Unidad 2
|
2
|
Medios de transmisión y
sus características
|
2.1 Guiados: Par trenzado, coaxial y fibra óptica.
2.2 No guiados: Radiofrecuencia, microondas, satélite
e infrarrojo
2.3 Métodos para la detección y corrección de errores:
Verificación de redundancia vertical
(VRC),
verificación de redundancia
longitudinal (LRC).
verificación de redundancia cíclica
(CRC).
2.4 Control de flujo: Tipos: asentimiento, ventanas deslizantes.
Por hardware o software, de lazo abierto o cerrado.
|
Para transmitir una señal eléctrica se requiere un medio de transmisión. En los sistemas de transmisión de datos, el medio de transmisión es el camino físico entre el transmisor y el receptor. Los medios de transmisión se clasifican en guiados y no guiados. Los medios guiados proporcionan un camino físico a través del cual la señal se propaga por una línea de transmisión. Los medios no guiados utilizan una antena para transmitir a través del aire, el vacío o el agua.
Cable de
par trenzado.
Se
presenta en dos formas: sin blindaje y blindado.
Cable de par trenzado sin
blindaje (UTP)
Cable de par trenzado
blindado (STP)
Cable coaxial.
El cable coaxial transporta señales con rango de frecuencias más altos que los cables de pares trenzados. El cable coaxial tiene un núcleo conductor central formado por un hilo sólido o enfilado, habitualmente de cobre, recubierto por un aislante e material dieléctrico que, a su vez, está recubierto de una hoja exterior de metal conductor, malla o una combinación de ambos, también habitualmente de cobre. La cubierta metálica exterior sirve como blindaje contra el ruido y como un segundo conductor. Este conductor está recubierto por un escudo aislante, y todo el cable por una cubierta de plástico.
Los cables coaxiales se conectan a los dispositivos
utilizando conectores específicos. Unos pocos de los más empleados se han
convertido en estándares, siendo el más frecuente el conector de barril o a
bayoneta BNC.
Los cables coaxiales para redes de
datos usan frecuentemente conectores en T y terminadores.. El terminador absorbe la onda al final del cable y elimina el
eco de vuelta.
Fibra Óptica
La fibra óptica está hecha de plástico
o cristal y transmite las señales en forma de luz.
La fibra óptica utiliza la reflexión para transmitir la luz a través del canal. Un núcleo de cristal o plástico se rodea de una cobertura de cristal o plástico menos denso, la diferencia de densidades debe ser tal que el rayo se mueve por el núcleo reflejado por la cubierta y no refractado en ella.
Modos de propagación.
Multimodo.
El modo multimodo se denomina así porque hay múltiples rayos de luz de una fuente luminosa que se mueven a través del núcleo por caminos distintos. Cómo se mueven estos rayos dentro del cable depende de la estructura del núcleo.Fibra multimodo de índice escalonado.
La densidad del núcleo permanece constante desde el centro hasta los bordes, el rayo de luz se mueve a través de esta densidad constante en línea recta hasta que alcanza la interfaz del núcleo y la cubierta, en esa interfaz hay un cambio abrupto a una densidad más baja que altera el ángulo de movimiento del rayo. El término escalonado se refiere a la rapidez de este cambio.
La señal consiste en un haz de rayos que recorren
diversos caminos, reflejándose de formas diversas e incluso perdiéndose en la
cubierta. En el destino los distintos rayos de luz se recombinan en el receptor,
por lo que la señal queda distorsionada por la pérdida de luz. Esta distorsión
limita la tasa de datos disponibles.
La fibra multimodo de índice
gradual, decrementa la distorsión de la señal a través del cable, la densidad
del núcleo es variable, mayor en el centro y decrece gradualmente hacia el
borde. La señal se introduce en el centro del núcleo, a partir de este punto,
sólo el rayo horizontal se mueve en línea recta a través de la zona central.
Los rayos en otras direcciones se mueven a través de la diferencia de densidad,
con el cambio de densidad, el rayo de luz se refracta formando una curva, los
rayos se intersectan en intervalos regulares, por lo que el receptor puede
reconstruir la señal con mayor precisión.
El monomodo.
Usa fibra de índice escalonado y una fuente de luz muy enfocada que limita los ángulos a un rango muy pequeño. La fibra monomodo se fabrica con un diámetro mucho más pequeño que las fibras multimodo y con una densidad sustancialmente menor. La propagación de los distintos rayos es casi idéntica y los retrasos son casi despreciables, todos los rayos llegan al destino juntos, y se recombinan sin distorsión de la señal.
Tamaño de la fibra y composición del cable.
La señal por la fibra óptica es
transportada por un rayo de luz, para que haya transmisión, el emisor debe
contar con una fuente de luz, y el receptor con una célula fotosensible. El
receptor más usual es un fotodiodo, dispositivo que transforma la luz recibida
en corriente eléctrica, mientras que para la emisión se usa un diodo LED o un
diodo láser, siendo el primero más barato pero que produce una luz desenfocada
y con un rango de ángulos muy elevado.
Conectores para fibra óptica.
https://sites.google.com/site/sistemasdemultiplexado/arquitecturas-de-las-redes-de--comunicacin-caractersticas/7--medios-de-transmisin-de-datos
Los
medios no guiados o comunicación sin cable transportan ondas electromagnéticas
sin usar un conductor físico, sino que se radian a través del aire, por lo que
están disponibles para cualquiera que tenga un dispositivo capaz de aceptarlas.
La transmisión de ondas de radio utiliza cinco tipos de
propagación distintos: superficie, troposférica, ionosférica, línea de visión y
espacio
Radio
• Bandas de frecuencias
• Son omnidireccionales
• Un emisor y uno o varios receptores
o LF, MF, HF y VHF
• Propiedades:
o Fáciles de generar
o Fáciles de generar
o Largas distancias
o Atraviesan paredes de edificios
o Son absorbidas por la lluvia
o Sujetas a interferencias por equipos eléctricos
• Sus propiedades dependen de la frecuencia:
– A baja frecuencia cruzan los obstáculos
– A altas frecuencias tienden a viajar en línea recta y
rebotan en los obstáculos
– Tienen cinco formas de propagarse según la frecuencia:
superficial, troposférica, ionosférica, en línea de visión y espacial
• Su alcance depende de:
– Potencia de emisión
– Sensibilidad del receptor
– Condiciones atmosféricas
– Relieve del terreno
Microondas (en el espacio libre):
El mundo de las comunicaciones está basado en la transmisión
de información mediante ondas electromagnéticas entre un emisor y un receptor.
Fundamentalmente podemos dividir esta transmisión en dos tipos fundamentales:
• A través de un cable o guía de ondas.
• Radiación de OEM a través del aire, el espacio libre o de un medio dieléctrico.
• Radiación de OEM a través del aire, el espacio libre o de un medio dieléctrico.
La búsqueda de canales con baja atenuación y la necesidad de
enviar señales con un ancho debanda cada vez mayor ha hecho que las guías de
onda, que no se incluyen en este libro, juegan un papel cada vez más importante
en del conjunto de medios físicos para la comunicación. La televisión por
cable, la telefonía, Internet, etc. obligan a un uso cada vez mayor de guías de
onda, en particular de fibras ópticas. Se llama guía de onda a cualquier
estructura, o parte de una estructura, que hace que una onda electromagnética
se propague en una dirección determinada, con algún grado de confinamiento en el
plano transversal a la dirección de propagación. En esta sección trataremos la
transmisión de ondas electromagnéticas en el espacio libre, o sea, que no están
confinadas en un espacio reducido.
Las microondas Terrestres no siguen la curvatura de la tierra
y por tanto necesitan equipo de transmisión y recepción por visión directa. La
distancia que se puede cubrir con una señal por visión directa depende
principalmente de la altura de la antena: cuanto más altas sean las antenas,
más larga es la distancia que se puede ver. La altura permite que la señal
viaje más lejos sin ser interferida por la curvatura del planeta y eleva la
señal por encima de muchos obstáculos de la superficie, como colinas bajas y
edificios altos que de otra forma bloquearían la transmisión. Habitualmente,
las antenas se montan sobre torres que a su vez están construidas sobre colinas
o montañas. Las señales de microondas se propagan en una dirección concreta, lo
que significa que hacen falta dos frecuencias para una comunicación en dos
sentidos, como por ejemplo una conversación telefónica. Una frecuencia se
reserva para la transmisión por microondas en una dirección y la otra para la
transmisión en la otra. Cada frecuencia necesita su propio transmisor y receptor.
Actualmente, ambas partes del equipo se combinan habitualmente en un equipo denominado
transceptor, lo que permite usar una única antena para dar servicio a ambas frecuencias
y funciones.
Repetidores:
Para incrementar la distancia útil de las microondas
terrestres, se puede instalar un sistema de repetidores con cada antena. La
señal recibida por una antena se puede convertir de nuevo a una forma
transmisible y entregarla a la antena siguiente (véase la figura 4.31). La
distancia mínima entre los repetidores varía con la frecuencia de la señal y el
entorno en el cual se encuentran las antenas. Un repetidor puede radiar la
señal regenerada a la frecuencia original o con una nueva frecuencia,
dependiendo del sistema. Las microondas terrestres con repetidores constituyen
la base de la mayoría de los sistemas de telefonía contemporánea alrededor del
mundo.
Satelite
Las transmisiones vía satélite se parecen mucho más a las
transmisiones con microondas por visión directa en la que las estaciones son satélites
que están orbitando la tierra. El principio es el mismo que con las microondas
terrestres, excepto que hay un satélite actuando como una antena súper alta y
como repetidor (véase la figura 2.34). Aunque las señales que se transmiten vía
satélite siguen teniendo que viajar en línea recta, las limitaciones impuestas
sobre la distancia por la curvatura de la tierra son muy reducidas. De esta
forma, los satélites retransmisores permiten que las señales de microondas se
puedan transmitir a través de continentes y océanos con un único salto
Bandas de frecuencia para comunicación por satélite
Las frecuencias reservadas para la comunicación por
microondas vía satélite están en el rango de los giga hertz (GHz). Cada
satélite envía y recibe dos bandas distintas. La transmisión desde la tierra al
satélite se denomina enlace ascendente.
La transmisión desde el satélite a la tierra se denomina enlace
descendente.
Los satélites comerciales funcionan en tres bandas de
frecuencias, llamadas C, Ku y Ka. La gran mayoría de emisiones de televisión
por satélite se realizan en la banda Ku.No es conveniente poner muy próximos en
la órbita geoestacionaria dos satélites que funcionen en la misma banda de
frecuencias, ya que pueden interferirse. En la banda C la distancia mínima es
de dos grados, en la Ku y la Ka de un grado. Esto limita en la práctica el
número total de satélites que puede haber en toda la órbita geoestacionaria a
180 en la banda C y a 360 en las bandas Ku y Ka. La distribución de bandas y
espacio en la órbita geoestacionaria se realiza mediante acuerdos
internacionales.
Infrarrojo.
Las comunicaciones infrarrojas están basadas en el
principio de la luz infrarroja, que es una radiación electromagnética cuya
frecuencia la hace invisible al ojo humano, La luz visible viaja en haces de
luz que van desde los 400 ángstroms, violeta oscuro, a 700 ángstroms, rojo
oscuro. Las frecuencias del infrarrojo son de 700 a 1,000 ángstroms. Conforme a
los estándares del IrDA la mayoría de las computadoras personales y equipo de
comunicaciones se mantienen entre los850 y 900 ángstroms.
Los rayos infrarrojos son un tipo de luz que no podemos ver
con nuestros ojos. Nuestros ojos pueden solamente ver lo que llamamos luz
visible. La luz infrarroja nos brinda información especial que no podemos
obtener de la luz visible. Los rayos infrarrojos abarcan aproximadamente desde
los 30 x 1011Hz (300 GHz) hasta los 3.8 x 1014Hz (380 THz). Cualquier molécula
cuya temperatura sea superior a 0º Kelvin (cero absoluto, equivalente a–273º C),
emite rayos infrarrojos. Esa emisión se incrementa a medida que las moléculas
que integran un cuerpo cualquiera adquieren mayor temperatura
tienen una longitud de onda cercana a la de la luz y, por lo
tanto, con uncomportamiento similar, tanto en sus ventajas como en sus
inconvenientes.
2.3 Métodos para la detección y corrección de errores.
Las redes deben ser capaces de transferir datos desde un
dispositivo a otro con una exactitud total. Un sistema que no puede garantizar
que los datos recibidos de un dispositivo son idénticos a los transmitidos por
otro es esencialmente inútil. Sin embargo, siempre que se transmiten datos de
un origen a un destino, se pueden corromper por el camino. De hecho, es más
probable que buena parte del mensaje se vea alterado en el tránsito que todos
los contenidos lleguen intactos. Muchos factores, incluyendo el ruido de la
línea, pueden alterar o eliminar uno o más bits de una unidad de datos
determinada. Los sistemas fiables deben tener mecanismos para detectar y corregir
tales errores.
Verificación de redundancia vertical (VRC).
El mecanismo de detección de errores más frecuente y
más barato es la verificación de redundancia vertical (VRC),denominada a menú
de 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.
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: 1111 111011 son 9,011 0111011 son 7, 11 000 10 011 son 5, 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.
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: 1111 111011 son 9,011 0111011 son 7, 11 000 10 011 son 5, 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.
Verificación
de redundancia longitudinal (LRC)
En la verificación de redundancia longitudinal (LRC), los
bloques de bits se organizan en forma de tabla (filas y columnas). Por ejemplo,
en lugar de enviar un bloque de 32 bits, se organizan en una tabla de cuatro
filas y ocho columnas.
Prestaciones
La LRC incrementa la probabilidad
de detectar errores de ráfaga. Como se ve en el ejemplo anterior, una LRC de n bits
puede detectar fácilmente un error de ráfaga de n bits.
Un error de ráfaga de más de n bits tiene también
grandes posibilidades de ser detectado por la LRC. Sin embargo, hay un patrón
de errores que sigue sin ser detectado. Si se dañan dos bits de una unidad de
datos y se dañan otros dos bits de otra unidad de datos que están exactamente
en la misma posición, el comprobador de LRC no detectará un error. Por ejemplo,
considere las dos unidades de datos siguientes: 11110000 y 11000011. Si cambian
el primer y el último bit de cada uno de ellos, haciendo que las unidades de
datos sean 0 1110001 y 01000010,
no se pueden detectar los errores usando LRC.
Verificación
de redundancia cíclica (CRC)
La tercera y más potente técnica de verificación de
redundancia es la verificación de redundancia cíclica (CRC).
A diferencia de VRC y LRC, que se basan en la suma, la CRC sebasa
en la división binaria. Con la CRC, en lugar de sumar los bits juntos para
conseguir una paridad determinada, se añade una secuencia de bits redundantes,
denominados CRC o residuo CRC, al final de la unidad de datos de forma que los
datos resultantes sean divisibles exactamente por un número binario
predeterminado. En el destino, la unidad de datos que se recibe es dividida por
este mismo número. Si en este paso no hay residuo, se asume que la unidad de
datos es intacta y se acepta. La existencia de un residuo indica que la unidad
de datos ha sufrido daños durante el tránsito y que debe ser rechazada. Los
bits de redundancia usados en la CRC se obtienen dividiendo la unidad de datos
por un divisor determinado; el residuo es la CRC. Para que sea válida, una CRC
debe tener dos cualidades: debe tener exactamente un bit menos que el divisor y
añadirlo al final de la tira de datos debe hacer que el resultado sea exactamente
divisible por el divisor. Tanto la teoría como la aplicación de la detección de
error con CRC son inmediatas. Su única complejidad es la obtención de la CRC.
Comenzaremos con una introducción para clarificar este proceso e iremos
añadiendo complejidad a medida que se avanza. La figura 2.46 muestra un esquema
con los tres pasos básicos.1.- En primer lugar, se añade una tira de n ceros a la unidad de datos. El número n es uno menos que el número de bits en
el divisor predefinido, que tiene n + 1 bits.2.- En segundo lugar, la nueva
unidad de datos se divide por el divisor usando un proceso denominado división
binaria. El residuo resultante de esta división es la CRC.3.- En tercer lugar,
la CRC de n bits obtenida en el paso 2 sustituye a los ceros añadidos al final de
la unidad de datos. Observe que la CRC puede estar formada por ceros.
Generador y comprobador de CRC.
2.4.- Control de flujo
Con la transmisión únicamente se puede poner la señal en la
línea, pero no hay forma de controlar cuál de los dispositivos conectados a la
línea lo recibirá, no hay forma de saber si el receptor supuesto está listo y
es capaz de recibir y no hay forma de evitar que un segundo dispositivo
transmita al mismo tiempo y destruya por tanto nuestra señal .La comunicación
necesita al menos dos dispositivos trabajando juntos, uno para enviar y otro para
recibir. Este acuerdo tan sencillo necesita mucha coordinación para que se dé
un intercambio de información inteligible. La coordinación de la transmisión es
parte de un procedimiento denominado disciplina de línea.
Además de la
disciplina de línea, las funciones más importantes de nivel de enlace son el
control de flujo y el control de errores. Estas funciones son los que se
conocen como control del nivel de enlace.
Parada y
espera.
En el método de control de flujo con parada y espera ( stop
and wait
), el emisor (TX
=Transmisor) espera un reconocimiento (ACK =acknowledgement ) después de
cada trama que envía (vea la figura 2.56). Solamente se envía la siguiente
trama cuando se ha recibido un reconocimiento. Este proceso de enviar y recibir
alternativamente se repite hasta que el emisor envía una trama de fin de
transmisión (EOT). La parada y espera se puede comparar con un ejecutivo
meticuloso dictando algo: dice una palabra, su asistencia dice “OK”, dice otra
palabra, su asistente dice “OK” y así hasta el final.
Ventana
deslizante.
En el método de control de flujo con ventana deslizante, el
emisor puede transmitir varias tramas antes de necesitar un reconocimiento. Las
tramas se pueden enviar una detrás de otra, lo que significa que el enlace
puede transportar varias tramas de una vez y que su capacidad se puede usar de
forma más eficiente. El receptor notifica el reconocimiento únicamente para
algunas de las tramas, usando un único ACK para confirmar la recepción de
múltiples tramas de datos.
La ventana deslizante usa unas cajas imaginarias en el
emisor y el receptor. Esta ventana puede mantener tramas (paquetes) en
cualquiera de los dos extremos y proporciona un límite superior en el número de
tramas que se pueden transmitir antes de recibir un reconocimiento. Las tramas pueden
ser reconocidas en cualquier momento sin esperar hasta que la ventana se llene
y pueda ser transmitida mientras que la ventana no éste todavía llena.
Ventana del
emisor.
- Al principio de la transmisión, la ventana
del emisor contiene n-1 tramas. A medida que se envían las tramas, el
límite izquierdo de la ventana se mueve hacia dentro, reduciendo el tamaño de
la misma. Conceptualmente, la ventana deslizante del emisor se encoge desde la
izquierda cuando las tramas de datos se
envían. La ventana deslizante del emisor se expande a la derecha cuando se reciben
los reconocimientos.
Ventana del
receptor.
-Al principio de la transmisión, la ventana del receptor no contiene n-1tramas
sino n-1 espacios para tramas. A medida que llegan nuevas tramas, el tamaño de
la ventana del receptor se encoge. Por tanto, la ventana del receptor no
representa el número de tramas recibidas sino el número de tramas que todavía
se pueden recibir antes de enviar un ACK. Conceptualmente, la ventana
deslizante del receptor se encoge desde la izquierda cuando se reciben tramas
de datos. La ventana deslizante del receptor se expande a la derecha cuando se envían
los reconocimientos.
http://es.scribd.com/doc/207739122/
