2.1 Guiados
Par trenzado coaxial y fibra óptica
MEDIOS DE TRANSMISION GUIADOS
Se conoce como medios guiados a aquellos que utilizan unos componentes
físicos y sólidos para la transmisión de datos. Los medios de transmisión
guiados están constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o
guiado) de las señales desde un extremo al otro. Las principales
características de los medios guiados son el tipo de conductor utilizado, la
velocidad máxima de transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entre
repetidores2, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, la
facilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de nivel
de enlace.
Existe una gran cantidad de tipos de cables (Fig.3). Algunos fabricantes de
cables publican unos catálogos con más de 2.000 tipos diferentes que se pueden
agrupar en tres grupos principales que conectan la mayoría de las redes:
PAR TRENZADO
Consiste en hilos de cobre aislados por una cubierta plástica y torzonada entre
sífig.4. Debido a que puede haber acoples entre pares, estos se trenza con
pasos diferentes. La utilización del trenzado tiende a disminuir la
interferencia electromagnética.
En la actualidad existen básicamente tres tipos de cables factibles de ser
utilizados para el cableado en el interior de edificios o entre edificios:
· Par Trenzado (2 pares)
· Par Trenzado (4 pares)
· Par Trenzado (8 pares)
De los cuales el cable Par Trenzado (2 y 4 pares) y la Fibra Óptica son
reconocidos por la norma ANSI/TIA/EIA-568-A y el Coaxial se acepta
pero no se recomienda en instalaciones nuevas.
El cable par trenzado es de los más antiguos en el mercado y en algunos tipos
de aplicaciones es el más común, consiste en dos alambres de cobre o aluminio
aislados que van enrollado sobre sí mismo. Los diámetros del conductor en este
tipo de cables pueden ser de 0’6 mm o de 1’2 mm.
El ancho de banda depende del grosor y de la distancia, y la velocidad de orden
es de 10-100 Mbps
Los alambres se trenzan con el propósito de reducir la interferencia
eléctrica de pares similares cercanos y conseguir una protección contra
interferencias eléctricas y de radio. Si esto no es suficiente para eliminar el
ruido de la red, se puede utilizar cable de par trenzado blindado que lleva un
revestimiento especial que encierra dos pares de cables.
Es el tipo
de cable más común y se originó como solución para conectar teléfonos,
terminales y ordenadores sobre el mismo cableado, ya que está habilitado para
comunicación de datos permitiendo frecuencias más altas transmisión. Con
anterioridad, en Europa, los sistemas de telefonía empleaban cables de pares no
trenzados.
Cada cable de este tipo está compuesto por una serie de pares de cables
trenzados. Los pares se trenzan para reducir la interferencia entre pares
adyacentes. Normalmente una serie de pares se agrupan en una única funda de
color codificado para reducir el número de cables físicos que se introducen en
un conducto. El número de pares por cable son 4, 25, 50, 100, 200 y 300. Cuando
el número de pares es superior a 4 se habla de cables multipar.
CABLE COAXIAL
Este tipo de cable consiste en cilindro hueco de cobre u otro conductor
cilíndrico, que rodea a un conductor de alambre simple, el espacio entre el
cilindro hueco de cobre (malla) y el conductor interno se rellena con un
aislante que separa el conductor externo del conductor interno, estos aislantes
están separados a pocos centímetros, así lo muestra la fig.9.
Estos cables pueden agruparse para formar un cable grande que contenga 20
cables coaxiales para transmitir simultáneamente hasta 16740 llamadas
telefónicas.
Los cables coaxiales tienen poca distorsión, líneas cruzadas o perdidas de
señal por lo que constituyen un buen medio de transmisión con respecto al cable
de par trenzado.
Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a más
larga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos
interferencias y permite conectar más estaciones. Se suele utilizar para
televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión
deperiféricos a corta distancia, etc...Se utiliza para transmitir señales
analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido
térmico, ruido de intermodulación.
FIBRA OPTICA
La F.O. como elemento resistente dispuesto en el interior de un cable formado
por agregación de varias de ellas, no tiene características adecuadas de
tracción que permitan su utilización directa.
Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la
intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo.
La investigación sobre componentes opto electrónicos y fibras ópticas han
traído consigo un sensible aumento de la calidad de funcionamiento de los
sistemas. Es necesario disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces
de proteger a la fibra. Para alcanzar tal objetivo hay que tener en cuenta su
sensibilidad a la curvatura y micro curvatura, la resistencia mecánica y las
características de envejecimiento.
Los micros curvaturas y tensiones se determinan por medio de los ensayos
de:
Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que
rebasen el porcentaje de elasticidad de la fibra óptica y se rompa o formen
micro curvaturas.
Compresión: es el esfuerzo transversal.
Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.
Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la
existencia del forro impide que se sobrepase.
Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción.
Limitaciones Térmicas: estas limitaciones difieren en alto grado según se trate
de fibras realizadas a partir del vidrio o a partir de materiales sintéticos.
Otro objetivo es minimizar las pérdidas adicionales por cableado y las
variaciones de la atenuación con la temperatura. Tales diferencias se deben a
diseños calculados a veces para mejorar otras propiedades, como la resistencia
mecánica, la calidad de empalme, el coeficiente de relleno (número de fibras
por mm2) o el costo de producción.
2.2 No guiados Radiofrecuencia, microondas satélite e
infrarrojo
La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional5 y
omnidireccional6.
En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética
concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben
estar alineadas.
En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo
en todas direcciones, pudiendo la señal ser recibida por varias antenas.
Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más
factible confinar la energía en un haz direccional.
Características.
· Los medios más importantes son el aire y
el vacío.
· Son medios muy buenos para cubrir grandes
distancias
· Se dan hacia cualquier dirección
· La transmisión y recepción se realizan
por medio de antenas.
Algunas de las características principales que distinguen a los medios guiados
son las siguientes
Ventajas de los medios no guiados.
· Su señal tiene más alcance.
· utilizan menos espacio.
· son más cómodos de usar ya que no se
necesita de grandes cables para poder emitir o recibir una señal.
Desventajas de los medios no guiados:
· la instalación de estos medios puede ser
complicada o costosa (en cuestión económica).
· Algunas veces es más recomendable usar un
medio guiado (cuando lo necesitamos para cubrir zonas pequeñas)
Si aún no sabes qué medio de transmisión usar o peor a un no sabes cuándo usar
un medio de transmisión no guiado, no te preocupes enseguida te daremos algunos
tipos o consejos de cuando debes de usar un medio de transmisión no guiado.
¿Cuándo usar un medio de transmisión no guiado?
· Los medios de transmisión no guiados o
sin cable por lo general son utilizados cuando se necesitan abarcar grandes
distancias a cualquier dirección.
· Cuando la información que deseas
transferir es demasiada.
Existen varios medios de transmisión no guiados, entre los cuales los más
importantes y usados son los siguientes.
· Radiofrecuencia.
· Microondas.
· Infrarrojo.
2.2.1 RADIOFRECUENCIA.
El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o
RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético7,
situada entre unos 3 kHz y unos 300 GHz. Las ondas electromagnéticas de esta
región del espectro, se pueden transmitir aplicando la corriente alterna
originada en un generador a una antena.
Características:
· Facilidad con la cual puede ionizar8 el
aire para crear una trayectoria conductora a través del aire
· Una fuerza electromagnética que conduce
la corriente del RF a la superficie de conductores, conocida como efecto de
piel.
· La capacidad de aparecer atravesar las
trayectorias que contienen el material aislador, como dieléctrico aislador de
un condensador
NOTA: el grado de efecto de estas características depende de la frecuencia de
las señales.
Ventajas
· Es una alternativa barata en aquellos
lugares donde el cable no puede instalarse fácilmente.
· Es una opción para las comunicaciones
portátiles.
· Por lo general no necesita ninguna
licencia.
· Atraviesan paredes
· Son omnidireccionales.
· Son capaces de transmitirse a grandes
distancias.
Desventajas.
· No es práctico cuando se necesitan
velocidades de comunicación elevadas.
· Esta sometido a interferencias producidas
por radio aficionado, comunicaciones militares y telefonía móvil.
· Sufren interferencias por algún equipo
eléctrico.
¿Cuándo usar un medio de transmisión no guiado?
· Los medios de transmisión no guiados o
sin cable por lo general son utilizados cuando se necesitan abarcar grandes
distancias a cualquier dirección.
2.2.2 MICROONDAS.
La radiocomunicación por microondas se refiere a la transmisión de datos o
energía a través de radiofrecuencias con longitudes de onda del tipo
microondas.
Se describe como microondas a aquellas ondas electromagnéticas cuyas
frecuencias van desde los 500 MHz hasta los 300 GHz o aún más. Por
consiguiente, las señales de microondas, a causa de sus altas frecuencias,
tienen longitudes de onda relativamente pequeñas, de ahí el nombre de “micro”
ondas. En la figura 14 se muestra un ejemplo de donde se aplican las microondas
de baja frecuencia.
Existen dos tipos de microondas que son muy utilizados las cuales explicaremos
detalladamente.
· Microondas Terrestres.
· Microondas Satelitales.
Microondas Terrestres
Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se
utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.
Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que
se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas
alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz.
Ventajas
· Es una alternativa barata en aquellos
lugares donde el cable no puede instalar fácilmente como distancia grandes
· tienen la característica principal de
transmisión de televisión y voz.
· se utilizan en sustitución del cable
coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y
amplificadores.
· Tienen frecuencias muy altas (1 y 300
GHz).
Desventajas
· No es práctico cuando se necesitan
velocidades de comunicación elevadas.
· Es caro de instalar y de mantener
· Está sujeto a interferencias provocadas
por el mal tiempo, electromagnéticas y las condiciones atmosféricas.
· Rebotan en los metales
· Algunas son unidireccionales.
¿Cuándo usar un medio de transmisión de Microondas Terrestres?
· Por lo general en este medio de
transmisión se utilizan antenas transmisoras o receptoras y son utilizadas
cuando la distancia que se encuentran 2 antenas es larga.
· Cuando la información que se transmite es
en grandes cantidades.
Microondas Satelitales.
(Suelen utilizarse satélites artificiales para transferir información)
Las microondas satelitales lo que hacen básicamente, es retransmitir
información, se usa como enlace entre dos o más transmisores / receptores
terrestres, denominados estaciones base.
El satélite funciona como un espejo sobre el cual la señal rebota, su principal
función es la de amplificar la señal, corregirla y retransmitirla a una o más
antenas ubicadas en la tierra.
Pueden ser usadas para proporcionar una comunicación punto a punto entre dos
antenas terrestres alejadas entre sí, o para conectar una estación base
transmisora con un conjunto de receptores terrestres.
Ventajas
· Comunicaciones sin cables, independientes
de la localización
· Cobertura de zonas grandes: país, continente,
etc.
· Disponibilidad de banda ancha
· Independencia de la estructura de
comunicaciones en Tierra
· Instalación rápida de una red
· Costo bajo por añadir un nuevo receptor
· Características del servicio uniforme
· Servicio total proporcionado por un único
proveedor
Desventajas
· Las demoras de propagación.
· La interferencia de radio y microondas.
· El debilitamiento de las señales debido a
fenómenos meteorológicos como lluvias intensas, nieve, y manchas solares.
¿Cuándo usar un medio de transmisión de Microondas Satelital?
· Cuando se desea transferir información de
manera Omnidireccional (a varias partes)
2.2.4 INFRARROJO.
Ventajas
· Es una alternativa barata en aquellos
lugares donde el cable no puede instalar fácilmente.
· Son señales difíciles de interceptar.
Desventajas
· No es práctico cuando se necesitan
velocidades de comunicación elevadas.
· Está sujeto a interferencias de otras
fuentes luminosas.
· No es capaz de atravesar paredes.
· Están limitados por el espacio y los
obstáculos
· La longitud de onda es muy pequeña
(850-900 nm)
¿Cuándo usar un medio de transmisión infrarrojo?
· Por lo general estas las podemos usar
cuando la información que deseamos compartir no es muy pesada y está más
dirigida a pequeños lugares como oficinas.
· Cuando la distancia es muy corta.
· Cuando no contamos a la mano con algún
otro medio de transmisión ya sea Físico (Cable Trenzado, Cable Coaxial, Fibra
Óptica) o no Físico (Infrarrojo, Radiofrecuencia, Microondas).
2.3 Métodos
para la detección y corrección de errores
En matemáticas, computación y teoría de la
información, la detección y corrección de errores es una importante práctica
para el mantenimiento e integridad de los datos a través de diferentes
procedimientos y dispositivos como medios de almacenamiento confiables.
Los errores de ráfaga es más probable en transmisiones serie, donde la duración
del ruido es normalmente mayor que la duración de un bit, por lo que afectara a
un conjunto de bits. El número doble bits afectados depende de la tasa de datos
y de la duración del ruido.
Es el mecanismo más frecuente y barato, la VRC se
denomina a menudo verificación de paridad, y se basa en añadir un bit de
redundancia, denominado bit de paridad, al final de cada unidad de datos, de
forma que el número total de unos en la unidad (incluyendo el bit de paridad)
sea par, o impar en el caso de la verificación de paridad impar.
EJEMPLOS:
2.3.1 Verificación de redundancia vertical
El
mecanismo de detección de errores más frecuente y más barato es la verificación
de
redundancia vertical (VRC), denominada a menudo verificación de paridad. En
esta
técnica, se añade un bit de redundancia, denominado bit de paridad, al final de
cada
unidad de datos de forma que el número total de unos en la unidad (incluyendo
el bit de
paridad) sea par.
Figura 4.46 Concepto de VRC con paridad par
Suponga que se quiere transmitir la unidad de datos binarios 1100001 [ASCII a
(97)]; vea;
la figura 4.46. Si se suma el número de unos se obtiene 3, un número impar.
Antes de
transmitir se pasa la unidad de datos a través de un generador de paridad. El
generador de
paridad cuenta los unos y añade el bit de paridad (un 1 en este caso) al final.
El número
total de unos es ahora 4, un número par. A continuación el sistema transmite la
unidad
expandida completa a través del enlace de red. Cuando alcanza el destino, el
receptor pasa
los 8 bits a través de una función de verificación de paridad par. Si el
receptor ve
11100001, cuenta cuatro unos, un número par, y la unidad pasa la comprobación.
Pero ¿qué
ocurre si la unidad de datos ha sufrido daños en el transito ¿Qué ocurre si en
lugar de
recibir 11100001 el receptor ve 11100101? En ese caso, cuando el comprobador de
paridad
cuenta los unos obtiene cinco, un número impar. El receptor sabe que en alguna
parte se ha
producido un error en los datos y por tanto rechaza la unidad completa.
Observe
que en, aras a la simplicidad, se está hablando únicamente de la verificación
de
paridad par, donde el número de unos debería ser un número par. Algunos sistemas
podrían
usar verificación de paridad impar, donde el número de unos debería ser impar.
El
principio es el mismo, pero el cálculo es distinto.
Ejemplo 4.7
Imagine que el emisor quiere enviar la palabra «world». En ASCII los cinco
caracteres se
codifican como
fl1110111 1101111 1110010 1101100 1100100
w o r l
d
Cada uno de los cuatro primeros caracteres tiene un número par de unos, por lo
que su bit
de paridad es 0. Sin embargo, el último carácter (‘d’) tiene tres unos (un
número impar),
por lo que su bit de paridad es 1 para que el número total de unos sea par. A
continuación
se muestran los bits enviados realmente (los bits de paridad están subrayados).
fl 1110111011011110111001001101100011001001
Ejemplo 4.8
Suponga ahora que la palabra «world» del ejemplo anterior es recibida por el
receptor sin
que haya habido ningún problema de corrupción en la transmisión.
fl1110111011011110111001001101100011001001
El receptor cuenta los unos en cada carácter y obtiene números pares (6, 6, 4,
4, 4). Aceptaría los datos.
Ejemplo 4.9
Suponga ahora que la palabra «world» del Ejemplo 4.7, es recibida por el
receptor pero que
sus datos han sido corrompidos durante la transmisión.
fl1111111011011110111011001101100011001001
El receptor cuenta los unos en cada carácter y obtiene números pares e impares
(7, 6, 5, 4,
4). El receptor sabe que los datos están corruptos, los descarta y solicita su
retransmisión.
Prestaciones
VRC puede detectar todos los errores en un único bit. También puede detectar
errores de
ráfagas siempre que el total de números de bits cambiados sea impar (1, 3, 5,
etc.).
Supongamos que hay una unidad de datos con paridad par donde el número total de
unos,
incluyendo el bit de paridad, es 6:1000111011. Si tres bits cualesquiera cambian
su valor, la
paridad resultante sería impar y se detectaría el error: 1111111011son9,
0110111011son7, 1100010011son5, todos impares. El comprobador de VRC devolvería
como resultado 1
y se rechazaría la unidad. Esto mismo es cierto para cualquier número de
errores impares.
Sin embargo, suponga que dos bits de la unidad de datos cambian su valor:
1110111011
son8, 1100011011son6, 1000011010: 4. En cada caso, el número de unos en la
unidad de
datos sigue siendo par. El comprobador de VRC los sumará y devolverá un número
par,
aunque la unidad de datos contiene dos errores. VRC no puede detectar errores
cuando el
número total de bits cambiados sea par. Si cambian dos bits cualesquiera
durante la
transmisión, los cambios se anulan entre sí y la unidad de datos pasará la
verificación de
paridad aunque sea erróneo. Esto mismo es cierto para cualquier número de
errores pares.
2.3.2 verificación
de redundancia longitudinal
En esta técnica, los bloques de bits se organizan
en forma de tabla (filas y columnas), a continuación se calcula un bit de
paridad para cada columna y se crea una nueva fila de bits, que serán los bits
de paridad de todo el bloque, a continuación se añaden los bits de paridad al
dato y se envían al receptor.
Bit
para VRC criterio par (verde, primera fila)
2.3.3 verificación
de redundancia cíclica
La técnica añade unos bits de CRC, de la siguiente manera en tres pasos
básicos: en primer lugar se añade una tira de n ceros, siendo n el número
inmediatamente menor al número de bits del divisor predefinido (que tiene n+1
bits), el segundo paso es dividir la nueva unidad de datos por el divisor
predefinido usando un proceso de división binaria, el resto que quedara sería
los bits de CRC a añadir, el tercer paso es sustituir los n bits añadidos en el
paso primero por los n bits del resto de la operación del segundo paso, el dato
final será divisible exactamente por el divisor predefinido. La imagen muestra
el esquema del proceso.
2.4 Control
de flujo: Tipos: asentimiento, ventanas deslizantes. Por hardware o software,
de lazo abierto o cerrado
El problema a resolver con el control de flujo de datos o de congestión es que
una entidad emisora no sobrecargue a otra receptora de datos. Esto puede
suceder cuando la memoria reservada (buffer) en la recepción se desborda. El
control de flujo no contempla en principio la existencia de errores de
transmisión, sin embargo a menudo se integra con del control de errores que se
verá más adelante. Existen dos formas diferentes de hacer el control del flujo:
control hardware y control software.
Un primer protocolo capaz de controlar la congestión muy simple es el conocido
como de parada y espera o en términos más formales se conoce como Asentamiento.
Únicamente para evitar desbordar al receptor, el emisor enviaría una trama y
esperaría un acuse de recibo antes de enviar la siguiente (fig 15. ). Este
procedimiento resulta adecuado cuando hay que enviar pocas tramas de gran
tamaño. Sin embargo, la información suele transmitirse en forma de tramas
cortas debido a la posibilidad de errores, la capacidad de buffer limitada y la
necesidad en algunos casos de compartir el medio.
La eficiencia de este sistema sería la proporción entre el tiempo empleado en
transmitir información útil (Trama) y el tiempo total del proceso (Total). El
primero sería igual al tamaño de la trama partido por la velocidad de
transmisión del emisor.
VENTANAS DESLIZANTES
Un mecanismo más sofisticado y muy empleado es el de la ventana
deslizante. La ventana determina cuantos mensajes pueden estar pendientes de
confirmación y su tamaño se ajusta a la capacidad del buffer del receptor para
almacenar tramas. El tamaño máximo de la ventana está además limitado por
el tamaño del número de secuencia que se utiliza para numerar las tramas.
Si las tramas se numeran con tres bits (en módulo 8, del 0 al 7), se podrán
enviar hasta siete tramas sin esperar acuse de recibo y sin que el protocolo
falle (tamaño de ventana = 2k-1). Si el número de secuencia es de 7 bits
(modulo 128, del 0 al 127) se podrán enviar hasta 127 tramas si es que el
buffer del receptor tiene capacidad para ellas. Normalmente, si el tamaño no es
prefijado por el protocolo, en el establecimiento del enlace el emisor y
receptor negociarán el tamaño de la ventana atendiendo a las características
del elemento que ofrece menos prestaciones.
CONTROL POR HARDWARE
Consiste en utilizar líneas dispuestas para ese fin como las que tiene la
conexión RS-232-C. Este método de control del flujo de transmisión utiliza
líneas del puerto serie para parar o reanudar el flujo de datos y por tanto el cable
de comunicaciones, además de las tres líneas fundamentales de la conexión
serie: emisión, recepción y masa, ha de llevar algún hilo más para transmitir
las señales de control.
En el caso más sencillo de que la comunicación sea en un solo sentido, por
ejemplo con una impresora, bastaría con la utilización de una línea más. Esta
línea la gobernaría la impresora y su misión sería la de un semáforo. Por
ejemplo, utilizando los niveles eléctricos reales que usa la norma serie
RS-232-C, si esta línea está a una tensión positiva de 15 V. (0 lógico)
indicaría que la impresora está en condiciones de recibir datos, y si por el
contrario está a -15 V. (1 lógico) indicaría que no se le deben enviar más
datos por el momento.
Si la comunicación es en ambos sentidos, entonces necesitaríamos al menos dos
líneas de control, una que actuaría de semáforo en un sentido y la otra en el
otro. Las líneas se han de elegir que vayan de una salida a una entrada, para
que la lectura sea válida y además se debe tratar de utilizar las que la norma
RS-232-C recomienda para este fin.
CONTROL POR SOFTWARE
La otra forma de control del flujo consiste en enviar a través de la línea de
comunicación caracteres de control o información en las tramas que indican al
otro dispositivo el estado del receptor. La utilización de un control software
de la transmisión permite una mayor versatilidad del protocolo de
comunicaciones y por otra parte se tiene mayor independencia del medio físico
utilizado. Así por ejemplo, con un protocolo exclusivamente hardware
sería bastante difícil hacer una comunicación vía telefónica, ya que las
señales auxiliares de control se tendrían que emular de alguna manera.
Las formas más sencillas de control de flujo por software son el empleo
de un protocolo como el XON/XOFF que se verá más adelante o como la espera de
confirmación antes del envío mediante un ACK o similar como se indicaba en el
ejemplo del protocolo de parada y espera.
Se conoce como medios guiados a aquellos que utilizan unos componentes físicos y sólidos para la transmisión de datos. Los medios de transmisión guiados están constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro. Las principales características de los medios guiados son el tipo de conductor utilizado, la velocidad máxima de transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entre repetidores2, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, la facilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de nivel de enlace.
Existe una gran cantidad de tipos de cables (Fig.3). Algunos fabricantes de cables publican unos catálogos con más de 2.000 tipos diferentes que se pueden agrupar en tres grupos principales que conectan la mayoría de las redes:
PAR TRENZADO
Consiste en hilos de cobre aislados por una cubierta plástica y torzonada entre sífig.4. Debido a que puede haber acoples entre pares, estos se trenza con pasos diferentes. La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética.
En la actualidad existen básicamente tres tipos de cables factibles de ser utilizados para el cableado en el interior de edificios o entre edificios:
· Par Trenzado (2 pares)
· Par Trenzado (4 pares)
· Par Trenzado (8 pares)
De los cuales el cable Par Trenzado (2 y 4 pares) y la Fibra Óptica son reconocidos por la norma ANSI/TIA/EIA-568-A y el Coaxial se acepta pero no se recomienda en instalaciones nuevas.
El cable par trenzado es de los más antiguos en el mercado y en algunos tipos de aplicaciones es el más común, consiste en dos alambres de cobre o aluminio aislados que van enrollado sobre sí mismo. Los diámetros del conductor en este tipo de cables pueden ser de 0’6 mm o de 1’2 mm.
El ancho de banda depende del grosor y de la distancia, y la velocidad de orden es de 10-100 Mbps
Los alambres se trenzan con el propósito de reducir la interferencia eléctrica de pares similares cercanos y conseguir una protección contra interferencias eléctricas y de radio. Si esto no es suficiente para eliminar el ruido de la red, se puede utilizar cable de par trenzado blindado que lleva un revestimiento especial que encierra dos pares de cables.
Es el tipo de cable más común y se originó como solución para conectar teléfonos, terminales y ordenadores sobre el mismo cableado, ya que está habilitado para comunicación de datos permitiendo frecuencias más altas transmisión. Con anterioridad, en Europa, los sistemas de telefonía empleaban cables de pares no trenzados.
Cada cable de este tipo está compuesto por una serie de pares de cables trenzados. Los pares se trenzan para reducir la interferencia entre pares adyacentes. Normalmente una serie de pares se agrupan en una única funda de color codificado para reducir el número de cables físicos que se introducen en un conducto. El número de pares por cable son 4, 25, 50, 100, 200 y 300. Cuando el número de pares es superior a 4 se habla de cables multipar.
CABLE COAXIAL
Este tipo de cable consiste en cilindro hueco de cobre u otro conductor cilíndrico, que rodea a un conductor de alambre simple, el espacio entre el cilindro hueco de cobre (malla) y el conductor interno se rellena con un aislante que separa el conductor externo del conductor interno, estos aislantes están separados a pocos centímetros, así lo muestra la fig.9.
Estos cables pueden agruparse para formar un cable grande que contenga 20 cables coaxiales para transmitir simultáneamente hasta 16740 llamadas telefónicas.
Los cables coaxiales tienen poca distorsión, líneas cruzadas o perdidas de señal por lo que constituyen un buen medio de transmisión con respecto al cable de par trenzado.
Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a más larga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos interferencias y permite conectar más estaciones. Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión deperiféricos a corta distancia, etc...Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.
FIBRA OPTICA
La F.O. como elemento resistente dispuesto en el interior de un cable formado por agregación de varias de ellas, no tiene características adecuadas de tracción que permitan su utilización directa.
Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo.
La investigación sobre componentes opto electrónicos y fibras ópticas han traído consigo un sensible aumento de la calidad de funcionamiento de los sistemas. Es necesario disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la fibra. Para alcanzar tal objetivo hay que tener en cuenta su sensibilidad a la curvatura y micro curvatura, la resistencia mecánica y las características de envejecimiento.
Los micros curvaturas y tensiones se determinan por medio de los ensayos de:
Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que rebasen el porcentaje de elasticidad de la fibra óptica y se rompa o formen micro curvaturas.
Compresión: es el esfuerzo transversal.
Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.
Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la existencia del forro impide que se sobrepase.
Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción.
Limitaciones Térmicas: estas limitaciones difieren en alto grado según se trate de fibras realizadas a partir del vidrio o a partir de materiales sintéticos.
Otro objetivo es minimizar las pérdidas adicionales por cableado y las variaciones de la atenuación con la temperatura. Tales diferencias se deben a diseños calculados a veces para mejorar otras propiedades, como la resistencia mecánica, la calidad de empalme, el coeficiente de relleno (número de fibras por mm2) o el costo de producción.
La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional5 y omnidireccional6.
En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas.
En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones, pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional.
Características.
· Los medios más importantes son el aire y el vacío.
· Son medios muy buenos para cubrir grandes distancias
· Se dan hacia cualquier dirección
· La transmisión y recepción se realizan por medio de antenas.
Algunas de las características principales que distinguen a los medios guiados son las siguientes
Ventajas de los medios no guiados.
· Su señal tiene más alcance.
· utilizan menos espacio.
· son más cómodos de usar ya que no se necesita de grandes cables para poder emitir o recibir una señal.
Desventajas de los medios no guiados:
· la instalación de estos medios puede ser complicada o costosa (en cuestión económica).
· Algunas veces es más recomendable usar un medio guiado (cuando lo necesitamos para cubrir zonas pequeñas)
Si aún no sabes qué medio de transmisión usar o peor a un no sabes cuándo usar un medio de transmisión no guiado, no te preocupes enseguida te daremos algunos tipos o consejos de cuando debes de usar un medio de transmisión no guiado.
¿Cuándo usar un medio de transmisión no guiado?
· Los medios de transmisión no guiados o sin cable por lo general son utilizados cuando se necesitan abarcar grandes distancias a cualquier dirección.
· Cuando la información que deseas transferir es demasiada.
Existen varios medios de transmisión no guiados, entre los cuales los más importantes y usados son los siguientes.
· Radiofrecuencia.
· Microondas.
· Infrarrojo.
2.2.1 RADIOFRECUENCIA.
El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético7, situada entre unos 3 kHz y unos 300 GHz. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.
Características:
· Facilidad con la cual puede ionizar8 el aire para crear una trayectoria conductora a través del aire
· Una fuerza electromagnética que conduce la corriente del RF a la superficie de conductores, conocida como efecto de piel.
· La capacidad de aparecer atravesar las trayectorias que contienen el material aislador, como dieléctrico aislador de un condensador
NOTA: el grado de efecto de estas características depende de la frecuencia de las señales.
Ventajas
· Es una alternativa barata en aquellos lugares donde el cable no puede instalarse fácilmente.
· Es una opción para las comunicaciones portátiles.
· Por lo general no necesita ninguna licencia.
· Atraviesan paredes
· Son omnidireccionales.
· Son capaces de transmitirse a grandes distancias.
Desventajas.
· No es práctico cuando se necesitan velocidades de comunicación elevadas.
· Esta sometido a interferencias producidas por radio aficionado, comunicaciones militares y telefonía móvil.
· Sufren interferencias por algún equipo eléctrico.
¿Cuándo usar un medio de transmisión no guiado?
· Los medios de transmisión no guiados o sin cable por lo general son utilizados cuando se necesitan abarcar grandes distancias a cualquier dirección.
2.2.2 MICROONDAS.
La radiocomunicación por microondas se refiere a la transmisión de datos o energía a través de radiofrecuencias con longitudes de onda del tipo microondas.
Se describe como microondas a aquellas ondas electromagnéticas cuyas frecuencias van desde los 500 MHz hasta los 300 GHz o aún más. Por consiguiente, las señales de microondas, a causa de sus altas frecuencias, tienen longitudes de onda relativamente pequeñas, de ahí el nombre de “micro” ondas. En la figura 14 se muestra un ejemplo de donde se aplican las microondas de baja frecuencia.
Existen dos tipos de microondas que son muy utilizados las cuales explicaremos detalladamente.
· Microondas Terrestres.
· Microondas Satelitales.
Microondas Terrestres
Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.
Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz.
Ventajas
· Es una alternativa barata en aquellos lugares donde el cable no puede instalar fácilmente como distancia grandes
· tienen la característica principal de transmisión de televisión y voz.
· se utilizan en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores.
· Tienen frecuencias muy altas (1 y 300 GHz).
Desventajas
· No es práctico cuando se necesitan velocidades de comunicación elevadas.
· Es caro de instalar y de mantener
· Está sujeto a interferencias provocadas por el mal tiempo, electromagnéticas y las condiciones atmosféricas.
· Rebotan en los metales
· Algunas son unidireccionales.
¿Cuándo usar un medio de transmisión de Microondas Terrestres?
· Por lo general en este medio de transmisión se utilizan antenas transmisoras o receptoras y son utilizadas cuando la distancia que se encuentran 2 antenas es larga.
· Cuando la información que se transmite es en grandes cantidades.
Microondas Satelitales.
(Suelen utilizarse satélites artificiales para transferir información)
Las microondas satelitales lo que hacen básicamente, es retransmitir información, se usa como enlace entre dos o más transmisores / receptores terrestres, denominados estaciones base.
El satélite funciona como un espejo sobre el cual la señal rebota, su principal función es la de amplificar la señal, corregirla y retransmitirla a una o más antenas ubicadas en la tierra.
Pueden ser usadas para proporcionar una comunicación punto a punto entre dos antenas terrestres alejadas entre sí, o para conectar una estación base transmisora con un conjunto de receptores terrestres.
Ventajas
· Comunicaciones sin cables, independientes de la localización
· Cobertura de zonas grandes: país, continente, etc.
· Disponibilidad de banda ancha
· Independencia de la estructura de comunicaciones en Tierra
· Instalación rápida de una red
· Costo bajo por añadir un nuevo receptor
· Características del servicio uniforme
· Servicio total proporcionado por un único proveedor
Desventajas
· Las demoras de propagación.
· La interferencia de radio y microondas.
· El debilitamiento de las señales debido a fenómenos meteorológicos como lluvias intensas, nieve, y manchas solares.
¿Cuándo usar un medio de transmisión de Microondas Satelital?
· Cuando se desea transferir información de manera Omnidireccional (a varias partes)
2.2.4 INFRARROJO.
Ventajas
· Es una alternativa barata en aquellos lugares donde el cable no puede instalar fácilmente.
· Son señales difíciles de interceptar.
Desventajas
· No es práctico cuando se necesitan velocidades de comunicación elevadas.
· Está sujeto a interferencias de otras fuentes luminosas.
· No es capaz de atravesar paredes.
· Están limitados por el espacio y los obstáculos
· La longitud de onda es muy pequeña (850-900 nm)
¿Cuándo usar un medio de transmisión infrarrojo?
· Por lo general estas las podemos usar cuando la información que deseamos compartir no es muy pesada y está más dirigida a pequeños lugares como oficinas.
· Cuando la distancia es muy corta.
· Cuando no contamos a la mano con algún otro medio de transmisión ya sea Físico (Cable Trenzado, Cable Coaxial, Fibra Óptica) o no Físico (Infrarrojo, Radiofrecuencia, Microondas).
Los errores de ráfaga es más probable en transmisiones serie, donde la duración del ruido es normalmente mayor que la duración de un bit, por lo que afectara a un conjunto de bits. El número doble bits afectados depende de la tasa de datos y de la duración del ruido.
redundancia vertical (VRC), denominada a menudo verificación de paridad. En esta
técnica, se añade un bit de redundancia, denominado bit de paridad, al final de cada
unidad de datos de forma que el número total de unos en la unidad (incluyendo el bit de
paridad) sea par.
Figura 4.46 Concepto de VRC con paridad par
Suponga que se quiere transmitir la unidad de datos binarios 1100001 [ASCII a (97)]; vea;
la figura 4.46. Si se suma el número de unos se obtiene 3, un número impar. Antes de
transmitir se pasa la unidad de datos a través de un generador de paridad. El generador de
paridad cuenta los unos y añade el bit de paridad (un 1 en este caso) al final. El número
total de unos es ahora 4, un número par. A continuación el sistema transmite la unidad
expandida completa a través del enlace de red. Cuando alcanza el destino, el receptor pasa
los 8 bits a través de una función de verificación de paridad par. Si el receptor ve
11100001, cuenta cuatro unos, un número par, y la unidad pasa la comprobación. Pero ¿qué
ocurre si la unidad de datos ha sufrido daños en el transito ¿Qué ocurre si en lugar de
recibir 11100001 el receptor ve 11100101? En ese caso, cuando el comprobador de paridad
cuenta los unos obtiene cinco, un número impar. El receptor sabe que en alguna parte se ha
producido un error en los datos y por tanto rechaza la unidad completa.
paridad par, donde el número de unos debería ser un número par. Algunos sistemas podrían
usar verificación de paridad impar, donde el número de unos debería ser impar. El
principio es el mismo, pero el cálculo es distinto.
Ejemplo 4.7
Imagine que el emisor quiere enviar la palabra «world». En ASCII los cinco caracteres se
codifican como
fl1110111 1101111 1110010 1101100 1100100
w o r l d
Cada uno de los cuatro primeros caracteres tiene un número par de unos, por lo que su bit
de paridad es 0. Sin embargo, el último carácter (‘d’) tiene tres unos (un número impar),
por lo que su bit de paridad es 1 para que el número total de unos sea par. A continuación
se muestran los bits enviados realmente (los bits de paridad están subrayados).
fl 1110111011011110111001001101100011001001
Ejemplo 4.8
Suponga ahora que la palabra «world» del ejemplo anterior es recibida por el receptor sin
que haya habido ningún problema de corrupción en la transmisión.
fl1110111011011110111001001101100011001001
El receptor cuenta los unos en cada carácter y obtiene números pares (6, 6, 4, 4, 4). Aceptaría los datos.
Ejemplo 4.9
Suponga ahora que la palabra «world» del Ejemplo 4.7, es recibida por el receptor pero que
sus datos han sido corrompidos durante la transmisión.
fl1111111011011110111011001101100011001001
El receptor cuenta los unos en cada carácter y obtiene números pares e impares (7, 6, 5, 4,
4). El receptor sabe que los datos están corruptos, los descarta y solicita su retransmisión.
Prestaciones
VRC puede detectar todos los errores en un único bit. También puede detectar errores de
ráfagas siempre que el total de números de bits cambiados sea impar (1, 3, 5, etc.).
Supongamos que hay una unidad de datos con paridad par donde el número total de unos,
incluyendo el bit de paridad, es 6:1000111011. Si tres bits cualesquiera cambian su valor, la
paridad resultante sería impar y se detectaría el error: 1111111011son9, 0110111011son7, 1100010011son5, todos impares. El comprobador de VRC devolvería como resultado 1
y se rechazaría la unidad. Esto mismo es cierto para cualquier número de errores impares.
Sin embargo, suponga que dos bits de la unidad de datos cambian su valor: 1110111011
son8, 1100011011son6, 1000011010: 4. En cada caso, el número de unos en la unidad de
datos sigue siendo par. El comprobador de VRC los sumará y devolverá un número par,
aunque la unidad de datos contiene dos errores. VRC no puede detectar errores cuando el
número total de bits cambiados sea par. Si cambian dos bits cualesquiera durante la
transmisión, los cambios se anulan entre sí y la unidad de datos pasará la verificación de
paridad aunque sea erróneo. Esto mismo es cierto para cualquier número de errores pares.
La técnica añade unos bits de CRC, de la siguiente manera en tres pasos básicos: en primer lugar se añade una tira de n ceros, siendo n el número inmediatamente menor al número de bits del divisor predefinido (que tiene n+1 bits), el segundo paso es dividir la nueva unidad de datos por el divisor predefinido usando un proceso de división binaria, el resto que quedara sería los bits de CRC a añadir, el tercer paso es sustituir los n bits añadidos en el paso primero por los n bits del resto de la operación del segundo paso, el dato final será divisible exactamente por el divisor predefinido. La imagen muestra el esquema del proceso.
El problema a resolver con el control de flujo de datos o de congestión es que una entidad emisora no sobrecargue a otra receptora de datos. Esto puede suceder cuando la memoria reservada (buffer) en la recepción se desborda. El control de flujo no contempla en principio la existencia de errores de transmisión, sin embargo a menudo se integra con del control de errores que se verá más adelante. Existen dos formas diferentes de hacer el control del flujo: control hardware y control software.
Un primer protocolo capaz de controlar la congestión muy simple es el conocido como de parada y espera o en términos más formales se conoce como Asentamiento. Únicamente para evitar desbordar al receptor, el emisor enviaría una trama y esperaría un acuse de recibo antes de enviar la siguiente (fig 15. ). Este procedimiento resulta adecuado cuando hay que enviar pocas tramas de gran tamaño. Sin embargo, la información suele transmitirse en forma de tramas cortas debido a la posibilidad de errores, la capacidad de buffer limitada y la necesidad en algunos casos de compartir el medio.
La eficiencia de este sistema sería la proporción entre el tiempo empleado en transmitir información útil (Trama) y el tiempo total del proceso (Total). El primero sería igual al tamaño de la trama partido por la velocidad de transmisión del emisor.
VENTANAS DESLIZANTES
Un mecanismo más sofisticado y muy empleado es el de la ventana deslizante. La ventana determina cuantos mensajes pueden estar pendientes de confirmación y su tamaño se ajusta a la capacidad del buffer del receptor para almacenar tramas. El tamaño máximo de la ventana está además limitado por el tamaño del número de secuencia que se utiliza para numerar las tramas.
Si las tramas se numeran con tres bits (en módulo 8, del 0 al 7), se podrán enviar hasta siete tramas sin esperar acuse de recibo y sin que el protocolo falle (tamaño de ventana = 2k-1). Si el número de secuencia es de 7 bits (modulo 128, del 0 al 127) se podrán enviar hasta 127 tramas si es que el buffer del receptor tiene capacidad para ellas. Normalmente, si el tamaño no es prefijado por el protocolo, en el establecimiento del enlace el emisor y receptor negociarán el tamaño de la ventana atendiendo a las características del elemento que ofrece menos prestaciones.
CONTROL POR HARDWARE
Consiste en utilizar líneas dispuestas para ese fin como las que tiene la conexión RS-232-C. Este método de control del flujo de transmisión utiliza líneas del puerto serie para parar o reanudar el flujo de datos y por tanto el cable de comunicaciones, además de las tres líneas fundamentales de la conexión serie: emisión, recepción y masa, ha de llevar algún hilo más para transmitir las señales de control.
En el caso más sencillo de que la comunicación sea en un solo sentido, por ejemplo con una impresora, bastaría con la utilización de una línea más. Esta línea la gobernaría la impresora y su misión sería la de un semáforo. Por ejemplo, utilizando los niveles eléctricos reales que usa la norma serie RS-232-C, si esta línea está a una tensión positiva de 15 V. (0 lógico) indicaría que la impresora está en condiciones de recibir datos, y si por el contrario está a -15 V. (1 lógico) indicaría que no se le deben enviar más datos por el momento.
Si la comunicación es en ambos sentidos, entonces necesitaríamos al menos dos líneas de control, una que actuaría de semáforo en un sentido y la otra en el otro. Las líneas se han de elegir que vayan de una salida a una entrada, para que la lectura sea válida y además se debe tratar de utilizar las que la norma RS-232-C recomienda para este fin.
CONTROL POR SOFTWARE
La otra forma de control del flujo consiste en enviar a través de la línea de comunicación caracteres de control o información en las tramas que indican al otro dispositivo el estado del receptor. La utilización de un control software de la transmisión permite una mayor versatilidad del protocolo de comunicaciones y por otra parte se tiene mayor independencia del medio físico utilizado. Así por ejemplo, con un protocolo exclusivamente hardware sería bastante difícil hacer una comunicación vía telefónica, ya que las señales auxiliares de control se tendrían que emular de alguna manera.
Las formas más sencillas de control de flujo por software son el empleo de un protocolo como el XON/XOFF que se verá más adelante o como la espera de confirmación antes del envío mediante un ACK o similar como se indicaba en el ejemplo del protocolo de parada y espera.
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