaciones de la red, si falla el canal o una estación, las restantes quedan incomunicadas. Algunos fabricantes resuelven este problema poniendo un canal alternativo para casos de fallos, si uno de los canales es viable la red está activa, o usando algoritmos para aislar las componentes defectuosas. Es muy compleja su administración, ya que hay que definir una estación para que controle el token. Existe un mecanismo para la resolución de conflictos en la transmisión de datos, que consiste en la utilización del mecanismo de token dentro del anillo: □ Token Ring: La estación se conecta al anillo por una unidad de interfaz (RIU), cada RIU es responsable de controlar el paso de los datos por ella, así como de regenerar la transmisión y pasarla a la estación siguiente. Si la dirección de cabecera de una determinada transmisión indica que los datos son para una estación en concreto, la unidad de interfaz los copia y pasa la información a la estación de trabajo conectada


a la misma. El token pasa de estación en estación en forma cíclica, inicialmente en estado desocupado. La estación que tiene el token (estación que controla el anillo), si quiere transmitir cambia el estado del token a ocupado, agregando los datos atrás del token y lo pone en la red, caso contrario pasa el token a la estación siguiente con estado desocupado. Cuando el token ocupado pasa de nuevo por la estación que transmitió, saca los datos, lo pone en desocupado y lo regresa a la red.

1.4.4. TOPOLOGÍA Y TOPOGRAFÍA

Figura 8 – Topología y Topografía

La topología define la interconexión lógica. La topografía define la interconexión física (en el momento actual casi todas las redes tienen una topografía en estrella, basada en hubs o switches). En el primer gráfico, tanto la topología como la topografía son de anillo (funciona como un anillo y esta conectada como un anillo). En el segundo gráfico, la topología es de anillo, pero la topografía es de estrella (funciona como un anillo, pero esta conectada como una estrella, con un MAU o concentrador de token ring)

1.5.

CABLEADO ESTRUCTURADO

1.5.1. INTRODUCCIÓN Antes de que el Cableado Estructurado (SCE) estuviera concebido como norma, existían muchas redes de conexión propietarias lo que involucraba personal especializado en ellas y muchos problemas al tener que tratar con diferentes tecnologías. Existían además otros problemas como la cantidad de pares necesitados, los conectores, los tipos de cables, distancias, etc. El Cableado Estructurado (SCE) elimina todos estos inconvenientes, estableciendo estándares de conexión para todos los servicios a utilizarse en la red. Un sistema de cableado estructurado es un medio de comunicación físico para las redes LAN de cualquier empresa o edificio de oficinas. Con él se tiene un medio de transmisión independiente, ya que no depende del tipo de red, formato o protocolo de transmisión que se utilice (Ethernet, Token Ring, Voz, RDSI, Control, Video, ATM).


Objetivo: crear un esquema que pueda integrar: datos, voz, vidrio, multimedia, seguridad y otros servicios. Definición: Conjunto de recomendaciones para el desarrollo de un sistema de cableado flexible para una empresa o edificio de oficinas que permita la integración de múltiples servicios como datos, videos, vigilancia, etc., provenientes de diferentes proveedores (Es independiente del tipo de red, formato o protocolo de transmisión). Un cableado estructurado es el cableado de un edificio o serie de edificios, que cuenta con cables, rosetas de conexión, distribuidores de planta, distribuidores de edificio y distribuidores de campus, normalizados e interconectados de modo que puedan cubrir las necesidades y requisitos de todos los posibles usuarios durante la vida útil del edificio sin tener que volver a cablear. Características: □

Es una Arquitectura abierta.

□

Todos sus elementos están estandarizados.

□

Soporte de nuevas tecnologías.

□

Sirve para la transmisión de múltiples tipos de señales (voz, video, datos, seguridad).

□

Sigue un diseño universal.

En el cableado estructurado se utiliza topología física de estrella con el fin de que todos los puntos de red se concentren y de esta forma poder disponer de un hub/switch como repetidor. Esta topología introduce bastantes ventajas sobre todo en el ámbito de la administración de la red y el mantenimiento de la misma. Aunque la topología física (topografía) sea en forma de estrella, la topología lógica sigue siendo la que indique el protocolo de nivel de enlace, (bus para Ethernet, anillo para Token ring, etc.).

1.5.2. COMPONENTES DEL CABLEADO ESTRUCTURADO □

Cableado horizontal.

□

Área de trabajo.

□

Cuadro de distribución de planta.

□

Cableado vertical.

□

Cuarto de Equipos o armario principal.

□

Acometida.

1.5.2.1. CABLEADO HORIZONTAL Es la parte de la instalación que va desde la roseta del área de trabajo hasta la conexión en el cuadro de distribución de planta (Closet de telecomunicaciones). El cable debe ser apto para la transmisión de datos y telefonía. El cableado horizontal incluye: □

Las salidas (cajas/placas/conectores) de telecomunicaciones en el área de trabajo. Work área Outlets (WAO).

□

Cables y conectores de transición instalados entre las salidas del área de trabajo y el cuarto de telecomunicaciones.

TEMARIO-TICC-mar04 Actualizado en marzo de 2004


□

Paneles (patch) y cables utilizados para configurar las conexiones de cableado horizontal en el cuarto de telecomunicaciones.

Los tipos de cable utilizados son: UTP, STP, fibra óptica y cable coaxial, la distancia horizontal máxima es de 90 metros independiente del cable utilizado. Como mínimo hay dos salidas para cada puesto de trabajo: □

Primera: UTP de cuatro pares (categoría 3 como mínimo, recomendada categoría 5)

□

Segunda: puede ser UTP, STP o fibra óptica (de dos fibras).

1.5.2.2. ÁREA DE TRABAJO El área de trabajo comprende las conexiones para cada usuario (normalmente son rosetas en la pared que permiten conectar el teléfono y el ordenador. Como mínimo debería haber una salida doble por cada diez metros cuadrados (aunque no estén utilizadas, pueden serlo en un futuro). Los equipos y los cables que se conectan a la salida de información (rosetas de conexión) están fuera de la estandarización de esta norma (suelen ser ordenadores, teléfonos, etc.). Se recomienda una longitud máxima entre tres metros en el cable de conexión que conecta el equipo terminal a la roseta de conexión. En la roseta se suelen encontrar conectores hembra tipo RJ11 (de seis contactos), RJ45 (de ocho contactos) o RJ49 (para cables STP). La conexión estandarizada para terminales de voz se realiza mediante rosetas RJ11, pero en las nuevas instalaciones se debe evitar este tipo de conexión y usar RJ45, de esta forma los puntos de conexión pueden servir tanto para voz como para datos.

1.5.2.3. CABLEADO VERTICAL También denominado "backbone", es la columna vertebral del sistema de cableado estructurado. En los edificios con varias plantas el cableado vertical interconecta los cuadros de distribución de cada planta, el cuadro principal de equipos y la acometida. Se mantiene la topología de estrella, aceptando cable UTP, STP y fibra óptica, monomodo y multimodo.

Las máximas distancias entre la conexión principal y el distribuidor de la planta varían según el tipo de cable y son las siguientes: □

UTP (voz): 800 metros.

□

STP (voz): 700 metros.

□

UTP (datos): 90 metros.

□

Fibra óptica multimodo: 2000 metros.

□

Fibra óptica monomodo 3000 metros.

Como máximo se tendrán dos niveles jerárquicos de conexión el principal y el intermedio. También habrá como máximo una conexión intermedia entre el armario principal y el armario de distribución de planta y no más de tres conexiones intermedias entre dos conectores horizontales.


Figura 9 –Organigrama que muestra una posible jerarquía de cableado vertical

1.5.2.4. CUADRO DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA También denominado "closet de telecomunicaciones". Da servicio a un piso concentrando los puntos del área de trabajo y los equipos intermedios, debe existir al menos un cuadro de distribución por cada planta del edificio. Es la terminación del cableado horizontal (y conecta a este con el cableado vertical). Dicho cuadro o armario deberá, por tanto, soportar los módulos de repartición desde los que se reconfigura la parte de red que compone el tendido horizontal, y soportar los distintos componentes activos empleados en nuestra red (switches, etc.).

1.5.2.5. CUARTO DE EQUIPOS En este cuarto se sitúan los grandes equipos del edificio (grandes servidores, routers). Debe tener un ambiente controlado, protegido de contaminación, con una temperatura y humedad estables, lejos de vibraciones y fuentes de emisiones electromagnéticas, además debe cumplir las normas propias de seguridad (protección de incendios, inundaciones, etc.).

1.5.2.6. ACOMETIDA Son los cables, las protecciones y los elementos de conexión que entran al edificio o a la conexión entre dos edificios que tienen cableado estructurado. Debe cumplir unas condiciones de seguridad básicas, dado que es el punto de entrada y salida de toda la información del edificio entero.


El Instituto Americano Nacional de Estándares (ANSI), la Asociación de Industrias de Telecomunicaciones (TIA) y la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA) publican conjuntamente los estándares para la fabricación e instalación de equipo y sistemas de telecomunicaciones y electrónico. Varios de estos estándares de ANSI/TIA/EIA son los que definen el cableado de telecomunicaciones en edificios. Cada estándar cubre un parte específica del cableado del edificio, además de establecer el cable, hardware, equipo, diseño y prácticas de instalación requeridas.

Figura 10 –Esquema sencillo de edificio con cableado estructurado

1.6.

TARJETAS DE RED

1.6.1. INTRODUCCIÓN La tarjeta de red actúa como la interfaz física o conexión entre el ordenador y el cable de red, se instala en una ranura de expansión del ordenador. Después que la tarjeta ha sido instalada, se conecta el cable de red a la puerta de la misma para hacer la conexión física entre el ordenador y el resto de la red. Los cometidos de una tarjeta de red son los siguientes: □

Preparar los datos para su transmisión a través del cable de red.


□

Enviar los datos a través de la red.

□

Recepción de los datos y conversión al formato que comprende el ordenador. La tarjeta de red recibe los datos entrantes desde el cable y los traduce de forma que el ordenador los pueda comprender.

La tarjeta de red tiene el hardware y el firmware (rutinas de software almacenadas en memoria de solo lectura) que implementa las funciones LLC (Logical Link Control) y MAC (Media Access Control) del nivel de enlace OSI.

1.6.2. FUNCIONAMIENTO DE LA TARJETA Antes que los datos puedan ser enviados por la red, la tarjeta debe traducirlos desde la forma en la que el ordenador los maneja, a la forma con la que pueden viajar por el cable de red. Los datos se mueven a través del ordenador a través de los buses, como una serie de bits en paralelo (una palabra). Llegan al transceptor de la tarjeta y esta los transmite en serie, bit a bit. Cuando los datos viajan por el bus del ordenador, lo hacen en paralelo, sin embargo en un cable de red, el dato debe viajar en una corriente de bits se dice que es una transmisión serie, debido a que un bit sigue a otro. La tarjeta de red coge los datos viajando en paralelo y los reestructura para que puedan fluir por el camino serie de un bit de ancho del cable de red, además realiza la traslación de las señales digitales del ordenador en señales eléctricas y ópticas que puedan viajar en los cables de red. La tarjeta también participa en otras funciones: El ordenador y la tarjeta deben comunicarse para mover datos del ordenador a la tarjeta. En las tarjetas que usan acceso directo a memoria (DMA), el ordenador asigna algo de su espacio de memoria a la tarjeta de red. La tarjeta de red marca al ordenador las peticiones de datos y el bus del ordenador mueve el dato desde la memoria del ordenador a la tarjeta. Los datos a menudo se mueven más rápido de lo que la tarjeta los puede manejar, por lo que el dato es enviado al buffer de la tarjeta (RAM) donde es almacenado temporalmente durante la transmisión y recepción de datos, para su posterior tratamiento.

1.6.3. DIRECCIÓN DE RED La dirección de red consiste en 12 dígitos hexa-decimales (48 bits) y es determinada por el IEEE. Este comité asigna bloques de direcciones a cada fabricante de tarjetas (con una longitud de 24 bits). Los fabricantes graban esas direcciones en chips en las tarjetas cuando las fabrican. De esta forma cada tarjeta, tiene una dirección única en la red.

1.6.4. CABLES DE RED Y CONECTORES Para seleccionar la tarjeta apropiada a tu red, se necesita determinar el tipo de cable y conectores que va a tener. Cada tipo de cable tiene diferentes características físicas que la tarjeta de red debe cumplir. Por lo tanto, cada tarjeta está construida para aceptar un tipo particular de cable (coaxial, par trenzado o fibra óptica). Algunas tarjetas de red tienen más de un conector, por ejemplo no es infrecuente que una tarjeta tenga tanto el conector para cable coaxial fino como el de par trenzado, o uno de par trenzado y uno grueso. Si una tarjeta tiene más de un conector, se puede hacer la selección ajustando puentes o switchs en la misma tarjeta, o bien utilizando el propio software de la tarjeta si esta lo soporta. Entre los principales conectores, para los distintos tipos de cable, están los siguientes: □

Conector BNC para una conexión de cable coaxial fino.

□

“Attachment unit interface” (AUI) de 15 pines para conectar el conector DB-15 en la trasera de la tarjeta, con el transceptor, para una conexión de cable coaxial grueso.

□

Conector RJ45 (similar al telefónico RJ-11), pero más ancho, para una conexión de par trenzado no blindado UTP.


2. MODOS DE COMUNICACIÓN. INTERCONEXIÓN Y CONMUTACIÓN. 2.1.

EQUIPOS

TERMINALES

Y

EQUIPOS

DE

ELEMENTOS BÁSICOS DE TELECOMUNICACIÓN

En la actualidad la necesidad de conectar ordenadores está fuera de toda duda. Los dispositivos que conforman la red de una organización necesitan intercambiar información entre sí para coordinar sus trabajos. En este tema estudiaremos cómo se lleva a cabo este intercambio de información, que técnicas existen y cuáles son sus aspectos más importantes. Entendiendo por comunicación al intercambio de información entre varias entidades, se puede definir la telecomunicación como la comunicación a distancia mediante el uso de señales radioeléctricas o luminosas. Las comunicaciones entre equipos informáticos se realizan mediante señales de naturaleza eléctrica, electromagnética u óptica que se propagan por un medio de transmisión. Los medios de transmisión se pueden dividir en: medios guiados (la señal se confina en un medio sólido, como el cobre o la fibra óptica) y medios no guiados (transmisión inalámbrica). La elección del medio depende de las condiciones exigibles a la transmisión, de la velocidad necesaria, de la distancia que se desea cubrir, etc. Un modelo básico de un sistema de comunicación se presenta en la siguiente figura:

Mensaje enviado FUENTE

CANAL DE COMUNICACION

TRANSMISOR

Señal transmitida

Mensaje entregado RECEPTOR

DESTINO

Señal recibida

□

La fuente proporciona la información (mensajes) que se va a comunicar.

□

El transmisor es el equipo que codifica la información y emite las señales.

□

El canal de comunicación representa el camino lógico por el que va a ir la información. Engloba al medio físico de transmisión y al hardware y software que maneja el medio físico.

□

El receptor es el equipo que recibe las señales y las decodifica.

□

El destino recibe la información

Desde el punto de vista de la estructura física del sistema nos encontramos los siguientes elementos:


□

ETD, Equipo Terminal de Datos: es la fuente o destino de los datos. En el ETD se encuentra la fuente o colector de datos y el control de comunicaciones. También se le conoce por DTE (Data Terminal Equipment). En el caso de un ordenador la fuente seria la aplicación que genera o recibe los datos y el control de comunicaciones el driver que controla el dispositivo de comunicaciones.

□

ETCD, Equipo Terminal del Circuito de Datos: es el encargado de convertir las señales que llegan por el canal de transmisión en otras señales legibles por el ETD y viceversa. También se le conoce por DCE (Data Communication Equipment) Si el ETD es un ordenador, el ETCD sería por ejemplo un módem o interfaz de red.

□

Canal de transmisión: es el medio físico que une los dos ETCD.

□

Circuito de datos: es el conjunto formado por los ETCD y el canal de transmisión.

□

Enlace de datos: es el conjunto formado por el circuito de datos y los controles de comunicación de los ETD.

En los siguientes apartados aclararemos cuestiones referentes a las características de las señales para adquirir una buena comprensión de los modos de comunicación y de los medios de transmisión.

2.1.1. SEÑALES. TIPOS. Las señales son magnitudes físicas, observables y medibles, variables con el tiempo que se propagan por el medio de transmisión. Es el caso de una tensión eléctrica v(t), una corriente eléctrica i(t), una onda electromagnética x(t) o un pulso luminoso p(t). Es en la variación de los parámetros de la señal donde va contenida la información. Antes de ver las distintas clasificaciones de las señales en función de distintos parámetros, conviene repasar los siguientes términos: □

Elemento de señal: cada una de las partes que constituyen una señal que se distinguen por una o más características, tales como su naturaleza, magnitud, duración o posición relativa.

□

Estado significativo: condición de un elemento de señal que define ese elemento de señal.

□

Instante significativo: instante de cambio de un estado significativo a otro.

□

Intervalo significativo: intervalo de tiempo entre dos instantes significativos consecutivos.

□

Duración teórica de un intervalo significativo: duración nominal (prescrita) para un intervalo significativo.

□

Intervalo unitario: mínima duración teórica de un intervalo significativo.

□

Transición: fenómeno transitorio que separa dos elementos de señal sucesivos que tienen diferentes estados significativos.

Según la presencia de patrones, las señales se clasifican en no periódicas (aperiódicas) o periódicas: □

Señales aperiódicas cambian constantemente, sin manifestar un patrón o ciclo que se repita a través del tiempo.

□

Señales periódicas completan un patrón en un tiempo dado llamado periodo y repiten estos patrones en los intervalos de tiempo idénticos subsiguientes.

Un patrón completamente enviado constituye un ciclo y a la cantidad de tiempo que se necesita para completar un ciclo se le denomina periodo. Una señal periódica es entonces aquella señal que dada una constante T, el periodo, verifica que x(t) = x(t + T)


Una señal periódica se puede representar como funciones senoidales, que siguen las ecuaciones Acos(ωt + ϕ) = Acos(2πft + ϕ) Asen(ωt + ϕ) = Asen(2πft + ϕ) caracterizadas por la amplitud, frecuencia y fase. La amplitud (A) es el máximo valor alcanzado por la onda en un ciclo. La frecuencia (f = ω/2π) es el número de ciclos por unidad de tiempo. Se mide en hertzios. Un hertzio (Hz) es un ciclo/segundo. Como ya hemos dicho el periodo es el tiempo que tarda la señal en completar un ciclo así que tenemos que T=1/f. La frecuencia angular (ω), también llamada velocidad angular o pulso angular, es la velocidad de rotación a la que se mueve la señal. Se mide en radianes/segundo. La fase (ϕ) es el desplazamiento relativo de la señal, retardo o adelanto, respecto de una señal de referencia. Según los valores que puede tomar la señal se distingue entre señales analógicas o digitales: □

Las señales analógicas evolucionan en el tiempo de manera continua, pudiendo tomar cualquier valor dentro de un determinado intervalo.

□

Las señales digitales tienen una naturaleza discontinua, su representación temporal presenta saltos o discontinuidades, tomando un conjunto discreto de valores. A cada uno de de estos valores discretos se le asocia un estado significativo.

A su vez las señales digitales se pueden clasificar en función del número de estados, de la polaridad o de la duración temporal. En función del número de estados tenemos: □

Binarias: sólo puede tomar dos estados de energía.

□

Multinivel o n-arias: puede tomar más de dos estados de energía.

En función del nivel de energía (polaridad) que pueden tomar se clasifican en: □

Unipolares: toman sólo un valor de nivel.

□

Polares: toman dos valores de nivel.

□

Bipolares: pueden tomar valores de amplitud cero, positivos y negativos.

En función de la duración temporal se clasifican en: □

NRZ (Non Return Zero): agotan completamente la duración nominal del intervalo significativo antes de volver a cero.

□

RZ (Return Zero): no lo agotan, tienden a cero antes de acabar el intervalo.

2.1.2. TIPOS DE TRANSMISIÓN En función de la naturaleza de la señal transmitida se distingue entre:


□

Transmisión analógica: se propaga una señal analógica. En la recepción cualquier valor comprendido entre el máximo y el mínimo establecido puede darse como válido

□

Transmisión digital: se propaga una señal digital. En la recepción la señal recibida debe aproximarse a uno de los valores permitidos.

Atendiendo al número de líneas de comunicación disponibles entre el emisor y el receptor existen dos tipos de transmisión: □

Transmisión serie: es aquella en que los elementos base que forman los datos (bits) son transmitidos utilizando una única línea. Es la manera más habitual de transmitir datos a la larga distancia.

□

Transmisión paralelo: se transmiten simultáneamente todos los elementos base que forman un dato (por ejemplo los 8 bits del código ASCII). Esto significa que el medio de transmisión debe tener tantas líneas como elementos base tenga el dato. La velocidad de transmisión será más elevada, pero es más caro y conlleva una mayor complejidad del medio, por lo que sólo se usa para distancias cortas, como la conexión impresora/ordenador.

Podemos tipificar las transmisiones según la técnica de sincronismo en: □

Transmisión síncrona: existe un reloj común para emisor y receptor.

□

Transmisión asíncrona: no hay reloj común, los datos deben ayudar al sincronismo.

Aunque el reloj del emisor y del receptor tienen la misma frecuencia nominal, no tienen la misma frecuencia real, existe un pequeño desajuste (jitter). La operación que se realiza para asegurar la coincidencia de la base de tiempos del emisor y del receptor y que es esencial para que el receptor pueda reconstruir los datos enviados por el emisor se denomina sincronización. Según la unidad a sincronizar se distingue entre: □

Sincronismo de bit: se determina exactamente dónde comienza y dónde termina el tiempo dedicado a transmitir cada bit en la señal recibida para efectuar el muestro de la misma.

□

Sincronismo de carácter: el mecanismo por el cual el receptor determina qué n bits leídos pertenecen a un mismo carácter.

□

Sincronismo de bloque (o de mensaje): el mecanismo por el cual el receptor determina qué conjunto de caracteres leídos corresponde a un mismo bloque. Forma parte del protocolo de comunicaciones.

En la transmisión asíncrona la unidad básica de transmisión es el carácter y los intervalos de tiempo entre caracteres son aleatorios. Se necesita por tanto añadir a la información algún elemento que permita reconocer el inicio y el final de cada carácter. Estos elementos son el arranque (START) y la parada (STOP). La duración del arranque es la misma que la duración de un bit de información. La información de parada puede estar entre 1 y 2 veces la duración de un bit de información. En este tipo de transmisión durante los periodos de inactividad la línea se encuentra en un nivel de tensión equivalente al bit “1” así que el START se señaliza con una tensión equivalente al bit “0” y el STOP con un nivel de tensión equivalente al bit “1”.



Además de los elementos de arranque y parada se suele incluir un bit de paridad para la detección de errores. Al cociente entre el número de bits de información de un carácter y el número de bits totales de un carácter se le denomina rendimiento o eficacia de la transmisión. Los elementos START y STOP proporcionan el sincronismo de bit. En la transición de “1” a “0” que proporciona START (transición que garantiza el elemento STOP) se arranca el reloj del receptor, lo que va a servir para identificar los bits de datos que llegan a continuación. También proporcionan el sincronismo de carácter. Cuando se recibe el bit de arranque se activan los mecanismos de contar: el primer bit significativo del carácter es el que sigue al START y para saber dónde termina el carácter sólo es necesario contar los bits que siguen hasta completarlo. En la transmisión síncrona la unidad fundamental de transmisión es el bloque. Los caracteres se agrupan en bloques de tamaño de 128 a 1024 bytes. Dentro de un bloque no puede haber separación temporal de caracteres, el bloque se transmite a una velocidad fija y constante marcada por una base de tiempos común al emisor y al receptor. La señal de reloj la proporciona el emisor al receptor bien mediante una línea independiente (no siempre es posible) o bien mediante un ETCD que incluya el reloj en la propia señal de datos en el proceso de modulación o codificación de los mismos (la modulación y codificación se ven más adelante). Extrayendo esta señal de reloj de la señal recibida por la línea se consigue el sincronismo de bit. Los bloques de información se transmiten delimitados por caracteres de control SYN, que van a permitir la sincronización de carácter. SYN-BLOQUE-SYN-SYN Cuando comienza una transmisión (o se produce un error) el receptor busca uno o más caracteres SYN para sincronizarse; una vez detectados inicia un contador y cada 8 bits pone un flag de carácter disponible.

2.1.3. PERTUBACIONES EN LA TRANSMISIÓN Al propagarse por el medio de transmisión la señal está sujeta a una serie de perturbaciones que pueden alterar la información. Las perturbaciones más significativas son la atenuación, la distorsión de retardo y el ruido. La atenuación consiste en el debilitamiento o pérdida de amplitud de la señal recibida frente a la transmitida. Se mide en decibelios, expresando una relación entre la potencia emitida de la señal y la potencia recibida: At(db) = 10log10(Pemision/Precepcion) Destacar dos aspectos de la atenuación: □

La atenuación es directamente proporcional a la frecuencia.

□

La atenuación de una señal no debe ser tan alta como para que la electrónica del receptor no sea capaz de detectar e interpretar la señal de forma correcta.


Para paliar las consecuencias de la atenuación se instalan en las líneas de comunicación dispositivos (repetidores o amplificadores) que regeneran y amplifican la señal. El ruido es toda aquella señal que se inserta en una señal dada entre el emisor y el receptor. Hay diferentes tipos de ruido: □

Ruido térmico: debido a la agitación térmica de los electrones dentro del conductor.

□

Ruido de intermodulación: señales que son la suma y diferencia de las frecuencias originales.

□

Diafonía: cuando hay un acoplamiento entre las líneas que transportan las señales, una señal de una línea se introduce en otra

□

Ruido impulsivo: son pulsos discontinuos de poca duración y de gran amplitud.

La distorsión de retardo se produce sólo en los medios guiados. Como la velocidad de propagación varia con la frecuencia, diferentes componentes de frecuencia de la señal llegan en instantes diferentes al receptor. Para atenuar el problema se utilizan técnicas de ecualización.

2.1.4. VELOCIDAD DE MODULACIÓN. VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA. Se define la velocidad de modulación como la inversa de un intervalo unitario. Se mide en baudios. Vm = 1/T baudios, siendo T el intervalo unitario. Se puede definir también la velocidad de modulación como: □

Número de intervalos unitarios por segundo.

□

Número máximo de transiciones por segundo.

□

Número máximo de cambios de estado significativo.

La velocidad de transferencia (Vt) de información o régimen binario es el número máximo de elementos binarios (bits) que se transmiten por la línea por unidad de tiempo. Se mide en bits/segundo (bps). La relación entre la velocidad de transferencia y la velocidad de modulación viene dada por: Vt = Vmlog2N, siendo N el número de estados significativos. Es decir, sólo en el caso de una señal con dos estados significativos 1 baudio es igual a 1 bps. Si tenemos una señal con 4 estados significativos, la velocidad de transferencia es el doble de la velocidad de modulación.

V1 V2 V3 V4

Señal digital 4-naria



2.1.5. CAPACIDAD DE CANAL. ANCHO DE BANDA. Se define el ancho de banda como el ancho del espectro, siendo el espectro el rango de frecuencias de una señal. El ancho de banda de la señal está limitado por el transmisor y por el medio de transmisión. Se mide en hertzios. Se define la capacidad de canal como la velocidad máxima a la que pueden ser transmitidos los datos por un canal. Se mide en bps (bits por segundo). En un canal sin ruido, la única limitación a la capacidad de canal viene dada por el ancho de banda de la señal. Generalizando la fórmula de Nyquist, que estableció que la velocidad máxima de transmisión para señales binarias (2 estados significativos) con un ancho de banda B medido en Hz era 2B bps, se tiene que C = 2Blog2N, siendo C, la velocidad máxima de transmisión (capacidad del canal) medida en bps. B, ancho de banda medido en Hz. N, número de estados posibles. Sin embargo los canales no están exentos de ruido, así que para obtener valores más reales es necesario tener en cuenta este parámetro. Shannon los relaciono en la llamada ley de Shannon que establece que: C = Blog2(1 + S/N) Siendo S/N la relación señal-ruido, definida por el cociente de la potencia de la señal entre la potencia del ruido:

S/N =

Pseñal Pruido

Normalmente esta relación señal-ruido viene dada en decibelios y para obtener S/N hay que despejarla de la siguiente expresión

( S / N ) dB = 10 ⋅ log10 ( S / N ) Hay que decir que la ley de Shannon sólo tiene en cuenta el ruido térmico, sin tener en cuenta otras perturbaciones como la atenuación, la distorsión u otros tipos de ruido, por lo que el valor obtenido se debe considerar como un límite teórico

2.1.6. MODOS DE COMUNICACIÓN Hay tres modos de comunicación: □

Simplex: los datos se transmiten en una sola dirección. El origen puede transmitir al destino pero el destino no puede comunicarse con el origen. Por ejemplo la radio o la televisión.

□

Semi-duplex (half-duplex): los datos se transmiten en ambas direcciones pero no simultáneamente, las estaciones transmisoras se tienen que alternar. Por ejemplo las emisoras de radioaficionados.

□

Duplex (full-duplex): los datos se transmiten en ambas direcciones al mismo tiempo, ambas estaciones pueden transmitir y recibir a la vez. Un ejemplo de comunicación duplex es el teléfono.



2.2.

COMUNICACIÓN DE DATOS

Para enviar datos es preciso representarlos por señales. Los datos serán codificados en señales y la propagación de estas señales a través de un medio adecuado originará la transmisión de información. La forma en que se transforman estos datos dependerá del formato original en el que se encuentren y del formato de transmisión utilizado. Ya hemos comentado que la transmisión puede ser analógica o digital. A su vez los datos que se van a transmitir pueden ser también analógicos o digitales, presentándose entonces cuatro posibilidades: □

Transmisión analógica de datos analógicos.

□

Transmisión analógica de datos digitales.

□

Transmisión digital de datos analógicos.

□

Transmisión digital de datos digitales.

TRANSMISIÓN ANALÓGICA Dato Señal Portadora Analógico Analógica Digital Analógica TRANSMISIÓN DIGITAL

Ejemplo Conversaciones telefónicas por teléfono analógico Módem a través de línea telefónica

Dato Analógico Digital

Ejemplo Conversaciones telefónicas por teléfono digital Comunicaciones entre dispositivos a través de RDSI

Señal Portadora Digital Digital

2.2.1. MODULACIÓN ANALÓGICA. DATOS ANALÓGICOS/SEÑALES ANALÓGICAS. En general, la modulación es un proceso de adaptación de la señal al medio de transmisión por el que va a propagarse. La necesidad de la modulación viene dada por la imposibilidad de la propagación de la señal en su banda de frecuencias base, o por la superación de las dificultades que representa esa propagación. Existen una serie de señales propias del proceso de modulación: □

Señal moduladora: es la señal que contiene la información que se quiere enviar al receptor.

□

Señal portadora: es la señal encargada inicialmente de transportar al otro extremo de la comunicación esa información.

□

Señal portadora modulada: el resultado del proceso de modulación.

La modulación consiste en la alteración de algún parámetro de la señal portadora a cargo de la señal moduladora. El parámetro que se modifica puede ser la amplitud, la frecuencia, la fase, la posición o duración del pulso. Cuando la señal portadora es analógica y la modulara también es analógica la modulación se denomina modulación analógica. La modulación analógica permite transformar las señales para que se adapten mejor al


medio de transmisión. A veces una transmisión más efectiva de la señal requiere frecuencias mayores o se requiere compartir el medio de transmisión utilizando la multiplexación de frecuencias. Se tienen tres posibles técnicas: □

Modulación en amplitud (AM).

□

Modulación en frecuencia (FM)

□

Modulación en fase (PM)

AM consiste en obtener la señal modulada y(t) haciendo variar la amplitud de la portadora p(t) con la señal moduladora x(t) que es la que contiene la información: y(t)= x(t)p(t) La señal portadora p(t) es generalmente una onda senoidal en la que por conveniencia se adopta una fase φ=0 puesto que no va a variar ni la frecuencia ni la fase:

p(t ) = A p ⋅ cos(ω p t ) Se suele trabajar con señales x(t) normalizadas que toman valores en el intervalo [-1,1], y para evitar trabajar con señales que toman valores negativos se suma 1 a la señal de información x(t) teniendo entonces la siguiente expresión analítica para la señal modulada:

y (t ) = (1 + x(t )) p(t ) = A p (1 + x(t )) cos(ω p t )

Modulación AM

En FM se modifica la frecuencia de la señal portadora según los valores que toma en cada instante la señal moduladora, es decir, hay que construir una portadora cuya frecuencia angular instantánea varíe en función de la señal x(t).


Ahora tenemos una señal modulada

y (t ) = A p cos(θ (t )) donde θ(t) es la fase instantánea de la señal y debe

expresar la dependencia de su frecuencia instantánea respecto a la señal moduladora x(t). Tenemos ahora una frecuencia angular instantánea ω i (t ) = expresar esta dependencia como

dθ (t ) que variará con la información. Podemos dt

ω i (t ) = ω p + kx(t ) , es decir, la frecuencia angular de la portadora modulada

es la frecuencia de la portadora, tomada como referencia, más una desviación de esa frecuencia que depende de la información. Se tiene entonces

θ (t ) = ω p t + ϕ + k ∫ x(t )dt

dando como expresión analítica de la portadora modulada:

y (t ) = A p cos(ω p t + ϕ + k ∫ x(t )dt )

Modulación FM

En PM el parámetro que varía de acuerdo a la moduladora es la fase de la señal. Expresando

θ (t ) = ω p t + ϕx(t )

como una fase de referencia más un desplazamiento de esa referencia, tenemos como expresión analítica de la portadora modulada:

y (t ) = A p cos(ω p t + ϕx(t ))



Modulación PM

2.2.2. MODULACIÓN DIGITAL. DATOS DIGITALES/SEÑALES ANALÓGICAS. Cuando la señal portadora es analógica y la moduladora digital, se habla de modulación digital. Un ejemplo es la transmisión de datos digitales a través de la línea telefónica por medio de un módem. La señal portadora, p(t), es generalmente una onda senoidal teóricamente pura:

p (t ) = A p ⋅ cos(ω p t + ϕ ) En función del parámetro de la portadora analógica que se va a modular (amplitud, frecuencia o fase) tenemos, para señales digitales binarias, tres tipos de modulación: □

ASK (Amplitude Shift-Keying): modulación por desplazamiento en amplitud.

□

FSK (Frecuency Shift-keying): modulación por desplazamiento en frecuencia.

□

PSK (Phase Shift-Keying): modulación por desplazamiento en fase.

En ASK la señal moduladora x(t) modifica la amplitud de la señal portadora p(t) entre dos posibles valores. Si uno de estos posibles valores es el 0, se conoce como modulación OOK (on-off Keying), en el que el bit “0” se representa por ausencia de señal. En FSK la portadora se conmuta entre dos frecuencias, a una de ellas se le asigna al bit “0” y a la otra el bit “1”. La técnica es sencilla pero requiere un gran ancho de banda. En la modulación PSK se codifican los valores binarios como cambios de fase de la portadora. El desplazamiento de fase está predefinido y puede variar sólo dentro de ciertos valores fijos. Un bit “0” no provoca cambio de fase mientras que un bit “1” produce un cambio de 1800. Una variación de PSK es la Modulación Diferencial de Fase DPSK, en la que se toma como referencia para medir la fase de cualquier intervalo de señal el ángulo de fase del intervalo anterior.



Existen además técnicas de modulación que modulan más de un parámetro, como la Modulación de Amplitud de Cuadratura QAM, que es una combinación de PSK y ASK, es decir, combina las variaciones de amplitud en referencia al momento de fase en el que ocurren.

2.2.3. DIGITALIZACIÓN. DATOS ANALÓGICOS/SEÑALES DIGITALES. A veces es necesario representar datos analógicos mediante señales digitales. Este proceso de representación, denominado digitalización, necesariamente tiene que realizar una discretización de los valores analógicos que se tienen, lo que va a provocar un error: el valor representado no coincide exactamente con el real. El proceso de digitalización comprende tres fases fundamentales: □

Muestreo.

□

Cuantificación

□

Codificación.

Según el Teorema del Muestreo de Nyquist, que establece que “si se muestrea una señal x(t) a intervalos regulares de tiempo con una frecuencia mayor del doble de la frecuencia significativa más alta de x(t), entonces las muestras obtenidas contienen toda la información de la señal original”, el muestro de la señal analógica debe hacerse, al menos, al doble de la frecuencia máxima que se pretende capturar. La fase de muestreo se puede considerar un proceso de modulación que en función del parámetro a variar de la señal digital portadora puede ser: □

PAM (Pulse Amplitude Modulation): modulación por amplitud de pulso.

□

PPM (Pulse Position Modulation): modulación por posición de pulso.

□

PDM (Pulse Duration Modulation): modulación por duración de pulso.

La fase de cuantificación consiste en asignar a una serie de valores de la señal muestreada un único valor, de forma que después de la cuantificación el número de valores que pueda tomar sea finito. Una forma de cuantificar la señal podría ser dividir los valores en intervalos de cuantificación y asignar a todos los valores comprendidos en el intervalo [nd, (n+1)d] su valor medio, o el valor del entero más cercano. Al hacer estas aproximaciones del valor de la señal analógica se produce un error denominado error de cuantificación, cuyo valor máximo es la mitad de la longitud del intervalo de cuantificación. La fase de codificación consiste en asignar un número de bits a cada una de las muestras que se van a enviar. Este número de bits n está en función del número de intervalos de cuantificación m utilizados en la fase anterior:

n ≥ log 2 m La técnica más utilizada para la transmisión de datos analógicos mediante señales digitales es la modulación por pulsos codificados (PCM, Pulse Codificated Modulation), que comprende las tres fases descritas y utiliza modulación PAM en la fase de muestreo.

2.2.4. CODIFICACIÓN. DATOS DIGITALES/SEÑALES DIGITALES Cuando la naturaleza de los datos a transmitir es digital y se va a utilizar una transmisión digital, es necesario codificar los datos binarios en elementos de la señal. A la representación de la información binaria mediante una señal digital, sin que exista una modulación, se la denomina codificación banda base.



Los sistemas de transmisión digital trabajan mediante el envío de pulsos de voltajes a través del medio de transmisión. El tiempo que manejan el emisor y el receptor para colocar uno o más bits de información en el medio se denomina intervalo de bit. Existen diferentes esquemas de codificación banda base. En primer lugar hay que distinguir entre la codificación por niveles o codificación diferencial. En la primera se representan los datos mediante los niveles asociados a cada uno de los estados significativos de la señal. En la codificación diferencial los datos se representan por cambios de estado más que por niveles. Entre los principales esquemas de codificación están: □

□

□

□

□

NRZ-L (Non Return to Zero-Level): se tienen dos niveles de tensión diferentes para los bits “1” y “0”. La tensión permanece constante durante toda la duración del bit (no hay transición, no retorna a 0). La forma más habitual es: à

Bit “1”: estado de tensión +V.

à

Bit “0”: estado de tensión -V.

NRZ-I (Non Return to Zero-Inverted): es un esquema de codificación diferencial. El bit se codifica por la presencia o ausencia de una transición al principio del intervalo de bit: à

Bit “1”: presencia de transición, de bajo a alto o al revés.

à

Bit “0”: sin transición.

Bifase o Manchester: se produce una transición en mitad del intervalo de duración del bit. La codificación de los bits es: à

Bit “1”: transición nivel bajo a alto, es decir, primer semi-intervalo a -V y segundo semi-intervalo a +V.

à

Bit “0”: transición de nivel alto a bajo, es decir, primer semi-intervalo a +V y segundo semi-intervalo a -V.

Bifase diferencial o Manchester diferencial: es un esquema de codificación diferencial. Al igual que en NRZ-I el bit se codifica por la presencia o ausencia de transición al principio del intervalo, pero como en la codificación Manchester existe una transición en mitad del intervalo. Esta transición se utiliza para la sincronización de relojes. Tenemos entonces que cada bit se representa por la combinación de dos niveles de tensión, +V y –V, produciéndose la transición en mitad del intervalo de bit, y los valores de bit se codifican por: à

Bit “1”: ausencia de transición al inicio del intervalo.

à

Bit “0”: presencia de transición al inicio del intervalo.

AMI-bipolar (Alternate Mark Inversion): el bit “0” se representa por un nivel 0 de tensión y los bits “1” se codifican alternando niveles positivos y negativos.

“0”

“1”

“0”

“0”

“1”

“1”

+V 0 -V

* NRZ-L - “1”: +V


“0”: -V


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“0”

“1”

“0”

“0”

“1”

“1”

+V 0 -V

* NRZ-I - “1”: transición al inicio “0”: sin transición

“0”

“1”

“0”

“0”

“1”

“1”

+V” 0 -V

* Bifase - “1”: transición de -V a +V en mitad del intervalo “0”: transición de +V a -V en mitad del intervalo

“0”

“1”

“0”

“0”

“1”

“1”

+V” 0 -V

* Bifase - “1”: ausencia de transición al inicio del intervalo Diferencial “0”: presencia de transición al inicio del intervalo



“0”

“1”

“0”

“0”

“1”

“1”

+V” 0 -V

*AMI-bipolar - “1”: alternancia de -V +V respecto al “1” anterior. “0”: nivel 0

Los códigos NRZ son los más sencillos de implementar y hacen un uso eficiente del ancho de banda pero no tienen capacidad de sincronización y presentan componente de continua (el valor medio de la señal en cada intervalo de bit es distinto de cero). Los códigos bifase permiten la sincronización al existir siempre una transición en el intervalo de duración de un bit y permiten la detección de errores por ausencia de transición. No tienen componente de continua. Necesitan mayor ancho de banda que los NRZ al ser su velocidad de modulación el doble que la de NRZ. El código AMI hace un uso eficiente del ancho de banda, no tiene componente de continua y permite la detección de errores aislados. Presenta sin embargo problemas de sincronización, son más vulnerables al ruido y son menos eficientes al tener que distinguir tres niveles de tensión. Para evitar la pérdida de sincronización de AMI-bipolar, existen variantes de este código como son B8ZS o HDB3. El código B8ZS utiliza las siguientes reglas para evitar la pérdida de sincronización: □

Si aparecen ocho bits “0” seguidos y el último valor de tensión antes de este octeto fue positivo, se codifica el octeto como 000+-0-+.

□

Si aparecen ocho bits “0” seguidos y el último valor de tensión antes de este octeto fue negativo, se codifica el octeto como 000-+0+-.

El código HDB3 utiliza las reglas de sustitución siguientes cuando aparecen cuatro bits “0” seguidos: □

□

2.3.

Si el número de bits “1” desde la última sustitución es un número par: à

Si el valor de tensión anterior a los cuatro 0s es positivo, se sustituyen por +00+

à

Si es negativo se sustituyen por -00-

Si el número de bits “1” desde la última sustitución es un número impar: à

Si el valor de tensión anterior a los cuatro 0s es positivo, se sustituyen por 000+

à

Si es negativo se sustituyen por 000-

DISPOSITIVOS DE COMUNICACIÓN

Para el intercambio de información entre equipos informáticos aparecen una serie de dispositivos cuya función es adaptar las señales que contienen la información generada por los equipos y gestionar el tráfico de estas señales en la red.


A continuación se describen algunos de estos dispositivos.

2.3.1. MÓDEMS El módem es un dispositivo intermedio que se coloca entre el DTE y la línea telefónica. Su función principal es realizar el proceso de modulación/demodulación: transformar la señal digital binaria a una señal analógica para su transmisión por la línea telefónica y realizar el proceso inverso en la recepción. Los módems además de realizar el proceso de modulación/demodulación incorporan protocolos para la corrección de errores y para la compresión de datos que mejoran su rendimiento. Para permitir el funcionamiento de las transmisiones vía módem entre equipos de diferentes fabricantes los parámetros utilizados en el proceso de modulación/demodulación deben estar estandarizados. La ITU-T recoge todo lo relativo a la conexión y funcionamiento de los módem en las normas de la serie V. En la tabla siguiente se muestran las velocidades y características principales de alguno de estos estándares:

Estándar V.21 V.22 V.22bis V.32 V.32bis V.34 V.90 V.92

Velocidad en bps

Características

300 1.200 2.400 9.600 14.400 28.800 56.000 56.000

Transmisión Full-duplex. Modulación FSK Transmisión Full-duplex. Modulación DPSK Transmisión Full-duplex, síncrona/asíncrona. Modulación QAM Transmisión Full-duplex, síncrona. Modulación QAM Transmisión Full-duplex, síncrona. Modulación QAM Transmisión Full-duplex, síncrona. Modulación QAM Transmisión Full-duplex, síncrona. Modulación QAM Como V.90 pero con incremento de compresión.

2.3.1.1. INTERFACES DE CONECTIVIDAD Para la conexión del módem a la línea telefónica se utiliza un conector RJ-11. Para su conexión con el DTE se han definido varias interfaces de conectividad. En general toda norma de interfaz entre un DTE y un DCE define cuatro aspectos básicos: □

Las características eléctricas: contempla la temporización de los cambios de voltaje, los niveles del mismo y el modo de transmisión.

□

Las características mecánicas: define los conectores que se van a utilizar.

□

Las características funcionales: se definen las funciones de los circuitos de intercambio.

□

Las características procedurales: basándose en las características funcionales, definen la secuencia de sucesos que va a permitir transmitir los datos.

Entre las principales se encuentran: □

Interfaz RS-232: es un estándar americano equivalente a varias normas V de la ITU-T.

□

Interfaz física de la RDSI: sus características se definen en la norma ISO 8877.

RS-232 es el estándar americano, equivalente a: □

V.24 de la UIT-T: describe los circuitos de intercambio y las características funcionales del interfaz.

□

V.28 de la UIT-T: describe las características de la señal.


□

ISO 2110: descripción del conector de 25 pines y asignación de las patillas.

Describe la conexión entre un equipo terminal de datos, DTE y un equipo transmisor de datos DCE para la transmisión serie de información. Permite funcionamiento simplex, half-duplex o full-duplex. En el nivel eléctrico del estándar se especifican los niveles de tensión para representar el 0 y el 1: voltajes entre 3 y 15 V para el nivel bajo y entre -3 y -15 para el alto. En el nivel mecánico se fija el tipo de conector: DB de 9 o 25 pines En el nivel lógico se hacen corresponder los pines del conector con las señales del protocolo de comunicaciones serie que establece la interfaz:

DB-25 1 2 3 4 5 6 7 8 20 22 23

DB-9

SEÑAL

DIRECCION

3 2 7 8 6 5 1 4 9

TD RD RTS CTS DSR SG DCD DTR RI DSRS

DTE->DCE DCE->DTE DTE->DCE DCE->DTE DCE->DTE DCE->DTE DTE->DCE DCE->DTE DCE<->DTE

DESCRIPCIÓN Protección Datos transmitidos Datos recibidos Petición para enviar Vía libre para el envío Preparado para la conexión Señal de tierra Detección de portadora Preparado para la conexión Indicación llamada recibida Selección nueva tasa de transferencia

Cuando el DCE es un módem lo típico es una comunicación full-duplex en la que cuando una entidad externa intenta comunicar con el DTE el módem activa RI. A continuación se sincronizan el módem y el DTE con las señales DTR, DSR y DCD. El módem envía datos al DTE por RD y el DTE al módem por TD.

2.3.1.2. ESTÁNDARES DE CORRECCIÓN DE ERRORES Y COMPRESIÓN DE DATOS Los principales estándares de corrección de errores, por su amplia utilización, son: □

V.42: utiliza CRC para cada bloque de datos.

□

MNP1, MNP2, MNP3, MNP4. MNP (Microcom Networking Protocol) es un estándar de facto de compresión de datos y corrección de errores desarrollado por Microcom, Incorporation que se encuentra dividido en 10 clases. Las 4 primeras se refieren a la corrección de errores.

La compresión de datos observa bloques repetitivos de datos y los envía al módem remoto en forma de palabras codificadas. Los estándares de compresión de datos más habituales son: □

V.42bis: consigue ratios de 4:1, utilizando el método de Lempel Ziv. Está diseñado para utilizarse en combinación con el protocolo de corrección de errores V.42.

□

MNP5: consigue ratios 2:1 utilizando dos tipos de algoritmos, la codificación Huffmann y la codificación Run Length

2.3.2. CODEC EN BANDA BASE Los CODEC (Codificador/DECodificador) son elementos muy simples que se limitan a codificar y decodificar la información binaria sin realizar ningún proceso de modulación.



Se utilizan para transmisiones síncronas a grandes velocidades, pero tienen limitado su uso a distancias cortas (hasta 20 Km). Un CODEC está formado por dos bloques funcionales: □

La parte transmisora: consta de un codificador y un generador de sincronismo.

□

La parte receptora: formada por un decodificador y por elementos para la recuperación de la señal de reloj. Contiene también elementos para la corrección de distorsiones introducidas en la señal.

2.3.3. MULTIPLEXORES La mayoría de los medios de transmisión tienen la capacidad de transmitir varios canales de información. La multiplexación es una técnica que consigue que varias transmisiones sean combinadas y viajen conjuntamente por un mismo medio de transmisión sin que existan interferencias entre ellas, y que permiten que en la recepción sea posible recoger correctamente estos canales de información. Las señales son combinadas por un multiplexor y divididas en el receptor por un desmultiplexor. Los distintos tipos de multiplexación se tratan más adelante.

2.3.4. CONCENTRADORES Un concentrador es un dispositivo que funciona como centro de cableado para una red con topología en estrella. Su función consiste en que el tráfico que llega a cualquiera de sus puertos se propague a través de los demás puertos. Esto crea un medio de red compartido y reúne a las computadoras de red en un único dominio de colisiones y de difusión, de la misma forma que si estuvieran conectadas a un único cable. Los diseños de concentradores se clasifican en tres categorías: □

Concentradores aislados: es un dispositivo autosuficiente con su propia fuente de alimentación y que tiene un número de puertos comprendido entre 4 y 16. A pesar de su nombre suele disponer de algún mecanismo de conexión con otros concentradores para expandir la red dentro del mismo dominio de colisiones

□

Concentradores apilables: disponen de unas carcasas para apilarse unos encima de otros y están conectados entre sí por medio de cables cortos. Forman lo que funcionalmente es un único concentrador mayor. Disponen de su propia fuente de alimentación y pueden trabajar de forma independiente, proporcionando un entorno de mayor expansión que los concentradores aislados.

□

Concentradores modulares: consta de un chasis, denominado carcasa de tarjetas, que suele ir montado en un bastidor estándar de 19 pulgadas y que contiene muchas ranuras para enchufar módulos individuales de comunicaciones. El chasis proporciona una alimentación común para todos los módulos, así como una placa posterior que les permite comunicarse entre ellos. Los módulos contienen los puertos a los que se conectan los cables de las computadoras. Cuando se enchufan varios módulos en el chasis, éstos se comportan como un único concentrador mayor.

2.3.5. REPETIDORES El repetidor es un elemento que permite la conexión de dos tramos de red y que tiene como función principal regenerar la señal para permitir alcanzar distancias mayores manteniendo el mismo nivel de la misma. Trabajan únicamente en el nivel físico de la red sin realizar ningún tipo de filtrado de los datos que viajan por la red. Se limitan a amplificar las señales que le llegan y volverlas a enviar.



2.3.6. PUENTES Un puente es un dispositivo utilizado para conectar segmentos de cable de Redes de Área Local (RAL). Opera en el nivel de enlace de datos y es selectivo respecto a los paquetes que pasan a través de él. Frente a los dispositivos anteriores que trabajan con señales, los puentes trabajan con paquetes. Un puente no transmite datos a los segmentos conectados hasta que ha llegado todo el paquete. Por este motivo, dos sistemas que se encuentran en segmentos separados por un puente pueden transmitir a la vez sin que se produzca una colisión. Un puente conecta segmentos de red de tal forma que les mantiene en el mismo dominio de difusión pero en distintos dominios de colisión.

2.3.7. ENRUTADORES La labor de un enrutador es la de conectar dos RAL completamente independientes en el nivel de red, por lo que pueden conectar redes de distinto tipo. Los enrutadores son más selectivos que los puentes en el tráfico que pasa entre las redes y son capaces de seleccionar de forma inteligente la ruta más eficiente hacia un destino específico. Las funciones básicas de un enrutador son: □

Filtrado: evalúan todo paquete que llega de una de las redes a la que está conectado. Si la dirección de origen y de destino pertenecen a la misma RAL lo descarta, si no lo reenvía a su destino a través de otra red.

□

Análisis del tráfico: analizan el tráfico y para cada paquete seleccionan la red que proporciona la mejor ruta hacia el destino. Un paquete puede pasar por varios enrutadores en su camino hacia el destino, cada uno de los éstos se conoce como salto. El objetivo es que llegue con el menor número de saltos. Para ello utilizan las llamadas tablas de enrutamiento.

2.3.8. CONMUTADORES Un conmutador opera en el nivel de enlace de datos y es en esencia un puente multipuerto en el que cada uno de los puertos es un segmento de red independiente. Un conmutador recibe tráfico por sus puertos y al contrario que un concentrador, el cual reenvía el tráfico a través de los demás puertos, sólo reenvía el tráfico por el puerto necesario para alcanzar su destino. Un sistema conectado a un conmutador posee el equivalente a una conexión dedicada con cada uno de los sistemas restantes conectados al conmutador y con todo el ancho de banda.

2.4.

MULTIPLEXACIÓN

Existen diversos tipos de multiplexación, entre ellas están: □

Multiplexación por división de frecuencias, FDM (Frecuency Division Multiplexing).

□

Multiplexación por división de tiempo, TDM (Time Division Multiplexing)

□

Multiplexación estadística, STDM (Statistical Time Division Multiplexing)

□

Multiplexación por división de longitud de onda, WMD (Wavelength Division Multiplexing)

En FDM el medio de transmisión se divide en varios canales lógicos y en cada uno de ellos se transmite en diferentes bandas de frecuencia.



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El proceso se basa en modular cada una de las señales que se quiere transmitir mediante señales portadoras a frecuencias distintas. Se consigue entonces que las señales ocupen rangos de frecuencia diferentes en el espectro del canal. Para evitar que las frecuencias de un canal se solapen con las de los canales adyacentes se dejan unos espacios de salvaguarda (gaps) entre ellos. Estos espacios de salvaguarda son rangos de frecuencia que no son utilizados por ninguna señal portadora. El ancho de banda de la señal multiplexada es la suma de los anchos de banda de los diferentes canales más los espacios de salvaguarda:

WTOTAL = W1 + W2 + Λ + Wn + (n − 1) gap FDM se realiza generalmente cuando las señales a transmitir son de tipo analógico. Cuando son de tipo digital se tienen que convertir previamente al campo analógico mediante el empleo de, por ejemplo, un módem. La principal ventaja es la simplicidad conceptual del sistema a desarrollar, sin embargo presenta una serie de características que pueden ser problemáticas. La primera es que si las diferentes señales no están lo suficientemente separadas puede haber solapamiento entre ellas produciéndose diafonía. Otro problema es el llamado ruido de intermodulación. Cuando se tiene una línea muy larga, los efectos de los amplificadores sobre las señales que son transmitidas pueden hacer que aparezcan determinadas componentes espectrales en los distintos canales, produciéndose distorsiones. En TDM se divide cada unidad de tiempo en fragmentos (ventanas) y se asigna a cada una de las fuentes que generan datos uno de estos fragmentos. Los datos que se van a transmitir se organizan en tramas que contienen subdivisiones internas fijas dedicadas a cada una de las fuentes. Es equivalente a transmitir trozos de información de cada canal en intervalos de tiempo que se repiten periódicamente. Para una correcta restitución de los datos en el punto de destino el sincronismo es fundamental, enviándose información de sincronismo generalmente en cada canal o al final de la trama. Si cada intervalo de tiempo de la trama es ocupado por un bit del canal de entrada se dice que la multiplexación es orientada a bit; si es ocupado por un carácter completo se dice que es orientada a carácter. TDM se usa generalmente con tecnología digital. Si las fuentes son analógicas se pasan al campo digital mediante conversores Analógico/Digital. La principal desventaja de TDM es que no tiene en cuenta las características del tráfico de datos. Al ser la asignación de los intervalos de tiempo entre los distintos canales fija, muchos de ellos estarán desaprovechados cuando el correspondiente canal se encuentre inactivo. Este efecto puede paliarse mediante la llamada multiplexación estadística. En ella se reconoce cuando un canal está inactivo y se reparte su tiempo entre los demás, es decir, no se proporcionan intervalos de tiempo continuamente a cada canal sino que se asignan dinámicamente entre los canales activos. WDM se utiliza en redes de fibra óptica. Como una ampliación natural de FDM, se transmiten por la misma fibra varias longitudes de onda distintas moduladas cada una de ellas por diferentes señales de información.

2.4.1. JERARQUÍAS DIGITALES Aplicando la multiplexación por división de tiempo, AT&T desarrolló un sistema jerárquico que fue adoptado inicialmente en Estados Unidos Canadá y Japón e incorporado a sus redes de telecomunicaciones. Si bien la capacidad básica utilizada en las redes digitales se encuentra estandarizada en 64 Kbps, multiplexando varios de estos canales se obtienen unas jerarquías digitales con capacidades muy superiores. En el mundo se adoptaron tres jerarquías diferentes: la jerarquía norteamericana, la jerarquía japonesa y la jerarquía europea.



Estas jerarquías se denominan Jerarquías Digitales Plesiócronas (PHD, Plesiochronous Digital Hierarchies) porque el reloj utilizado en cada nivel de multiplexación es independiente del de los otros niveles. La jerarquía norteamericana (NADH) se apoya en un nivel básico que multiplexa 24 canales de una capacidad máxima cada uno de ellos de 64 Kbps. Este nivel se denomina jerarquía DS-1. Multiplexando varias de estas tributarias (x4, x7, x28,…) se obtienen los niveles superiores de la jerarquía. Se tienen los siguientes niveles:

NADH Nivel DS-1 DS-1C (x2 DS-1) DS-2 (x4 DS-1) DS-3 (x7 DS-2) DS-3C (x2 DS-3) DS-4 (x6 DS-3)

Canales de datos de 64 Kbps 24 48 96 672 1344 4032

Capacidad en Kbps 1.544 3.152 6.312 44.736 89.472 274.176

La jerarquía Japonesa (JDH) comparte los primeros niveles con la jerarquía norteamericana pero obtiene los siguientes órdenes jerárquicos de forma diferente.

JDH Nivel J-1 J-1C (x2 J-1) J-2 (x4 J-1) J-3 (x5 J-2) J-3C (x3 J-3) J-4 (x12 J-3)

Canales de datos de 64 Kbps 24 48 96 480 1440 5760

Capacidad en Kbps 1.544 3.152 6.312 32.064 97.728 397.200

En la jerarquía europea (EDH) el nivel básico, conocido por E1, está formado por 30 canales de datos de 64 Kbps, un canal de control y otro canal de delimitador de trama. Los niveles superiores se obtienen por sucesivas multiplexaciones de 4 tributarias. Se tiene entonces:

EDH Nivel E-1 E-2 (x4 E-1) E-3 (x4 E-2) E-4 (x4 E-3) E-5 (x4 –E4)

Canales de datos de 64 Kbps 30 120 480 1920 7680

Capacidad en Kbps 2.048 8.448 34.368 139.264 565.148

Las capacidades en cada orden son levemente superiores al producto de la capacidad de cada tributaria por el número de entradas debido al añadido de información adicional (overhead). Sin embargo al considerar la transmisión de señales RDSI de banda ancha se llega a la conclusión de que ninguno de los sistemas PHD cumplía los requisitos básicos para un transporte eficaz de dichas señales y se toma la decisión de establecer un nuevo estándar de jerarquía digital. Este nuevo estándar es SDH


(Synchronous Digital Hierarchy), establecido como estándar de la ITU-T en 1988 y revisado parcialmente en 1990. Como indica su nombre utiliza multiplexación síncrona, se tiene un único reloj para toda la red. Las funciones básicas de SDH son las mismas que en PDH, permite una transmisión eficaz de grandes cantidades de información mediante la multiplexación de señales digitales. Tiene sin embargo tres diferencias fundamentales que aportan una serie de ventajas: □

Red síncrona: todos los elementos de red trabajan con la misma señal de reloj suministrada por una fuente común, lo que facilita encontrar los elementos tributarios en la señal de alta velocidad multiplexada.

□

Abundantes bits de tara: permiten transmitir gran cantidad de información para la gestión de la red.

□

Especificaciones de multiplexación e interfaz unificada: facilita la conexión internacional y el ambiente multiproveedor.

Las velocidades de transmisión en SDH, conocidas como STM-N (módulo de transporte síncrono-N), están establecidas en 155,52 Mbps y múltiplos enteros de ésta, donde el coeficiente multiplicador N es 1, 4,16 y 64, obteniéndose: SDH Nivel

Velocidad en Mbps

STM-1 STM-4 STM-16 STM-64

155,520 622,080 2.488,32 9.953,28

Las recomendaciones más importantes de la ITU-T sobre SHD son: □

G.70x: Interfaz del nodo de red para SDH

□

G.782: Características y tipos de equipos para SDH.

□

G.783: Características de bloques funcionales de SDH.

□

G.803: Arquitectura de redes de transporte basadas en SDH.

□

G.957: Interfaces ópticas de equipos y sistemas relacionados con SDH.

□

G.958: Sistemas de línea digital basados en SDH para uso en cables de fibra óptica.

Existe además otro estándar para el transporte o transmisión síncrona, muy similar a SDH pero con leves diferencias técnicas, definido por la ANSI. Este estándar denominado SONET (Synchronous Optical NETwork) es el utilizado en Estados Unidos, Canadá y otros pocos países. El nivel base de SONET es STS-1 con una velocidad de 51,84 Mbps y las restantes velocidades se establecen por el coeficiente multiplicador N = 3, 12, 48, 192. Tenemos entonces que SONET y SDH convergen en el nivel base de SDH: STS-3 es equivalente a STM-1, STS-12 es equivalente a STM-4 y así sucesivamente.

3.

CONCLUSIÓN

Existen varios medios de transmisión de datos en la actualidad que podemos dividir en dos, los medios de transmisión guiados (es decir, los cableados de siempre) y los medios de transmisión no guiados (sin cables). Anteriormente todas las redes se cableaban, la utilización de los medios de transmisión no guiados era utilizada únicamente en las grandes redes de comunicaciones (propiedad pública o de las compañías de telecomunicaciones), pero en la actualidad, las nuevas tecnologías están propiciando un aumento de las redes sin cables (propiciado por la salida de estándares como wifi o bluetooth).


Para el cableado de redes locales, prácticamente el único cableado utilizado es el par trenzado (utilizando la categoría 5, se tienen redes locales de 100Mbps), el cable coaxial solo es utilizado para los “backbones” (esqueletos o interconexiones entre varias redes locales) y solo en pocos casos. La fibra óptica todavía es demasiado cara de instalar y las tarjetas que la soportan son más caras aún, por tanto su utilización se ve reducida a determinados casos en los que la velocidad es crítica (interconexión de redes, conexiones de redes de almacenamiento SAN, etc.). Entre las tecnologías de transmisión no guiadas, los infrarrojos son utilizados normalmente para conectar los periféricos a los ordenadores portátiles (igual que el estándar bluetooth). Las conexiones por microondas o láser por aire, son utilizadas a veces para la interconexión de edificios cercanos (aunque son muy caras y no están muy extendidas), las conexiones vía satélite hasta ahora eran demasiado caras (y lo siguen siendo si se desea transmitir a través del satélite, si solo se desea recibir la información, la antena no es demasiado cara). Por último las tecnologías de radio están sufriendo un gran auge y se espera que sean ampliamente extendidas en el futuro, actualmente se puede obtener con ellas velocidades ligeramente menores que las que se obtienen en una red local (11 Mbps-54 Mbps), pero con la ventaja de no tener que cablear el edificio, los grandes inconvenientes de esta tecnología están en su límite de longitud (reducido en el caso del interior de los edificios), su propensión a las interferencias y su baja seguridad. Por último, el estándar de instalación de cableado (Cableado estructurado), nos da una serie de reglas y recomendaciones para instalar el cableado de un edificio, según las necesidades presentes y futuras que tengamos, de forma que la administración de la red, el mantenimiento y la ampliación sean más sencillas. La telecomunicación se puede definir como el intercambio de información entre distintas entidades por medio de la utilización de señales de naturaleza eléctrica, electromagnética u óptica, que se propagan por un medio de transmisión. La información se representa mediante la variación de los distintos parámetros que caracterizan a las señales. Las señales pueden evolucionar en el tiempo de manera continua, pudiendo tomar cualquier valor dentro de un determinado intervalo; o tener una representación temporal que presenta saltos y discontinuidades, pudiendo tomar sólo un conjunto finito de valores. A las primeras se las denomina señales digitales y a las segundas analógicas. A la transmisión que propaga señales digitales se la denomina transmisión digital y a la que propaga señales analógicas transmisión analógica. A su vez la información que se quiere transmitir puede tener una naturaleza analógica, como por ejemplo la voz, o digital, como la información binaria generada en un ordenador. Toda señal que se va a propagar por un medio de transmisión necesita una cierta adaptación a dicho medio. La modulación es un proceso que va a conseguir esa adaptación mediante la alteración de algún parámetro de la señal portadora (la señal encargada de transportar al otro extremo de la comunicación la información) de parte de la señal moduladora (la que contiene la información que se quiere enviar al receptor). Para un mejor aprovechamiento del medio de transmisión en la transmisión de señales se recurre a la multiplexación. Su objetivo es la agrupación de varias transmisiones de una forma conjunta de forma que puedan transmitirse al mismo tiempo por el medio. En las transmisiones analógicas se utiliza la multiplexación por división de frecuencias, en la que se divide el medio de transmisión en varios canales lógicos y cada uno de ellos, asignado a una fuente distinta, se transmite en diferentes bandas de frecuencia. En las transmisiones digitales se utiliza la multiplexación por división de tiempo en la que Los datos que se van a transmitir se organizan en tramas que contienen subdivisiones internas fijas dedicadas a cada una de las fuentes. Es equivalente a transmitir trozos de información de cada canal en intervalos de tiempo que se repiten periódicamente. Para las transmisiones digitales se han definido dos jerarquías, PHD, jerarquía digital plesiócrona, y SDH/SONET, jerarquía digital síncrona, que basándose en un nivel básico de multiplexación va construyendo los niveles superiores de la jerarquía por multiplexación de varias de estas tributarias.



4.

BIBLIOGRAFÍA □

A.S. Tanenbaum: Computer Networks.

□

W. Stallings: Comunicaciones y redes de computadoras.

□

http://www.ansi.org

□

http://www.tiaonline.org

□

http://www.eia.org

□

http://www.ieee.org


5.

ESQUEMA – RESUMEN

MEDIOS DE TRANSMISIÓN El medio de transmisión es el soporte de comunicación sobre el cual viaja la información, podemos dividirlos en: Medios de transmisión guiados: Utilizan un medio físico (cable) para la transmisión de los datos. □ Cables Metálicos (Par trenzado): hilos de cobre trenzados entre si, son muy utilizados porque dan un buen rendimiento, son baratos y sencillos de instalar. à

Par trenzado sin blindar (UTP): sencillo y barato, es el que se utiliza en la gran mayoría de las redes de área local, en la categoría 3 es ampliamente utilizado para envío de las señales telefónicas, y la categoría 5 es el estándar actual para la transmisión en redes de área local (ya que alcanza hasta 100 Mbps.

à

Apantallado (STP): más caro y difícil de instalar, suele ser utilizado en entornos en los que existe ruido ambiental.

□ Cable Coaxial: fue el cable más utilizado hasta hace unos años, su diseño concéntrico con varias capas de aislamiento (plásticas y metálicas) hacen que sea un cable que permite altas velocidades a largas distancias. El único punto débil es que es bastante rígido, lo cual lo hace difícil de instalar. à

Fino: Ampliamente utilizado, incluso ahora es utilizado en la parte final de las conexiones de los operadores de cable (equivalente al bucle de abonado en telefonía)

à

Grueso: Más caro y más difícil de instalar, antes fue muy utilizado, pero ahora solo se utiliza si hay grandes problemas de interferencias o ruido en la instalación de la red.

□ Fibra Óptica: Totalmente diferente de los anteriores, en este cable las señales no son electromagnéticas, sino que son señales luminosas enviadas a través de fibras de vidrio o plástico. Las señales rebotan por el cable y son recogidas por un sensor en el destino. Las ventajas de esta tecnología son indudables, no hay problemas de interferencia, las velocidades de transmisión son altísimas, etc. Pero tiene dos problemas principales que hacen que esta tecnología no sea ampliamente utilizada, uno es la dificultad de instalación (igual que en el coaxial es difícil hacer una curva con este cable, y además necesita dividirse en tramos e insertar repetidores en ellos), y el segundo y fundamental es el alto coste tanto del cable como de los dispositivos necesarios para la transmisión (el precio de las tarjetas, hubs o switches es realmente prohibitivo). à

Monomodo: utilizado en redes de área extensa, es caro pero su ancho de banda es enorme.

à

Multimodo: utilizado en las redes de área local o en las redes SAN, es más barato aunque de menor velocidad y calidad.

En general la elección entre los distintos tipos de cable suele estar muy clara. Para las necesidades normales de una red de área local, se utiliza el cable de par trenzado (de calidad 5 o superior), para alcanzar velocidades de hasta 100Mbps (Fast Ethernet). Para interconectar estas redes entre sí se utiliza cable coaxial (si la distancia es pequeña y no andamos sobrados de dinero) o fibra óptica (si la distancia es grande y nos lo podemos permitir). Para las redes de almacenamiento (SAN) o para casos donde la velocidad es crítica (interconexión de servidores o redes), se utiliza fibra óptica. Medios de transmisión no guiados: Utilizan el aire para transmitir los datos, hasta ahora solo eran utilizados en redes públicas de área extensa o para conexión inalámbrica punto a punto (de un Terminal con un periférico), pero actualmente están resurgiendo con gran fuerza. □ Infrarrojos: Los infrarrojos son ondas de luz infrarroja que se propagan en línea recta y rebotan en superficies que no sean absorbentes. Tienen una distancia de transmisión limitada, aunque tienen otras ventajas que los hacen atractivos, desgraciadamente, con la tecnología actual su utilización esta muy limitada (básicamente solo se usan para la interconexión de ordenadores con periféricos). □ Ondas de luz: La utilización del láser para la comunicación sin cables posee muchos inconvenientes, lo cual hace que esta forma de transmisión sea marginal (solo se utiliza para comunicar de forma rápida dos puntos que estén muy cerca pero entre los que no podamos poner un cable de fibra óptica.


□ Microondas: Generalmente son utilizados para la transmisión de datos a media distancia (emisor y receptor deben ser visibles uno desde el otro) y alta velocidad por las compañías de telecomunicaciones (ya que el coste de loas antenas emisoras y receptoras es muy alto). □ Comunicación vía satélite: Es una transmisión de microondas en la que el destino de la transmisión puede estar muy alejado, ya que se utiliza un satélite como intemediario. Hasta ahora solo era utilizada por las grandes empresas o las compañías telefónicas, pero ahora es ofertado a bajos precios solo para recepción de información (solo se necesita una antena parabólica), ya que los aparatos de emisión siguen siendo demasiado caros. □ Ondas de radio: La transmisión de radio antes tenía una utilización marginal (muchas interferencias y bajas velocidades. Pero con la introducción de las tecnologías de radio de amplio espectro (Wifi o bluetooth), han resurgido con una fuerza imparable. Ofrecen velocidades de conexión similares a las de una red de área local, con la ventaja de que no hay que instalar cable (solo entre los puntos de conexión de las redes de radio, entre los puntos de acceso), además permiten a los usuarios moverse del lugar de trabajo y seguir estando conectados. Desgraciadamente aun siguen teniendo varios inconvenientes (interferencias, seguridad, etc.), que hacen desaconsejable su utilización masiva dentro de las empresas. Topologías de Red: describen las formas de conexión lógica de los terminales y elementos de red □ Topología en bus: Todos los nodos se conectar al medio de transmisión (que es único). Todos los nodos son iguales para la red. Esta es la topología usada por ethernet. Es una topología muy sencilla, pero existe el problema de decidir quien puede transmitir en cada momento. Esto se soluciona con la utilización de tokens (token bus) o por métodos de contienda (como CSMA/CD utilizado por ethernet). □ Topología en anillo: Las estaciones están unidas una con otra formando un círculo por medio de un cable común. Las señales circulan en un solo sentido alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo, esto permite evitar los regeneradores o concentradores, además utilizando un token se soluciona el problema de acceso al medio. El problema es que un fallo en uno de los nodos rompe toda la red (lo cual es inaceptable). □ Topología en estrella: En este tipo de red, se tiene un control centralizado mediante un concentrador de cableado (generalmente un switch o un hub). Esta topología de red tiene una gran flexibilidad para agregar o eliminar nodos (solo hay que conectarlos al concentrador). Como inconveniente está el que si falla el concentrador se cae toda la red. □

La topología define la interconexión lógica (cómo se comunican los terminales)

□ La topografía define la interconexión física o real (en el momento actual casi todas las redes tienen una topografía en estrella, basada en hubs o switches). Cableado estructurado: es un conjunto de recomendaciones para el desarrollo de un sistema de cableado flexible para una empresa o edificio de oficinas que permite la integración de múltiples servicios como datos, videos, vigilancia, etc., provenientes de diferentes proveedores (Es independiente del tipo de red, formato o protocolo de transmisión). Define varios componentes en el cableado de un edificio: □

Cableado horizontal. (va por toda la planta del edificio)

□

Área de trabajo. (zona donde se conectan los terminales, teléfonos, faxes, ordenadores, cámaras, etc.)

□

Cuadro de distribución de planta. (conecta el cableado de la planta con el cableado vertical)

□

Cableado vertical. (conecta los cableados de todas las plantas con el cuarto de equipos y la acometida).

□

Cuarto de Equipos o armario principal. (es donde se colocan los servidores y los routers principales).

□

Acometida. (punto de entrada del cableado y datos exteriores).


MODOS DE COMUNICACIÓN. CONMUTACIÓN.

EQUIPOS

TERMINALES

Y

EQUIPOS

DE

INTERCONEXIÓN

Y

Las comunicaciones entre equipos informáticos se realizan mediante señales de naturaleza eléctrica, electromagnética u óptica que se propagan por el medio de transmisión. Las señales son magnitudes físicas, observables y medibles, variables en el tiempo. El medio de transmisión es el medio físico por el que viajan las señales. Se distingue entre medios guiados y no guiados. Desde el punto de vista de la estructura física del sistema de comunicación nos encontramos los siguientes elementos: □

ETD, Equipo Terminal de Datos: es la fuente o destino de los datos. En él se diferencian la fuente o colector de datos y el control de comunicaciones.

□

ETCD, Equipo Terminal del Circuito de Datos: es el encargado de convertir las señales que llegan por el canal de transmisión en otras señales legibles por el ETD y viceversa.

□

Canal de transmisión: es el medio físico que une los dos ETCD.

□

Circuito de datos: es el conjunto formado por los ETCD y el canal de transmisión.

□

Enlace de datos: es el conjunto formado por el circuito de datos y los controles de comunicación de los ETCD.

Las señales se clasifican, según la presencia de patrones, en señales aperiódicas: cambian constantemente, sin manifestar un patrón o ciclo que se repita a través del tiempo; y señales periódicas: completan un patrón en un tiempo dado llamado periodo y repiten estos patrones en los intervalos de tiempo idénticos subsiguientes. Las señales periódicas se pueden representar como funciones senoidales caracterizadas por su amplitud, frecuencia y fase. Según los valores que puede tomar la señal se distingue entre señales analógicas: evolucionan en el tiempo de manera continua, pudiendo tomar cualquier valor dentro de un determinado intervalo; y señales digitales: tienen una naturaleza discontinua, su representación temporal presenta saltos o discontinuidades, tomando un conjunto discreto de valores. Al propagarse por el medio la señal está sujeta a una serie de perturbaciones como: □

Atenuación: es el debilitamiento o pérdida de amplitud de la señal. Expresa una relación entre la potencia recibida frente a la emitida. Suele venir dada en decibelios.

□

Ruido: toda señal que se inserta en una señal dada entre el emisor y el receptor. Existen diferentes tipos de ruido como el ruido térmico, el ruido de intermodulación, la diafonía o el ruido impulsivo.

□

Distorsión de retardo: diferentes componentes de frecuencia de la señal llegan en instantes diferentes al receptor. Se produce sólo en los medios guiados.

En un canal sin ruido, la relación entre la capacidad de canal (la velocidad máxima a la que pueden ser transmitidos los datos por un canal de transmisión) y el ancho de banda (rango de frecuencias de la señal que puede ser transmitida por un canal) viene dada por un la fórmula de Nyquist: C = 2Blog2N, siendo C la velocidad máxima de transmisión (capacidad del canal) medida en bps; B el ancho de banda medido en Hz y N el número de estados significativos de la señal. Si se tiene en cuenta el ruido térmico, la relación viene dada por la ley de Shannon: C = Blog2(1 + S/N), siendo S/N la relación señal-ruido, definida por el cociente de la potencia de la señal entre la potencia del ruido. En general toda señal que transporte información debe sufrir un proceso de adaptación al medio de transmisión por el que va a propagarse. Este proceso se denomina modulación y su necesidad viene dada por la imposibilidad de la propagación de la señal en su banda de frecuencias base, o por la superación de las dificultades que representa esa propagación.



La modulación consiste en la alteración de algún parámetro de la señal portadora (señal que contiene la información que se quiere enviar al receptor), a cargo de la señal moduladora (señal encargada inicialmente de transportar al otro extremo de la comunicación esa información). Al resultado de este proceso de modulación se le denomina portadora modulada. A la propagación de señales analógicas se la denomina transmisión analógica y a la propagación de señales digitales se la denomina transmisión digital. Los datos que van a ir en la señal a su vez pueden ser analógicos o digitales. Se tienen entonces cuatro posibilidades: □

□

□

Transmisión analógica de datos analógicos. Se utilizan técnicas de modulación analógica para adaptar la señal. Posibles técnicas de modulación analógica son: à

AM, modulación en amplitud.

à

FM, modulación en frecuencia.

à

PM, modulación en fase.

Transmisión analógica de datos digitales. Se utiliza la modulación digital para representar las señales digitales binarias en la portadora analógica. Entre las posibles modulaciones digitales se encuentran: à

ASK, modulación por desplazamiento en amplitud.

à

FSK, modulación por desplazamiento en frecuencia.

à

PSK, modulación por desplazamiento en fase.

à

QAM, modulación por desplazamiento en cuadratura.

Transmisión digital de datos analógicos. Al proceso de representación de datos analógicos mediante señales digitales se le denomina digitalización. Comprende tres fases: à

Muestreo: según el teorema de Nyquist el muestro de la señal analógica debe hacerse, al menos, al doble de la frecuencia máxima que se pretende capturar. La fase de muestreo es un proceso de modulación que en función del parámetro a variar de la portadora digital pude ser:

PAM, modulación por amplitud de pulso

PPM, modulación por posición de pulso

PDM, modulación por duración de pulso

à

Cuantificación: se dividen los valores muestreados en intervalos de cuantificación y se asigna a cada intervalo un único valor. Se tiene así una señal que toma sólo un número finito de valores.

à

Codificación: se asigna a cada una de las muestras que se van a enviar un número de bits n. Este número está en función del número m de intervalos de cuantificación utilizados en la fase anterior ( n ≥ log 2 m )

La técnica fundamental de codificación en la modulación por pulsos codificados (PCM), que utiliza modulación PAM en la fase de muestreo. □

Transmisión digital de datos digitales. A la representación de la información binaria mediante una señal digital, sin que exista una modulación, se la denomina codificación banda base. Entre los principales esquemas de codificación están: à

NRZ-L y NRZ-I

à

Bifase y bifase diferencial

à

AMI-bipolar

La mayoría de los medios de transmisión tienen la capacidad de transmitir varios canales de información. Para un mejor aprovechamiento del medio de transmisión se utiliza la multiplexación, que combina varias transmisiones para viajen conjuntamente por un mismo medio de transmisión. Entre los distintos tipos de multiplexación están:


□

FDM, multiplexación por división de frecuencias. Utilizada en transmisiones analógicas.

□

TDM, multiplexación por división de tiempo. Utilizada en transmisiones digitales.


T23 COMUNICACIONES

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