Unidad 2 Medios de transmisión y sus características

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

Los medios de transmisión no guiados son aquellos que su característica principal es no usar cables, es decir usan un medio no físico, y esta se transmite por medio de ondas electromagnéticas.
La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional5 y omnidireccional6.
En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas.
 En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones, pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional.
Características­.
·       Los medios más importantes son el aire y el vacío.
·       Son medios muy buenos para cubrir grandes distancias
·       Se dan hacia cualquier dirección
·       La transmisión y recepción se realizan por medio de antenas.

Algunas de las características principales que distinguen a los medios guiados son las siguientes
Ventajas de los medios no guiados.
·       Su señal tiene más alcance.
·       utilizan menos espacio.
·       son más cómodos de usar ya que no se necesita de grandes cables para poder emitir o recibir una señal.
Desventajas de los medios no guiados:

·       la instalación de estos medios puede ser complicada o costosa (en cuestión económica).
·       Algunas veces es más recomendable usar un medio guiado (cuando lo necesitamos para cubrir zonas pequeñas)

Si 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.

La comunicación entre varias computadoras produce continuamente un movimiento de datos, generalmente por canales no diseñados para este propósito (línea telefónica), y que introducen un ruido externo que produce errores en la transmisión.

Por lo tanto, debemos asegurarnos que si dicho movimiento causa errores, éstos puedan ser detectados. El método para detectar y corregir errores es incluir en los bloques de datos transmitidos bits adicionales denominados redundancia.

Existen varios tipos de errores (fig.a), los cuales los mencionaremos a continuación.

Error de bit.

Únicamente un bit de una unidad de datos determinada cambia de 1 a 0 o viceversa.

Un error de bit altera el significado del dato. Son el tipo de error menos probable en una transmisión de datos serie, puesto que el intervalo de bit es muy breve (1/frecuencia) el ruido tiene que tener una duración muy breve. Sin embargo si puede ocurrir en una transmisión paralela, en que un cable puede sufrir una perturbación y alterar un bit de cada byte.

Error de ráfaga.

El error de ráfaga significa que dos o más bits de la unidad de datos han cambiado. Los errores de ráfaga no significan necesariamente que los errores se produzcan en bits consecutivos. La longitud de la ráfaga se mide desde el primero hasta el último bit correcto, algunos bits intermedios pueden estar bien.

Los errores de ráfaga es más probable en transmisiones serie, donde la duración del ruido es normalmente mayor que la duración de un bit, por lo que afectara a un conjunto de bits. El número doble bits afectados depende de la tasa de datos y de la duración del ruido.

Es el mecanismo más frecuente y barato, la VRC se denomina a menudo verificación de paridad, y se basa en añadir un bit de redundancia, denominado bit de paridad, al final de cada unidad de datos, de forma que el número total de unos en la unidad (incluyendo el bit de paridad) sea par, o impar en el caso de la verificación de paridad impar.

Esta técnica permite reconocer un error de un único bit, y también de ráfaga siempre que el número total de bits cambiados sea impar. La función de paridad (par o impar) suma el dato y devuelve la cantidad de unos que tiene el dato, comparando la paridad real (par o impar) con la esperada (par o impar).

•        Criterios para la paridad

•        Bit de paridad par:

–       Núm. total de “1”par: Bit de paridad = 0

–       Núm. total de “1”impar: Bit de paridad = 1

•        Bit de paridad impar:

–       Núm. total de “1”par: Bit de paridad = 1

–       Núm. total de “1”impar: Bit de paridad = 0

EJEMPLOS:

2.3.1 Verificación de redundancia vertical

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.

Típicamente los datos se agrupa en unidades de múltiplos de 8 -1 byte- (8, 16,24,32 bits) la función coloca los octetos uno debajo de otro y calcula la paridad de los bits primeros, de los segundos, etc, generando otro octeto cuyo primer bit es el de paridad de todos los primeros bits, etc.

Esta técnica incrementa la probabilidad de detectar errores de ráfaga, ya que una LRC de n bits (n bits de paridad) puede detectar una ráfaga de más de n bits, sin embargo un patrón de ráfaga que dañe algunos bits de una unidad de datos y otros bits de otra unidad exactamente en la misma posición, el comprobador de LRC no detectará un error.

•        Se quiere enviar la información “PAG” en ASCII (7 bits):

Se añade:

Bit para VRC criterio par (verde, primera fila)

Bit para LRC criterio par (azul, última columna)

Bit de paridad cruzada criterio par (rosa)

2.3.3 verificación de redundancia cíclica

A diferencia de las técnicas VRC y LRC, que se basan en la suma (para calcular la paridad), la técnica CRC se basa en la división binaria. En esta técnica, se añaden bits redundantes en la unidad de datos de forma que los todo el conjunto sea divisible exactamente por un número binario determinado, en el destino los datos recibidos son divididos por ese mismo número, si en ese caso no hay resto de la operación, el dato es aceptado, si apareciera un resto de la división, el dato se entendería que se ha corrompido y se rechazará.

La técnica añade unos bits de CRC, de la siguiente manera en tres pasos básicos: en primer lugar se añade una tira de n ceros, siendo n el número inmediatamente menor al número de bits del divisor predefinido (que tiene n+1 bits), el segundo paso es dividir la nueva unidad de datos por el divisor predefinido usando un proceso de división binaria, el resto que quedara sería los bits de CRC a añadir, el tercer paso es sustituir los n bits añadidos en el paso primero por los n bits del resto de la operación del segundo paso, el dato final será divisible exactamente por el divisor predefinido. La imagen muestra el esquema del proceso.

2.4 Control de flujo: Tipos: asentimiento, ventanas deslizantes. Por hardware o software, de lazo abierto o cerrado

CONTROL DE FLUJO
El problema a resolver con el control de flujo de datos o de congestión es que una entidad emisora no sobrecargue a otra receptora de datos. Esto puede suceder cuando la memoria reservada (buffer) en la recepción se desborda. El control de flujo no contempla en principio la existencia de errores de transmisión, sin embargo a menudo se integra con del control de errores que se verá más adelante. Existen dos formas diferentes de hacer el control del flujo: control hardware y control software.

ASENTAMIENTO
Un primer protocolo capaz de controlar la congestión muy simple es el conocido como de parada y espera o en términos más formales se conoce como Asentamiento. Únicamente para evitar desbordar al receptor, el emisor enviaría una trama y esperaría un acuse de recibo antes de enviar la siguiente (fig 15. ). Este procedimiento resulta adecuado cuando hay que enviar pocas tramas de gran tamaño. Sin embargo, la información suele transmitirse en forma de tramas cortas debido a la posibilidad de errores, la capacidad de buffer limitada y la necesidad en algunos casos de compartir el medio.


La eficiencia de este sistema sería la proporción entre el tiempo empleado en transmitir información útil (Trama) y el tiempo total del proceso (Total). El primero sería igual al tamaño de la trama partido por la velocidad de transmisión del emisor.

VENTANAS DESLIZANTES
Un mecanismo más sofisticado y muy empleado es el de la  ventana deslizante. La ventana determina cuantos mensajes pueden estar pendientes de confirmación y su tamaño se ajusta a la capacidad del buffer del receptor para almacenar tramas. El tamaño  máximo de la ventana está además limitado por el tamaño del número de secuencia que se utiliza para numerar las tramas. 

Si las tramas se numeran con tres bits (en 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.

Unidad 1.- Sistemas de comunicación

Introducción 

Para ser transmitido un mensaje, se requiere de un sistema de comunicación que permita que la información sea transferida, a través del espacio y el tiempo, desde un punto llamado fuente hasta otro punto de destino, mediante un cable como en el caso de un teléfono o por ondas como en el caso de las radios.

Los mensajes pueden presentarse bajo diferentes formas: una secuencia de símbolos, intensidad de la luz y los colores de una imagen televisada, la presión acústica de la voz, etc.

Los sistemas de comunicación eléctrica brindan los medios para que la información, codificada en forma de señal, se transmita o intercambie.

Un sistema de comunicación consta de tres componentes esenciales: transmisor, canal de transmisión y el receptor.

El mensaje original, producido por la fuente, no es eléctrico. Debe ser convertido en señales eléctricas a través de un transductor de entrada. En el destino, otro transductor de salida cumple la función de transformar nuevamente la señal para que llegue al receptor del modo en el que fue emitido el mensaje.

1.1 Impacto de las Telecomunicaciones

IMPACTO DE LAS TELECOMUNICACIONES

Si bien sabemos es evidente que las telecomunicaciones han afectado diferentes sectores del dentro del mundo del ser humano, los más importantes son los siguientes:

·SECTOR ECONOMICO.
·SECTOR CULTURAL.
·SECTOR EDUCATIVO.
·SECTOR SOCIAL.

Uno de los grandes propulsores de las telecomunicaciones, ha sido el internet al igual que la telefonía celular, los nuevos dispositivos móviles que han venido a cambiar la vida del ser humano, así como esto nos ha favorecido, ya que la manera de comunicarnos es mucho mas fácil y cómoda, pero también ha traído des favorecimientos o desventajas, uno de ellos es que nos hemos vuelto adictos a estas tecnologías, es decir que dependemos de estos servicios.


EJEMPLO:

Supongamos que te levantas un día en la mañana y de repente te das cuenta que no tienes internet y que no tienes señal telefónica. Ahora imagina que desaparecieran los servicios de internet y telefonía celular.
¿Cuál sería tu reacción si los servicios de internet y telefonía celular ya no volvieran?
¡Frustrante verdad! Esto es debido a que tenemos la necesidad de estar comunicados. Esta es una pequeña muestra de cuán importante son las telecomunicaciones en nuestra vida cotidiana.

Internet: ha revolucionado los medios de comunicación, implantando nuevos medios informativos. La utilización de recursos multimedia, ha obligado a generar un nuevo paradigma sobre estos medios.

Telefonía celular: Al igual que el internet la telefonía móvil ha dado un paso trascendental y ha evolucionado debido a las necesidades del usuario. Si bien sabemos antes los teléfonos celulares únicamente los utilizábamos para mandar mensajes y recibir llamadas, pero hoy en día esto ha cambiado por que si nos damos cuenta los teléfonos de hoy no solo nos ofrecen los servicios que ya mencionamos, sino que también cuenta con una gran variedad de aplicaciones que en la actualidad es necesario tenerlas, por ejemplo. Los teléfonos de ahora cuenta con internet propio (3G), GPS (), acceso a las redes sociales, wifi etc.

SECTOR EDUCATIVO.

Al igual que en el sector económico también ha favorecido al sector educativo y todo gracias a que ahora es mucho más fácil poder encontrar información en la red y ya no tener que comprar libros o ir a la biblioteca para hacer una tarea, también en las escuelas esto ha ayudado mucho, ya que se supone que la educación debe ser mejor, por el simple hecho que la mayor parte de las escuelas en la actualidad cuentan con educación multimedia, esto quiere decir que se ha dejado a tras los métodos de enseñanza como son el uso de pizarrones, ahora esto se presenta por medio de un proyector y el maestro da su clase pudiendo acezar a diversas páginas que le facilita la manera de ensañar a los alumnos.



SECTOR SOCIAL.

En la sociedad estamos plagados de ideas muy diferentes, recordemos que cada persona es un mundo y que cuando hablamos de avances tecnológicos dentro de las telecomunicaciones cada persona tiene su propia opinión. La sociedad joven esta más sumergida en este cambio en la vida, ya que ellos van creciendo con los avances tecnológicos, tema que hoy en día es de preocupación por que los jóvenes se han hecho muy dependientes de las telecomunicaciones. Nosotros como personas jóvenes tomamos estos cambios de una manera equivocada por que tomamos las nuevas telecomunicaciones más allá de una necesidad, más allá de un entretenimiento. Hemos estado perdiendo valores por todo lo que se percibe en las redes sociales, tanto jóvenes como programadores de estas redes no están haciendo nada para llevar al mundo entero a un cambio para mejorar la calidad de vida y regresar esos valores que se han perdido a lo largo de los tiempos. La telefonía celular es un gran impacto en la sociedad, ha traído grandes cambios en la vida ya que es más fácil comunicarnos en enormes distancias, pero también ha llevado a muchas personas a la muerte, tomamos este punto de gran importancia porque gracias a esas personas que hablan por teléfono mientras conducen su automóvil han provocado un gran número de accidentes vehiculares.


SECTOR ECONÓMICO.

En este sector las telecomunicaciones han sufrido un gran cambio, debido a que la economía ha aumentado por medio de las nuevas tecnologías, si nos damos cuenta en el mercado la mayor parte de productos vendidos son: Teléfonos Celulares, equipos de cómputo, accesorios para internet. Esto se debe a que los medios de comunicación han trascendido de manera impactante, antes era un lujo contar con estos servicios tanto de internet como el de telefonía móvil, pero en la actualidad esto a obligado a que sea una necesidad por el simple motivo que tenemos de estar comunicados con ciertas personas. Los cambios ocurridos a través del tiempo han creado empresas de grandes éxitos, desde las empresas que se dedican a crear, fabricar, desarrollar e implementar los teléfonos móviles hasta aquellas empresas que se dedican a brindar el servicio de cobertura móvil.


SECTOR CULTURAL.

Cuando hablamos de cultura nos referimos a las diferentes maneras de pensar, las diferentes tradiciones y las diferentes aceptaciones de estos grandes avances de las telecomunicaciones. Todos tenemos diferentes culturas, los jóvenes, los padres, los abuelos. Nosotros como jóvenes le hemos dado gran aceptación a los avances tecnológicos pero nuestros abuelos ni siquiera las voltean a ver, ejemplo un chavo de 18 años da su vida por un iphone 5, y un abuelo ni conoce nada del tema.

Sistema de comunicación

La Comunicación es la transferencia de información con sentido desde un lugar (remitente, origen, fuente, transmisor) a otro lugar (destino, receptor). Por otra parte Información es un patrón físico al cual se le ha asignado un significado comúnmente acordado. El patrón debe ser único (separado y distinto), capaz de ser enviado por el transmisor, y capaz de ser detectado y entendido por el receptor.

Si la información es intercambiada entre comunicadores humanos, por lo general se transmite en forma de sonido, luz o patrones de textura en forma tal que pueda ser detectada por los sentidos primarios del oído, vista y tacto. El receptor asumirá que no se está comunicando información si no se reciben patrones reconocibles.

 Impacto de las telecomunicaciones

La comunicación, es el proceso de transmisión y recepción de ideas, información y mensajes. En los últimos 150 años, y en especial en las dos últimas décadas, la reducción de los tiempos de transmisión de la información a distancia y de acceso a la información es uno de los retos esenciales de nuestra sociedad.

La comunicación actual entre dos personas es el resultado de múltiples métodos de expresión desarrollados durante siglos. Los gestos, el desarrollo del lenguaje y la necesidad de interaccionar juegan aquí un papel importante.

Los primeros sistemas telegráficos y telefónicos utilizaban el cable como soporte físico para la transmisión de los mensajes, pero las investigaciones científicas indicaban que podían existir otras posibilidades. La teoría de la naturaleza electromagnética de la luz fue enunciada por el físico británico James Clerk Maxwell en 1873, en su Tratado de la Electricidad y el Magnetismo. Las teorías de Maxwell fueron corroboradas por el físico alemán Heinrich Hertz. En 1887 Hertz descubrió las ondas electromagnéticas, estableciendo la base técnica para la telegrafía sin hilos.

IMPACTO DE LAS TELECOMUNICACIONES EN LA EDUCACIÓN

Algunos expertos le llaman simplemente las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) y otros le han ante puesto el término de nuevas (NTIC). Su utilización ha provocado modificaciones en nuestras categorías de tiempo y de espacio y ha obligado a redefinir incluso el concepto de realidad, a partir de la posibilidad de construir realidades. “Cuando hablamos de NTIC no nos estamos refiriendo a un solo tipo de tecnología. En estos momentos disponemos de, al menos, tres tipos diferentes, cada vez más articulados entre sí, pero que utilizan procesos y establecen relaciones muy distintas entre los contenidos y los usuarios: la televisión, el ordenador y el teléfono.”

IMPACTO DE LAS TELECOMUNICACIONES EN LA MEDICINA

Una forma común de clasificar a las tecnologías médicas es la siguiente:

    Tecnologías de diagnóstico: permiten identificar y determinar los procesos patológicos por los que pasa un paciente. Ej.: TAC;

    Tecnologías preventivas: protegen al individuo contra la enfermedad. Ej.: mamografía;

    Tecnologías de terapia o rehabilitación: liberan al paciente de su enfermedad o corrigen sus efectos sobre las funciones del paciente. Ej. Láser de dióxido de carbono (en cáncer de piel, odontología, y cortes quirúrgicos);

    Tecnologías de administración y organización: permiten conducir el otorgamiento correcto y oportuno de los servicios de salud. Ejemplo: microprocesadores genéticos.

La medicina, y en general la sanidad, han sido tradicionalmente pioneras en la incorporación de los avances tecnológicos a sus procesos asociados de investigación y las actividades cotidianas asociadas. En las últimas décadas se ha beneficiado de los avances en el campo de la informática, y lo hará en las próximas con los avances en las telecomunicaciones.

IMPACTO DE LAS TELECOMUNICACIONES EN EL HOGAR

Las telecomunicaciones en el hogar, han estado ya desde algún tiempo, con sus primeras innovaciones que van desde:

    La radio

    La televisión

    El Teléfono

Pero en estos momentos las telecomunicaciones en el hogar son hechas para satisfacer necesidades del usuario para así hacer de su vida más confortable y sencilla

En estos tiempos se encuentran otros tipos de telecomunicaciones en el hogar, desde redes wireless (Internet), pues en estos tipos ya no es una gran cosa tener una computadora en el hogar

También en estos tipos se cuenta con celulares en cualquier parte, estos son un tipo de telecomunicación y también pueden interactuar con las redes wireless.

IMPACTO DE LAS TELECOMUNICACIONES EN EL COMERCIO ELECTRONICO

Comercio Electrónico:

    “Es la aplicación de la avanzada tecnología de información para incrementar la eficacia de las relaciones empresariales entre socios comerciales”. (Automotive Action Group in North America)

    “La disponibilidad de una visión empresarial apoyada por la avanzada tecnología de información para mejorar la eficiencia y la eficacia dentro del proceso comercial.” (EC Innovation Centre)

TIPOS

A continuación se identifican diversos tipos de intermediarios basados en Internet:

 Directorios: Ayudan a los clientes a encontrar productos clasificando instalaciones Web y proporcionando menús estructurados para facilitar la navegación. En la actualidad son gratuitos, pero en el futuro podrían ser de pago. Existen tres tipos de directorios:

Generales: Como por ejemplo, Yahoo que proporciona un catálogo general de una gran variedad de diferentes sitios Web

Comerciales: Como El Índice que se centra en proporcionar catálogos de sitios comerciales. No proporcionan infraestructura o servicios de desarrollo para los fabricantes, sino que tan sólo actúan como un directorio de instalaciones existentes.  

 Especializados: Están orientados a temas, y son incluso tan sencillos como una página creada por una persona interesada en un tema. Estas páginas pueden suministrar al cliente información sobre un bien o fabricante en particular.

IMPACTO DE LAS TELECOMUNICACIONES EN EMPRESAS VIRTUALES

La aparición y evolución de un nuevo tipo de empresa que está ligada a la expansión en Internet, es decir “Las empresas virtuales”.

Existe todo un entramado de colaboradores que hicieron posible el nacimiento de la informática como un medio de comunicación, entre los cuales el más conocido es Bill Gates. Empresas pioneras en esta materia; las empresas que continúan en activo y las que han fracasado en su intento.

TIPOS:

Empresas encargadas de la distribución que están al servicio de las empresas virtuales, haciendo llegar el producto al consumidor.

Empresas virtuales dedicadas a la venta de productos concretos que demandaban empresas específicas. Distinguimos:

empresas pioneras: la más conocida, por lo menos nacionalmente, es Amazon, que es una librería en la que con solo entrar en su página, se pueden visualizar todas las gamas de libros, y elegir el producto que más se adecue a las necesidades del usuario.

Empresas en activo: Actualmente existe una gran cantidad de empresas del e-commerce, que se dedican sobre todo a las finanzas, al ocio, informática, subastas, libros y música.

Empresas fracasadas: En general, las principales causas de crisis y posterior fracaso son dificultades en la obtención de financiación, la mala gestión, ingresos inferiores a gastos, la fuerte competencia por parte de las empresas tradicionales, etc.

Componentes Emisor receptor medios, codigos y protocolos

Es evidente que los campos de actividad, para las telecomunicaciones, son innumerables e incluso podríamos decir, sin ningún riesgo a equivocarnos, que no existe campo en donde las tecnologías que nos ocupan no sean determinantes en la actividad. Esto representa, sin duda, mayor implantación de tecnologías. Las telecomunicaciones significan, para la empresa, comunicación, actualización y, en definitiva, progreso. La empresa se enfrenta al reto de satisfacer y agilizar las soluciones internas, dentro de la propia empresa y satisfacer y agilizar las soluciones externas, con sus clientes y proveedores, dentro de unas nuevas propuestas de comunicación y servicios. Comienzan pues a sucederse la aparición de tecnologías que propicien la solución a las necesidades, internas y externas, mencionadas. No se trata de implementar la mejor tecnología, sino la más adecuada para los intereses de la aplicación, para solucionar las necesidades 

El Emisor: Es el sujeto que envía el mensaje. Es el que prepara la información para que pueda ser enviada por el canal, tanto en calidad (adecuación a la naturaleza del canal) como en cantidad (amplificando la señal) La transmisión puede realizarse:

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

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

           

El Receptor: Es la entidad a la cual el mensaje está destinado, puede ser una persona, grupo de personas, un dispositivo artificial, etc.

Lenguaje o protocolos de transmisión: Son el conjunto de códigos, símbolos y reglas que gobiernan la transmisión de la información. Por ejemplo, en la transmisión oral entre personas se puede usar el español, el inglés.

El mensaje: Es la información que tratamos de transmitir, puede ser analógica o digital. Lo importante es que llegue íntegro y con fidelidad.

El Medio: Es el elemento a través del cual se envía la información del emisor al receptor. Desgraciadamente el medio tiene obstáculos que impiden o merman la comunicación y en este curso se convendrá en que tales obstáculos son:

 ·         La interferencia: Todos aquellos fenómenos externos al medio que provocan merma en la comunicación.

·         Ruido: Todos aquellos fenómenos inherentes al medio mismo que merman la comunicación.

1.3 Señales y su clasificación Analógicas digitales, eléctricas y ópticas

La señales periódicas se repiten con un  periodo, mientras las señales periódicas o no
Periódicas  no  se  repiten  (figura  3).  Podemos  definir  una  función  periódica mediante  lasiguiente  expresión  matemática,  donde  t  puede  ser  cualquier  número  y    es  unaConstante positiva: El periodo fundamental de esta función  f ( t), es el valor más pequeño de    que permitaLa validación de la ecuación anterior. 

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

 

 na  señal  analógica  es  un  tipo  de  señal  generada  por  algún  tipo  de  fenómeno
electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que
es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del
tiempo.
En  la  naturaleza,  el  conjunto  de  señales  que  percibimos  son  analógicas,  así  la  luz,  el
sonido,  la  energía  etc,  son  señales  que  tienen  una  variación  continua.  Incluso  la
descomposición  de  la  luz  en  el  arco  iris  vemos  como  se  realiza  de  una  forma  suave  y
continúa. 

 Una

La  señal  digital  es  un  tipo  de  señal  generada  por  algún  tipo  de  fenómeno
electromagnético  en  que  cada  signo  que  codifica  el  contenido  de  la  misma  puede  ser
analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar
de  valores  dentro  de  un cierto  rango.  Por  ejemplo,  el  interruptor  de  la  luz  sólo  puede
tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagada.

Una  señal  eléctrica  es  un  tipo  de  señal  generada por  algún  fenómeno  electromagnético.
Estas señales pueden ser analógicas, si varían de forma continua en el tiempo, o digitales
si varían de forma discreta (con valores dados como 0 y 1).
Entenderemos  por  señal  eléctrica  a  una  magnitud  eléctrica  cuyo  valoro  intensidad
depende  del  tiempo.

un  sistema  óptico  de  comunicación consiste  de  un  transmisor  que  codifica  el  mensaje
dentro de una señal óptica, un canal, que transporta la señal a su destino, y un receptor,
que reproduce el mensaje desde la señal óptica recibida.
Hay  muchas  formas  de  comunicaciones  ópticas  no  tecnológicas,  incluyendo  el  lenguaje
corporal  y  el  lenguaje  de  señas.  Técnicas  como  el  telégrafo  óptico,  las  banderas  de
señales, señales de humo y hogueras fueron las primeras formas de comunicación óptica
tecnológicas.  

1.4 Análisis matemático de señales Análisis de Fourier

Los fenómenos periódicos han fascinado por mucho tiempo a la humanidad. Nuestros ancestros conocían las recurrencias de las fases de la Luna y de ciertos planetas, las mareas de los lagos y los océanos y los ciclos del agua. El cálculo y la ley de la gravitación de Isaac Newton permitieron explicar la prioridad de las mareas, pero Joseph Fourier y sus sucesores quienes desarrollaron el análisis de Fourier que ha tenido aplicaciones más profundas en el estudio de los fenómenos naturales y en el análisis de señales y datos.

Una Serie de Fourier es la representación de una función como una serie de constantes multiplicadas por funciones seno y/o coseno de diferentes frecuencias.

Una serie de Fourier nos sirve para poder representar cualquier señal sumando únicamente senos y cosenos que deben de tener una frecuencia múltiplo de la primera. Fourier no pudo representar matemáticamente.

FORMULA

Aplicaciones

§ Generación de formas de onda de corriente o tensión eléctrica por medio de la superposición de senoides generados por osciladores electrónicos de amplitud variable cuyas frecuencias ya están determinadas.

§ Análisis en el comportamiento armónico de una señal.

§ Reforzamiento de señales.

§ Estudio de la respuesta en el tiempo de una variable circuital eléctrica donde la señal de entrada no es senoidal o cosenoidal, mediante el uso de transformadas de Laplace y/o solución en régimen permanente senoidal en el dominio de la frecuencia.

§ La resolución de algunas ecuaciones diferenciales en derivadas parciales admiten soluciones particulares en forma de series de Fourier fácilmente computables, y que obtener soluciones prácticas, en la teoría de la transmisión del calor, la teoría de placas, etc.