Dispositivos para la transmisión de datos MÓDEM
MÓDEM
Un módem (Modulador Demodulador) es
un dispositivo que sirve para enviar una señal llamada moduladora mediante
otra señal llamada portadora. Se han
usado módems desde los años 60, principalmente debido a que la transmisión
directa de las señales electrónicas inteligibles, a largas distancias, no es
eficiente, por ejemplo, para transmitir señales de audio por el aire, se
requerirían antenas de gran tamaño (del orden de cientos de metros) para su
correcta recepción. Es habitual encontrar en muchos módems de red conmutada la
facilidad de respuesta y marcación automática, que les permiten conectarse
cuando reciben una llamada de la RTPC (Red Telefónica Pública Conmutada) y
proceder a la marcación de cualquier número previamente grabado por el usuario.
Gracias a estas funciones se pueden realizar automáticamente todas las
operaciones de establecimiento de la comunicación
Dos Módems para comunicarse necesitan
emplear la misma técnica de modulación. La mayoría de los módem son
full-dúplex, lo cual significa que pueden transferir datos en ambas
direcciones. Hay otros módem que son half-duplex y pueden transmitir en una
sola dirección al mismo tiempo. Algunos estándares permiten sólo operaciones
asíncronas y otros síncronas o asíncronas con el mismo módem. Veamos los tipos
de modulación más frecuentes:
MULTIPLEXACIÓN
*Procedimiento por el cual diferentes
canales pueden compartir un mismo medio de transmisión de información.
*Permite incrementar el número de
usuarios del canal de transmisión de forma transparente para el usuario final
Formas
de multiplexación
*Multiplexación por división de código (CDMA)
*Multiplexación
por división de longitud de onda (WDM)
*Multiplexación
por división de tiempo (TDM)
*Multiplexación
por división de frecuencia (FDM)
Multiplexación por división
de código (CDMA)
La multiplexación por división de código CDMA
(Code-Division Multiple) es una tecnología para telecomunicaciones inalámbricas
digitales. Aunque es un tipo genérico de tecnología implementado sobre varias
tecnologías especificas, el termino CDMA es más comúnmente asociado con una
tecnología la IS-95 y la CDMA2000, que compite directamente con tecnologías
como la GSM.
CDMA es una tecnología de espectro amplio (¨spread
spectrum¨), es decir, que difunde la información contenida en una señal
particular sobre un ancho de banda mucho mayor que la señal original.
A diferencia de otras, la tecnología CDMA no aplica
un límite mandatario sobre el número de usuarios que pueden compartir una celda
única (torre de transmisión). Con CDMA un número indeterminado de usuarios
puede acceder a la estación de retransmisión hasta que la celda determina que
la calidad de las llamadas puede sufrir, en relación con un límite de QoS
predeterminado.
En CDMA, la señal se emite con un ancho de banda
mucho mayor que el precisado por los datos a transmitir; por este motivo, la
división por código es una técnica de acceso múltiple de espectro expandido. A
los datos a transmitir simplemente se les aplica la función lógica XOR con el
código de transmisión, que es único para ese usuario y se emite con un ancho de
banda significativamente mayor que los datos.
La multiplexación por división de código, acceso
múltiple por división de código o CDMA (del inglés Code División Múltiple Acces) es un término genérico para varios métodos de multiplexación o control
de acceso al medio basado en la tecnología de espectro expandido.
*Multiplexación por división
de frecuencia (FDM)
La siguiente figura muestra cómo utilizar FDM para
multiplexar tres canales telefónicos de calidad de voz. Los filtros limitan el
ancho de banda utilizable a cerca de 3000Hz por canal de calidad de voz. Cuando
se multiplexan muchos canales juntos, se asignan 4000 Hz a cada canal para
mantenerlos separados.
Observe que aunque existen separaciones entre los
canales (bandas de protección), hay cierta superposición entre canales
adyacentes por que los filtros no tienen bordes bien definidos. Esta
superposición significa que un pico fuerte en el borde de un canal se detectara
en el adyacente como ruido no térmico.
*Multiplexación por división
de longitud onda (WDM)
Para los canales de fibra óptica se utiliza una
variante de la multiplexación por división de frecuencia llamada WDM
(Multiplexión por División de Longitud de Onda). En la siguiente figura se
muestran los principios básicos de la WDM en fibra. Se muestran cuatro fibras
se juntan en un combinador óptico, cada una con su energía presente a
diferentes longitudes de onda. Los cuatros haces se combinan en una sola fibra
compartida para transmisión a un destino distante, el haz se divide en tantas
fibras como hayan entrado. Cada fibra saliente contiene un núcleo especialmente
construido que filtra todas las longitudes de onda, excepto una. Las señales
resultantes pueden enrutarse a su destino.
*Multiplexación
por división de tiempo (TDM STDM)
La tecnología WDM es excelente, pero
aún hay mucho cable de cobre en el sistema telefónico, por lo tanto, regresemos
a ese tema por un momento. Aunque FDM aun se utiliza sobre de cobre o canales
de microondas, requiere circuitos analógicos y no es fácil hacerla con una
computadora.
En contraste, TDM puede manejarse por
completo mediante dispositivos digitales a ello se debe su popularidad en los
últimos años. Solo se puede utilizar para datos digitales. Puesto que los
circuitos locales producen señales analógicas, se necesita versión de analógico
a digital en la oficina central, en donde todos los circuitos locales se juntan
para combinarse en troncales.
Los datos de cómputo que se envían a
través de un modem también son analógicos, por lo que la siguiente descripción
también se aplica a ellos. Las señales analógicas se digitalizan en la oficina
central con un dispositivo llamado CODEC (Codificador Decodificador), con lo
que se produce una serie de números de 8 bits.
TOPOLOGÍAS
La
forma se construye la red que soporte la comunicación entre los dispositivos de
comunicación de datos está representada por la topología de la red local. Las
topologías comúnmente usadas en la construcción de redes de área local son:
*Topología
de Anillo
*Topología
de Bus
*Topología
de Árbol
*Topología
de Estrella
*Topología de Anillo
* En esta topología de la red consiste en un
conjunto de repetidores unidos por líneas de conmutación punto a punto, que
forman un círculo cerrado.
* Cada repetidor participa en dos enlaces, recibe
datos de uno y los trasmite al otro; su capacidad de almacenamiento, si tiene,
es de solo unos cuantos bits y la velocidad de recepción y de transmisión es
igual en todos los repetidores.
*Topología de Bus
* Cuando una estación quiere transmitir, simplemente
envía sus tramas al bus (medio de comunicación).
* Cuando una señal atraviesa el bus (normalmente un
cable coaxial), todas y cada una de las estaciones escuchan la señal que lleva
consigo una designación de dirección.
*Topología de Árbol
* La topología en árbol es una generalización de la
topología en bus.
* Esta topología comienza en un punto denominado
cabezal o raíz.
* Uno o más cables pueden salir de este punto y cada
uno de ellos puede tener ramificaciones en cualquier otro punto.
*Topología de Estrella
* En la topología en estrella, cada estación tiene
una conexión directa a un acoplador (conmutador) central.
* Otra forma de esta topología es una estación que
tiene dos conexiones directas al acoplador de la estrella (nodo central), una
de entrada y otra de salida (la cual lógicamente opera como un bus). Cuando una
transmisión llega al nodo central, este la retransmite por todas las líneas de
salida.
CONMUTACIÓN
Conmutación es la conexión que realiza los
diferentes nodos que existen en distintos lugares y distancias para lograr un
camino apropiado para conectar dos usuarios de una red de telecomunicaciones.
La conmutación permite la descongestión entre los usuarios de la red
disminuyendo el tráfico y aumentando el ancho de banda.
*Conmutación
de Circuitos
*Conmutación de Paquetes
*Conmutación de Celdas
*Conmutación de Circuitos
Es aquella en la que los equipos de conmutación
deben establecer un camino físico entre los medios de comunicación previa a la
conexión entre los usuarios. Este camino permanece activo durante la
comunicación entre los usuarios, liberándose al terminar la comunicación.
Ejemplo: Red Telefónica Conmutada. Su funcionamiento pasa por las siguientes
etapas: solicitud, establecimiento, transferencia de archivos y liberación de
conexión.
Ventajas:
+La transmisión
se realiza en tiempo real. Siendo adecuado para comunicación de voz y video
+Acaparamiento
de recursos.
Los nodos que intervienen en la conmutación disponen en exclusiva del circuito
establecido mientras dura la sesión.
+No hay
contención.
Una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la
máxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de banda ni el tiempo
de uso.
+El circuito es
fijo. Dado
que se dedica un circuito físico específicamente para esa sesión de
conmutación, una vez establecido el circuito no hay pérdidas de tiempo
calculando y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos intermedios. Cada
nodo intermedio tiene una sola ruta para los paquetes entrantes y salientes que
pertenecen a una sesión específica.
+Simplicidad en
la gestión de los nodos intermedios. Una vez que se ha establecido el circuito físico,
no hay que tomar más decisiones para encaminar los datos entre el origen y el
destino.
Desventajas:
+Retraso en el
inicio de la comunicación. Se necesita un tiempo para realizar la conexión, lo que
conlleva un retraso en la transmisión de la información.
+Acaparamiento
(bloqueo) de recursos.
No se aprovecha el circuito en los instantes de tiempo en que no hay
transmisión entre las partes. Se desperdicia ancho de banda mientras las partes
no están comunicándose.
+El circuito es
fijo. No se
reajusta la ruta de comunicación, adaptándola en cada posible instante al
camino de menor costo entre los nodos. Una vez que se ha establecido el
circuito, no se aprovecha los posibles caminos alternativos con menor coste que
puedan surgir durante la sesión.
+Poco tolerante
a fallos. Si
un nodo intermedio falla, todo el circuito se viene abajo. Hay que volver a
establecer conexiones desde el principio.
*Conmutación de Paquetes
El emisor divide los mensajes a enviar en un numero
arbitrario de paquetes el mismo tamaño, donde adjunta una cabecera y la dirección
origen y destino así como datos de control que luego serán transmitidos por
diferentes medios de conexión entre nodos temporales hasta llegar a su destino.
Este método de conmutación es el que más se utiliza en las redes de ordenadores
actuales. Surge para optimizar la capacidad de transmisión a través de las
líneas existentes. Al igual que en la conmutación de mensajes, los nodos
temporales almacenan los paquetes en colas en sus memorias que no necesitan ser
demasiado grandes.
Ventajas:
+Si hay error
de comunicación
se retrasmite una cantidad de datos a un menor que en el caso de mensajes.
+En caso de
error en un
paquete solo se reenvía ese paquete, sin afectar a los demás que llegaron sin
error.
+Comunicación
interactiva.
Al limitar el tamaño máximo del paquete, se asegura que ningún usuario pueda
monopolizar una línea de transmisión durante mucho tiempo (microsegundos), por
lo que las redes de conmutación de paquetes pueden manejar tráfico interactivo.
+Aumenta la flexibilidad y
rentabilidad de la red.
+Se puede
alterar sobre la marcha el camino seguido por una comunicación (por ejemplo en caso de
avería de uno o más enrutadores)
+Se pueden
asignar prioridades a los paquetes de una determinada comunicación. Así, un nodo puede
seleccionar de su cola de paquetes en espera de ser transmitidos aquellos que
tienen mayor prioridad.
Desventajas:
+Mayor
complejidad en los equipos de conmutación intermedios. Que necesitan mayor velocidad
y capacidad de cálculo para determinar la ruta adecuada en cada paquete.
+Duplicidad de
paquetes. Si
un paquete puede tardar demasiado en llegar a su destino, el host receptor
(destino) no enviara el acuse de recibo al emisor, por el cual el host emisor
al no recibir un acuse de recibo por parte del receptor este volverá a retransmitir
los últimos paquetes del cual no recibió el acuse, pudiendo haber redundancia
de datos.
+Si los
cálculos de encaminamiento representan un porcentaje apreciable de tiempo de
transmisión. El
rendimiento del canal (información útil/ información transmitida) disminuye.
*Conmutación de Celdas
En los servicios de conmutación de celdas, la unidad
mínima de datos conmutados es una ¨celda¨ de tamaño fijo, es vez de un paquete
de longitud variable. La tecnología basada en celdas permite que la conmutación
sea realizada en hardware sin la complejidad y el consumo de tiempo de calculo
frame por frame. Esto hace que la conmutación por medio de celdas más rápida y
barata.
Los servicios más conocidos son los siguientes:
ATM (Asynchronous Tranfer Mode):
+Es un método de transmisión de celdas de tamaño
fijo (53 Bytes).
+Es utilizada en redes de banda ancha.
+Transferir datos a tasas desde 25 Mbps hasta 622 Mbps
+Tiene el potencial de transferir datos a
velocidades de datos medidas en Gigabits por segundo.
+El equipamiento de la red puede conmutar, enrutar y
desplazar tramas de tamaño uniforme más rápidamente.
+La interconexión en una red ATM se hace por medio
de Conmutadores ATM (ATM switches)
+Un switch ATM es un dispositivo multipuerto que
pueden actuar como un hub para enviar datos de una computadora a otra dentro de
una LAN.
+Puede actuar de manera similar a un enrutador para
enviar datos a alta velocidad a redes remotas.
+Los switches ATM puede actuar como
multicanalizadores permitiendo múltiples entradas de información (datos, voz,
video, multimedia,..).
SMDS
(Switched Multimegabit Data Service):
+SMDS es otro servicio basado en celdas de longitud
fija.
+SMDS usa conmutación de celdas y provee servicios
tales como tarificación basada en uso y administración de red.
+El rango es la velocidad de transmisión van desde 1
Mbps hasta los 34 Mbps con una conectividad de muchos a muchos.
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