| 2.6 Otros antecedentes. 2.6.1
Caracteristicas electricas de los medios de Transmisión : Ante el problema de tener que
enviar información a un punto físicamente distante de la fuente de información son
varias las posibilidades. De cualquier forma en que se solvente el problema se necesitará
un medio de transmisión para enviar la información convenientemente. El medio elegido
dependerá tanto del carácter de la información que se precise enviar como del entorno
que se disponga para dicha operación. En el caso de intercambio de información entre
equipos terminales, la mayoría de las veces se usa electricidad como medio y, por tanto,
conductores eléctricos como soporte. La situación se representa en el caso más general
como dos equipos terminales unidos por un cable.
Una señal eléctrica es una onda electromagnética descrita matemáticamente por
la ecuación:
V(t) = M sen (wt + j )
En esta expresión son tres los parámetros interrelacionados: la
amplitud máxima de la onda M, la frecuencia de la misma w
y la fase j. Combinando convenientemente
dichos parámetros, según normas que se verán más adelante, es posible transmitir
informaciones distintas. En el entorno electrónico a una onda se le llama
"señal"; su amplitud, conocida como tensión, se mide en voltios. La frecuencia
nos da una indicación del número de oscilaciones completas que realiza la señal en un
período de tiempo determinado y se mide en hertzios. En relación a la frecuencia de una
señal aparece el concepto de período de la misma, generalmente representado mediante la
letra T, que se define como el tiempo, expresado en segundos, que invierte la señal en
recorrer un ciclo completo. Su relación formal con la frecuencia es, pues :
w = 1/T
También en relación a la frecuencia de una señal se usa otro
concepto: la longitud de onda de la señal. Se define como el cociente entre la velocidad
de propagación de la onda en un medio determinado y su frecuencia.
g = v/w
El último parámetro que define una señal es su fase. La fase de
una señal indica la posición que ocupa dentro del ciclo en cada momento.
La expresión gráfica de una señal en su forma más genérica
es la siguiente:
Para usar una señal eléctrica como vehículo de transmisión de la
información se aprovechan las diferentes combinaciones que pueden hacerse con sus
parámetros característicos, en orden a obtener representaciones válidas para las
informaciones, por una parte, y los cambios de estado en la línea que la señal genera,
por otro. La razón de ser de los cambios de estado en la línea no es sino la de
identificar los diversos estados posibles con distintos elementos de información. Así se
identifican los estados altos de la línea, existencia de una determinada tensión, por
ejemplo, con un 1 lógico identificándose la ausencia de tensión por un 0 lógico,
elementos en los que se encuentra codificada la información transmitida.
2.6.2 Características técnicas de los medios de
transmisión : Es importante ver las características técnicas de los soportes que se
utilizan para enviar la información hasta un lugar remoto. Se trata de un conjunto de
conceptos que relacionan formalmente la naturaleza material del medio de transmisión con
las capacidades que dicho medio posee para transmitir las señales.
En comunicaciones de datos se emplean dos conceptos, que si bien
están íntimamente relacionados, no son iguales y suelen confundirse con frecuencia.
Estos conceptos son : Canal de comunicación y circuito de comunicación. Se entiende por
canal de comunicación el conjunto de elementos que hacen posible el envío de
información de un terminal a otro, incluyendo tanto el medio de transmisión de la
información como los propios terminales. Un canal de comunicación es por su propia
naturaleza unidireccional. Por el contrario un circuito de comunicaciones está compuesto
de varios canales.
Sin embargo, si en un circuito de comunicaciones tenemos tan sólo un
canal por el que se transmiten los datos en una dirección, diremos que tenemos un
circuito simplex. Si utilizando el mismo medio de transmisión, se permite que
alternativamente en el tiempo exista un canal de transmisión en cada sentido de la
comunicación, se dice que se tiene un circuito semidúplex (half-dúplex). Finalmente, si
se permiten, simultáneamente en el tiempo dos canales para la transmisión de
información, uno en cada sentido de la comunicación, se dice que se tienen un circuito
dúplex (full-duplex).
2.6.2.1 Velocidad de transmisión: Se trata de
una señal en la que en cada intervalo T se envía una unidad elemental de información,
un bit; y que sólo posee dos niveles: nivel alto (V) y nivel bajo (0). El resultado
anterior se expresa habitualmente en el entorno informático diciendo que se trata de una
señal con dos niveles de amplitud.
Si, por el contrario, se trabaja con una señal que posea más de dos
niveles de amplitud, podrá enviarse en cada una de los períodos de tiempo T más de un
bit de información. Por ejemplo, consideremos el caso en que se trabaja con una señal
que posea ocho niveles de amplitud. En este caso la secuencia de bits de la figura
anterior toma la forma siguiente :
Como puede observarse en esta figura, cada intervalo de tiempo T
permite el envío de tres bits de información en lugar del único bit que se podía
enviar al trabajar con señales de dos niveles de amplitud. De forma general, dado un
intervalo de tiempo T y una señal con N niveles de amplitud diferentes pueden enviarse M
bits de información, donde :
M = log2 N
Al hablar de velocidad de transmisión en entornos relacionados con
la transmisión de datos deben distinguirse dos conceptos interrelacionados pero
diferentes. Cuando se envía un cierto volumen de información a través de una línea de
transmisión se hace produciendo una serie de cambios de estado en la línea. Cada uno de
esos cambios representará un determinado número de bits en función del número de
niveles de amplitud de la señal. Por tanto, pueden distinguirse dos velocidades
diferentes: la velocidad de transición entre estados de la señal y la velocidad de
transmisión de información. La velocidad de transición entre estados de la señal,
denominada velocidad de modulación, Vm
, y que será el número de cambios que experimenta la señal por undidad de tiempo T, se
mide en baudios.
Vm
= 1/T (baudios)
La velocidad de transmisión de información será
el número de bits transmitidos por segundo y se mide en bits por segundo (bps). La
velocidad de transmisión se obtiene multiplicando el número de bits transmitidos por
cada cambio de estado de la señal por el número de cambios que experimenta la señal
cada segundo:
Vt
= MVm = (1/t)log2 N (bps)
De lo anterior se deduce que sólo en el caso de que el número de
niveles de amplitud de la señal utilizada sea igual a 2, coincidirán ambas velocidades.
2.6.2.2 Ancho de banda: De la definición
anterior para velocidad de transmisión se deduce que está puede incrementarse tanto como
se desee reduciendo adecuadamente el período de tiempo T, durante el cual el canal cambia
de estado. Esto supondría aumentar la frecuencia de las señales que se están
transmitiendo. Por desgracia esto no es posible debido a las limitaciones del medio
físico que compone la línea de transmisión.
Se define el ancho de banda de una canal como la gama de frecuencias
que dicho canal puede transmitir. Por ejemplo, el ancho de banda de un canal teléfonico
normal se encuentra entre los 300 y los 3400 Hz. Si se pretendiera enviar a través de
dicho canal una señal de 4000 Hz. de frecuencia no se obtendría ninguún resultado. La
capacidad de un canal depende directamente del ancho de banda del mismo. Debe
procurarse transmitir señales con una frecuencia tan alta como sea posible para lograr un
mayor rendimiento en la transmisión.
Para transmitir información a través de un canal se emplean
señales de determinadas frecuencias. Si alguna de ellas tiene una frecuencia que cae
fuera de los límites del ancho de banda del canal, la información que contienen esas
señales se perderá y en el extremo distante no se podrá reconstruir la señal original.
2.6.2.3 Retardo de transmisión: Se entiende
por retardo en la transmisión el tiempo que transcurre entre la entrada de un determinado
dato en el canal y la salida del mismo en el extremo receptor del canal. Básicamente, el
retardo de transmisión depende del retardo de propagación de la señal, y éste, a su
vez, tiene su origen en parámetros diversos, como pueden ser el tipo de material que
constituye la línea de transmisión, el número de puntos intermedios (nodos de
conmutación) entre emisor y receptor y del tipo de dichos puntos intermedios.
Los retardos en las transmisiones de datos tienen una influencia
sobre el proceso de la comunicación de información tanto más negativa cuanto mayor sea
la velocidad con la que los terminales involucrados en el proceso pueden trabajar. Si un
equipo terminal es capaz de procesar información a una alta velocidad y en una
comunicación de datos el flujo de entrada de información es bajo, el equipo terminal
deberá permanecer en reposo un elevado tanto por ciento del tiempo, resultando, por
tanto, muy ineficaz, sobre todo en aplicaciones en tiempo real.
2.6.2.4 Atenuación: A primera vista el
problema de las largas distancias en la transmisión de señales no es un inconveniente.
Bastaría para superarlo vencer la atenuación que sufren las señales debido a la propia
naturaleza del proceso de transmisión. El origen de la pérdida de potencia de las
señales aparece claramente si se piensa que en realidad se está utilizando una corriente
eléctrica que se desplaza a lo largo de un conductor. El decremento de la potencia de la
señal a lo largo del conductor es inherente al mismo y está relacionada directamente con
su longitud. La atenuación en los canales no es uniforme, sino que depende, por ejemplo,
de la frecuencia de las señales que se introducen en el canal.
2.6.2.5 Ruido: Otro de los problemas inherentes
al proceso de transmisión es el ruido. En la expresión más general del término, el
ruido, en un proceso de comunicación, no es más que la suma de todas las señales que no
son información. La mayor parte del ruido presente en una línea es debido a
interferencias electromagnéticas inducidas en la línea. Por ejemplo, las líneas
telefónicas de pares son especialmente sensibles a inducciones producidas por motores
eléctricos, línea de alta tensión, emisiones de radio, etc. Ha sido necesario
desarrollar toda una tecnología para luchar contra el ruido. Uno de los principales
medios de lucha contra los efectos perniciosos del ruido lo constituyen los filtros, que
son dispositivos que sólo permiten el paso de las señales de información, evitando el
del ruido.
2.6.2.6 Relación señal/ruido. Fórmula de
Shanon : El ruido limita la capacidad de un canal para transmitir información, puesto que
la potencia del mismo es proporcional al ancho de banda del canal. ¿Cuál es la capacidad
máxima de un canal en lo que atransmisión de información se refiere?. La respuesta es
una de las leyes básicas en comunicaciones, conocida como primera ley de Shanon.
C = W log2 (1 +
S/N)
donde C es la capacidad máxima del canal en bps, W es el ancho de
banda del canal en cuestión y el término S/N representa la relación señal/ruido. La
relación señal/ruido se define como el cociente entre la potencia de la señal y la
potencia del ruido. La importancia que la ley de Shanon tiene en comunicaciones se debe a
las implicaciones prácticas que de ella se deducen. La primera de ellas es que bastaría
con aumentar la potencia de la señal transmitida y el ancho de banda utilizable o hacer
disminuir la potencia del ruidopara mejorar la capacidad de transmisión del canal. Sin
embargo, las soluciones anteriores pueden resultar físicamente irrealizableso, en la
mayoría de los casos, económicamente prohibitivas. Si se aumenta la relación
señal/ruido, se necesitan tiempos de bit, (t), cada vez menores. Cualquier desaclopo
eléctrico en la línea daría al traste con la costosa inversión necesaria para
conseguirlos. Por otra parte, un aumento en la anchura de banda del canal tiene su
traducción inmediata en costosas inversiones en material portador, ya que un incremento
del ancho de banda supone utilizar materiales de mayor calidad. También supone aumentar
la proporción de ruido, pues cuanto mayor sea el ancho de banda del canal empleado, mayor
será el número de señales perturbadoras que tienen cabida en dicho canal. Por otra
parte, si se incrementa la potencia de la señal transmitida sobrepasando un valor
predeterminado pueden resultar afectados tanto los equipos de transmisión como las
propias líneas, llegando incluso a su destrucción física.
2.6.3 Desde el punto de vista del tipo de
transmisión se tienen tres modalidades:
2.6.3.1 Simplex : El emisor emite un mensaje y
el receptor recibe pero no replica. La transmisión es en un solo sentido.
Este tipo de transmisión es habitual en televisión y en radio, en comunicación de datos
no es tan frecuente, ya que al ser unidireccional la hace inadecuada para la
mayoría de los casos.
2.6.3.2 Half-duplex (HDX) : Es una linea
bidireccional y permite transmisión en ambos sentidos, pero sólo en uno cada momento.
Este tipo de transmisión es la más usada en comunicación de datos.
2.6.3.3 Full-duplex (FDX) : Dos lineas de
comunicación que permiten transmitir en ambas direcciones a la vez, sin estar sometido a
la estructura de parada y espera del half-duplex.
Este tipo de transimisión es utilizado en aplicaciones que exigen un empleo constante del
canal, gran tráfico y un tiempo de respuesta rápido. Como ejemplo tenemos las
comunicaciones telefónicas.
2.6.4 Desde el punto de vista del modo de
transmisión se tienen dos modalidades:
- Transmisión Serial
- Transmisión Paralela
2.6.4.1 Transmisión Serial : Transmisión de datos que
utiliza un único medio de transmisión, bit a bit, ubicándolos serialmente uno despúes
de otro.
Se envían (n) bits en (n) ciclos de tiempo (t).
2.6.4.2 Transmisión Paralela : Sistema de transmisión de
datos en el que se envían, de forma simultánea, todos los bits de un dato, generalmente
haciendo uso de un cable de conductores múltipleso en diferentes frecuenciasxobre la
misma línea, esto significa que todos los bits de un byte viajan en forma simultánea.
Se envían (n) bits en un ciclo de tiempo (t).
2.6.5 Transmisión analógica y transmisión
digital : Hasta ahora, en todas las ocasiones se ha hablado de señales que viajan a
través de medios de transmisión con una característica singular, varían continuamente
con el tiempo, o en términos geométricos, no se necesita levantar el lápiz del papel
cuando las representamos. Estas son las señales analógicas.
Las señales analógicas no son las más idóneas para transmitir
información entre terminales, puesto que dicha información se encuentra codificada en
binario, y usa sólo dos estados posibles, 0 y 1. Esta frase lleva implícito el hecho de
que al representar gráficamente dichas señales será necesario levantar el lápiz del
papel.
Durante un gran período de tiempo se desarrollaron técnicas de
transmisión orientadas a señales analógicas fundamentalmente: telefonía y radio.
Análogamente sucedió con las redes de distribución de dichas señales. La fuerte
entrada de los computadores ha potenciado el desarrollo de las técnicas de transmisión y
conmutación digital. Es importante destacar las ventajas frente a las técnicas
analógicas.
Pueden soportarse niveles más altos de distorsión e
interferencias, así como una relación señal/ruido muy superior a la soportada en
señales analógicas, puesto que es mucho más simple distinguir la presencia o ausencia
de una señal e identificar esto con unos o ceros, que descifrar la información de una
señal analógica.
La transmisión digital resulta inherentemente mucho más segura.
Al tratarse de manera idéntica cualquier señal (voz, datos,
televisión, música,...), se hace mucho más atractivo, económicamente hablando, el
concepto de una red única, por la cual se distribuya toda la información.
2.6.6 Desde el punto de vista de cómo se
transmite la información se tienen dos modalidades:
2.6.6.1 SINCRÓNICA:
Cada bit que genera en el emisor debe llegar al receptor en la misma dirección que el
reloj de tiempo de proceso (bit emitido es un bit recibido), no hay un tiempo diferente
entre ellos, ambos tienen el mismo valor de tiempo.
2.6.6.2 ASINCRÓNICA:
Cada paquete de Bit se diferencia de otros porque existe un lapso de tiempo intermedio.
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