Temario de Fundamentos de Telecomunicaciones

 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICACIONES


Unidad 1 Sistema de comunicación
1.1 Impacto de las Telecomunicaciones
1.2 Componentes Emisor receptor medios, códigos y protocolos
1.3 Señales y su clasificación Analógicas digitales, eléctricas y ópticas
1.4 Análisis matemático de señales Análisis de Fourier



Unidad 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
2.3.1 Verificación de redundancia vertical
2.3.2 Verificación de redundancia longitudinal
2.3.3 Verificación de redundancia cíclica
2.4 Control de flujo: Tipos: asentimiento, ventanas deslizantes. Por hardware o software, de lazo abierto o cerrado


Unidad 3 Modulación
3.1 Técnicas de modulación analógica
3.1.1 Modulación en amplitud
3.1.2 Modulación en frecuencia
3.2 Técnicas de modulación digital
3.2.1 Modulación por desplazamiento de amplitud
3.2.2 Modulación por desplazamiento de frecuencia
3.2.3 Modulación por desplazamiento de fase
3.2.4 Modulación de amplitud en cuadratura
3.3 Conversión analógico-digital: Muestreo, cuantizacion y codificación
3.4 Códigos de línea: RZ, NRZ, NRZ-L, AMI, pseudo-ternaria, Manchester, Manchester diferencial, B8ZS, HDB3, entre otros
3.5 Modem estándares y protocolos


Unidad 4 Técnicas de conmutación
4.1 Circuitos Red telefónica publica
4.2 Paquetes X.25 Frame Relay
4.3 Mensajes Store and Forward
4.4 CeldasATM


Unidad 5 Multiplexacion
5.1 TDM División de tiempo
5.2 FDM División de frecuencia
5.3 WDM División de longitud
5.4 CDM División de código


Unidad 6 Dispositivos de comunicación
6.1 Características funcionales Dispositivos de comunicación
6.2 Interfaces
6.3 Protocolos y estándares
6.4 Mecanismos de detección y corrección de errores

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5.4 CDM División de código

 5.4 CDM División de código


La multiplexación por división de código, acceso múltiple por división de código o CDMA (del inglés Code Division Multiple Access) es un término genérico para varios métodos de multiplexación o control de acceso al medio basados en la tecnología de espectro expandido.

La traducción del inglés spread spectrum se hace con distintos adjetivos según las fuentes; pueden emplearse indistintamente espectro ensanchado, expandido, difuso o disperso para referirse en todos los casos al mismo concepto.

Habitualmente se emplea en comunicaciones inalámbricas (por radiofrecuencia), aunque también puede usarse en sistemas de fibra óptica o de cable.


Uno de los problemas que resolver en comunicaciones de datos es cómo repartir entre varios usuarios el uso de un único canal de comunicación o medio de transmisión, para que puedan gestionarse varias comunicaciones al mismo tiempo. Sin un método de organización, aparecerían interferencias que podrían bien resultar molestas, o bien directamente impedir la comunicación. Este concepto se denomina multiplexado o control de acceso al medio, según el contexto.

Se aplica el nombre "multiplexado" para los casos en que un sólo dispositivo determina el reparto del canal entre distintas comunicaciones, como por ejemplo un concentrador situado al extremo de un cable de fibra óptica; para los terminales de los usuarios finales, el multiplexado es transparente. Se emplea en cambio el término "control de acceso al medio" cuando son los terminales de los usuarios, en comunicación con un dispositivo que hace de modo de red, los que deben usar un cierto esquema de comunicación para evitar interferencias entre ellos, como por ejemplo un grupo de teléfonos móviles en comunicación con una antena del operador.

Para resolverlo, CDMA emplea una tecnología de espectro expandido y un esquema especial de codificación, por el que a cada transmisor se le asigna un código único, escogido de forma que sea ortogonal respecto al del resto; el receptor capta las señales emitidas por todos los transmisores al mismo tiempo, pero gracias al esquema de codificación (que emplea códigos ortogonales entre sí) puede seleccionar la señal de interés si conoce el código empleado.

Otros esquemas de multiplexación emplean la división en frecuencia (FDMA), en tiempo (TDMA) o en el espacio (SDMA) para alcanzar el mismo objetivo: la separación de las distintas comunicaciones que se estén produciendo en cada momento, y evitar o suprimir las interferencias entre ellas. Los sistemas en uso real (como IS-95 o UMTS) suelen emplear varias de estas estrategias al mismo tiempo para asegurar una mejor comunicación.

Una analogía posible para el problema del acceso múltiple sería una habitación (que representaría el canal) en la que varias personas desean hablar al mismo tiempo. Si varias personas hablan a la vez, se producirán interferencias y se hará difícil la comprensión. Para evitar o reducir el problema, podrían hablar por turnos (estrategia de división por tiempo), hablar unos en tonos más agudos y otros más graves de forma que sus voces se distinguieran (división por frecuencia), dirigir sus voces en distintas direcciones de la habitación (división espacial) o hablar en idiomas distintos (división por código, el objeto de este artículo): como en CDMA, sólo las personas que conocen el código (es decir, el "idioma") pueden entenderlo.

La división por código se emplea en múltiples sistemas de comunicación por radiofrecuencia, tanto de telefonía móvil (como IS-95, CDMA2000, FOMA o UMTS), transmisión de datos (WiFi) o navegación por satélite (GPS).

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5.3 WDM División de longitud

 WDM División de longitud

En telecomunicación, la multiplexación por división de longitud de onda (WDM, del inglés Wavelength Division Multiplexing) es una tecnología que multiplexa varias señales sobre una sola fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, usando luz procedente de un láser o un LED.

Este término se refiere a una portadora óptica (descrita típicamente por su longitud de onda) mientras que la multiplexación por división de frecuencia generalmente se emplea para referirse a una portadora de radiofrecuencia (descrita habitualmente por su frecuencia). Sin embargo, puesto que la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, y la radiofrecuencia y la luz son ambas formas de radiación electromagnética, la distinción resulta un tanto arbitraria.

El dispositivo que une las señales se conoce como multiplexor mientras que el que las separa es un demultiplexor. Con el tipo adecuado de fibra puede disponerse un dispositivo que realice ambas funciones a la vez, actuando como un multiplexor óptico de inserción-extracción.

Los primeros sistemas WDM aparecieron en torno a 1985 y combinaban tan sólo dos señales. Los sistemas modernos pueden soportar hasta 160 señales y expandir un sistema de fibra de 10 Gb/s hasta una capacidad total 25,6 Tb/s sobre un solo par de fibra.

Tipos

WDM puede ser de dos tipos:

Densa (DWDM, ‘Dense’ WDM): Muchas longitudes de onda y larga distancia

Ligera (CWDM ‘Coarse’ WDM): Pocas longitudes de onda y entornos metropolitanos

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5.2 FDM División de frecuencia

Multiplexación por división de frecuencia

La multiplexación por división de frecuencia (MDF) o (FDM), del inglés Frequency Division Multiplexing, es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en sistemas de transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultánea por un solo medio de transmisión. Así se pueden transmitir muchos canales de banda relativamente angosta por un solo sistema de transmisión de banda ancha.
El FDM es un esquema análogo de multiplexado; la información que entra a un sistema FDM es analógica y permanece analógica durante toda su transmisión. Un ejemplo de FDM es la banda comercial de AM, que ocupa un espectro de frecuencias de 535 a 1605 kHz. Si se transmitiera el audio de cada estación con el espectro original de frecuencias, sería imposible separar una estación de las demás. En lugar de ello, cada estación modula por amplitud una frecuencia distinta de portadora, y produce una señal de doble banda lateral de 10KHz.
Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM comercial y las emisoras de televisión, así como los sistemas de telecomunicaciones de alto volumen. Dentro de cualquiera de las bandas de transmisión comercial, las transmisiones de cada estación son independientes de las demás.
Una variante de MDF es la utilizada en fibra óptica, donde se multiplexan señales, que pueden ser analógicas o digitales, y se transmiten mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, dando lugar a la denominada multiplexación por división de longitud de onda, o WDM del inglés Wavelength Division Multiplexing.
En la Figura 1 siguiente se representa, de forma muy esquematizada, un conjunto multiplexor-demultiplexor por división de frecuencia para tres canales, cada uno de ellos con el ancho de banda típico del canal telefónico analógico (0,3 a 3,4 kHz).

En esta figura, se puede ver como la señal de cada uno de los canales modula a una portadora distinta, generada por su correspondiente oscilador (O-1 a O-3). A continuación, los productos de la modulación son filtrados mediante filtros paso banda, para seleccionar la banda lateral adecuada. En el caso de la figura se selecciona la banda lateral inferior. Finalmente, se combinan las salidas de los tres filtros (F-1 a F-3) y se envían al medio de transmisión que, en este ejemplo, debe tener una de banda de paso comprendida, al menos, entre 8,6 y 19,7 kHz.
En el extremo distante, el demultiplexor realiza la función inversa. Así, mediante los filtros F-4 a F-6, los demoduladores D-1 a D-3 (cuya portadora se obtiene de los osciladores O-4 a O-6) y finalmente a través de los filtros paso bajo F-7 a F-9, que nos seleccionan la banda lateral inferior, volvemos a obtener los canales en su banda de frecuencia de 0,3 a 3,4 kHz

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6.4 Mecanismos de detección y corrección de errores

 6.4 DETECCIÓN Y CORRECCIÓN DE ERRORES.

Las redes deben ser capaces de transferir datos de un dispositivo a otro con total exactitud, si los datos recibidos no son idénticos a los emitidos, el sistema de comunicación es inútil. Sin embargo, siempre que se transmiten de un origen a un destino, se pueden corromper por el camino. Los sistemas de comunicación deben tener mecanismos para detectar y corregir errores que alteren los datos recibidos debido a múltiples factores de la transmisión.
La detección y corrección de errores se implementa bien en el nivel de enlace de datos o bien en el nivel de transporte del modelo OSI
Tipos de errores.
Interferencias, calor, magnetismo, etc, influyen en una señal electromagnética, esos factores pueden alterar la forma o temporalidad de una señal. Si la señal transporta datos digitales, los cambios pueden modificar el significado de los datos. Los errores posibles son:




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 significa 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 dode bits afectados depende de la tasa de datos y de la duración del ruido.
Detección.
Se conocen el tipo de errores que pueden existir, el problema es ser capaz de reconocerlos, dado que no se puede comparar el dato recibido con el original, sólo se podría saber que ha habido un error cuando se descodifique todo el mensaje y se vea que no tiene sentido. Sin embargo existen determinadas técnicas sencillas y objetivas para detectar los errores producidos en la transmisión:
Redundancia.
La redundancia consiste en enviar dos veces cada unidad de datos, de forma que el dispositivo receptor puede hacer una comparación bit a bit entre ambos datos y detectar si ha habido errores, para corregirlos con el mecanismo apropiado. Esta técnica es muy exacta pero enlentece la transmisión.
Sin embargo el concepto es aplicable añadiendo al flujo de datos un grupo pequeño de bits al final de cada unidad, siendo estos bits redundantes con una parte de la información, esos bits redundantes se descartan una vez comprobada la integridad de la transmisión.
En las comunicaciones de datos se usan cuatro tipos de comprobación de redundancia: verificación de redundancia vertical (VRC, Vertical Redundancy Check) conocida como verificación de paridad, verificación de redundancia longitudinal (LRC longitudinal Redundancy Check), verificación de redundancia cíclica (CRC Cyclic Redundandy Check) y suma de comprobación (Checksum). Las tres primeras se implementan habitualmente en el nivel físico para que pueda usarlo en nivel de enlace de datos, mientras que la suma de comprobación se usa en los niveles más altos.
Verificación
de redundancia vertical VRC
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).


Verificación de redundancia longitudinal LRC
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.

Verificación de redundancia cíclica CRC
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.

Sumas de comprobación.
Es el método de detección usado por los protocolos de alto nivel, se basa en el concepto de redundancia.





Generador de suma de comprobación.
En el emisor, el generador subdivide la unidad de datos en segmentos iguales de n bits (habitualmente n=16), estos segmentos se suman usando una aritmética de complemento a uno, de forma que la suma sea también n bits, a continuación se complementa la suma y ese dato complementado se añade al final de la unidad de datos original como bits de redundancia, la unidad extendida se transmite por la red.
Comprobador de suma de comprobación.
El receptor subdivide las unidades de datos en los mismos n bits, suma todos los segmentos (incluidos los bits de redundancia) y luego complementa el resultado, si la unidad de datos está intacta, el valor final que se obtiene es nulo (n bits 0), si en resultado no es cero, el paquete contiene un error y es rechazado.
Corrección de errores
Los mecanismos explicados detectan errores pero no los corrigen. La corrección del error se puede conseguir de dos formas, en la primera, cuando de descubre un error el receptor puede pedir al emisor que retransmita toda la unidad de datos, con la segunda, el receptor puede usar un código de corrección de errores que corrija automáticamente determinados errores. En teoría es posible corregir automáticamente cualquier error en un código binario, sin embargo los códigos de corrección son más sofisticados que los de detección y necesitan mas bits de redundancia, el número de bits necesarios es tan alto que su uso no es eficiente, por esa razón la mayoría de la corrección se limita a errores de tres bits o menos.
Corrección de errores de un único bit
El concepto de la corrección de errores se puede comprender con el caso más sencillo: el error de un único bit. Un error de un bit supone que un bit ha cambiado de un 0 a un 1 o de un 1 a un 0, para corregir el error, el receptor sólo tiene que invertir el valor del bit alterado, sin embargo, para hacer eso, el receptor debe saber en qué bit está el error, por lo que el secreto de la corrección de errores es localizar el bit o bits inválidos. La cuestión es el uso de los bits de redundancia para la corrección. Ahora bien ¿cuantos bits de redundancia usar?
Para calcular el número de bits de redundancia r necesarios para corregir un número de bits de datos m, es necesario encontrar una relación entre m y r.
Si a m de datos bits se le añaden r bits de redundancia, la unidad transmitida es m+r, los bits de redundancia r deben ser capaces de indicar todas las posibilidades de error de 1 bit posibles, incluyendo el no error, que en m+r bits es de m+r+1 posibilidades (no error, error en bit0, error en bit 1, etc), por ello r debe ser capaz de indicar todas esos estados. Dado que los r bits pueden representar 2r estados, entonces r debe ser tal que 2r ≥m + r + 1.
Código Hamming
Se pueden utilizar los bits de redundancia para corregir errores, pero ¿cómo se manipulan esos bits para descubrir en qué posición se ha producido el error? R. W. Hamming desarrolló una técnica que proporciona una solución práctica. El código Hamming se puede aplicar a unidades de datos de cualquier longitud y usa la relación de bits de datos y de redundancia. En el código cada bit r es el bit de VRC (redundancia vertical) para una combinación de bits de datos. Por ejemplo, un dato de 7 bits necesita 4 bits de redundancia, los colocaremos en las posiciones 1, 2, 4 y 8, con lo que la secuencia transmitida es la que indica la figura.

Detección y corrección.
El receptor recibe la transmisión, toma los datos y recalcula cuatro nuevos VRC usando el mismo conjunto de bits usados en el cálculo en el emisor, a continuación reensambla los nuevos valores de paridad siguiendo el orden de la posición (r8, r4, r2, r1) la cifra resultante indica si ha habido error y en qué bit se ha producido. Si el resultado es 0000 no ha habido error, cualquier otro resultado indica error y bit erróneo. Una vez identificado el bit erróneo, el receptor puede cambiar el valor de ese bit para corregir el error.


Corrección de errores de ráfaga.
Se puede diseñar un código Hamming para corregir errores de ráfaga de una cierta longitud, sin embargo el número de bits de redundancia necesarios es muy elevado, porque los errores pueden ser de tantos bits pero pueden estar en cualquiera de los bits de la cadena transmitid.

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6.3 Protocolos y estándares

 6.3 PROTOCOLO
DEFINICIÓN:
En el campo de las telecomunicaciones, un protocolo de comunicaciones es el conjunto de reglas normalizadas para la representación, señalización, autenticación y detección de errores necesario para enviar información a través de un canal de comunicación. Un ejemplo de un protocolo de comunicaciones simple adaptado a la comunicación por voz es el caso de un locutor de radio hablando a sus radioyentes.
Los protocolos de comunicación para la comunicación digital por redes de computadoras tienen características destinadas a asegurar un intercambio de datos fiable a través de un canal de comunicación imperfecto. Los protocolos de comunicación siguen ciertas reglas para que el sistema funcione apropiadamente
• Sintaxis: se especifica como son y cómo se construyen.
• Semántica: que significa cada comando o respuesta del protocolo respecto a sus parámetros/datos.
• Procedimientos de uso de esos mensajes: es lo que hay que programar realmente (los errores, como tratarlos).

Función De Un Protocolo
Cuando se realiza un intercambio de datos entre computadores, terminales y/u otros dispositivos se requieren las siguientes tareas: (similitud de conversación entre un profesor y un alumno)
1. El sistema fuente de información debe activar el camino directo de datos o bien proporcionar a la red de comunicación la identificación del sistema destino deseado. (....Señor Juan M.,...)
2. El sistema fuente debe asegurarse de que el destino está preparado para recibir los datos. (....Señor Juan M., míreme...)
3. La aplicación de transferencia de fichero en el origen debe asegurarse de que el programa gestor en el destino esta preparado para aceptar y almacenar el fichero para el usuario determinado. (....Señor Juan M., míreme..., Don José le estoy escuchando....)
4. Si los formatos de los ficheros son incompatibles uno de los sistemas deberá realizar una operación de adecuación. (....Señor Juan M., míreme..., Don José le estoy escuchando.... perdone pero tengo que acercarme para escucharle mejor).
Para la comunicación entre dos entidades situadas en sistemas diferentes (entidad es cualquier cosa capaz de enviar y recibir información. Sistema es un objeto físico que contiene una o más entidades), es necesario la definición y utilización de un protocolo. Los protocolos se pueden definir como el conjunto de reglas que gobiernan el intercambio de datos entre dos entidades. Los puntos que define o caracteriza un protocolo son:
�� La sintaxis: Incluye aspectos como el formato de datos y niveles de señal.
�� La semántica: Incluye información de control para la coordinación y manejo de errores.
�� La temporización: Incluye la sincronización de velocidades y la secuenciación.
Para conseguir un alto grado de cooperación entre los computadores, en lugar de implementar toda la lógica de comunicación en un único módulo, dicha tarea se divide en subtareas, cada una de las cuales se realiza por separado. Esta estructura se denomina arquitectura de protocolos.
Los protocolos pueden ser:
Directo. Los datos e información de control pasan directamente entre las entidades sin intervención de un agente activo.
Indirecto. Las dos entidades no se pueden comunicar directamente sino a través de una red conmutada o de una interconexión de redes.
Monolítico. El protocolo no está estructurado en capas. El paquete debe incluir toda la lógica del protocolo.
Estructurado. El protocolo posee una estructura jerárquica, en capas. Entidades de nivel inferior ofrecen servicio a entidades de nivel superior. A todo el conjunto de hardware y software, se le denomina arquitectura.
Simétrico. La comunicación se realiza entre unidades paritarias.
Asimétrico. Las entidades que se conectan no son paritarias. Por ejemplo un proceso “cliente” y otro “servidor”, o para simplificar al máximo la lógica de una de las dos entidades, de forma que una asuma la operación (Por ejemplo en HDCL).
Estándares. El protocolo es extensivo a todas las fuentes y receptores de información.
No estándares. Protocolo particular. Se utiliza para situaciones de comunicación muy específicas.
Protocolos CAN
El Medio De Comunicación
El protocolo CAN al igual que el protocolo VAN, no impone soporte de comunicación. El medio utiliza un par de cables conductores.
Se denominará a los dos cables CAN H (CAN HIGH) CAN L (CAN LOW) Líneas (par) trenzadas(o)

La línea física que constituye el bus es llamada igualmente par diferencial. Estos pares diferenciales están trenzados con el fin de reducir las perturbaciones radioeléctricas (las radiaciones de campo emitidas por los cables se anulan).La diferencia de potencial eléctrico entre estos dos cables permitirá codificar dos estados lógicos distintos:
CODIFICACION DE LAS INFORMACIONES
El protocolo CAN utiliza la codificación NRZ y MANCHESTER contrariamente al VAN que inserta un bit inverso cada 4 bits, el CAN utiliza el método del "bit stuffing" o bit de relleno. El bit invertido permitirá la sincronización del reloj del receptor provocando un frente ascendente o descendente. Después de cinco bits de mismo nivel, un bit de nivel inverso sin ningún significado es añadido.

Protocolos VAN

Este proceso permite:
• Limitación de las radiaciones emitidas,
• Compensación de los de calajes de masa,
• Muy buen comportamiento antes las perturbaciones (ver croquis).
• Funcionamiento en modo degradado si uno u otro de los cables está seccionado, en cortocircuito a positivo, o a masa.
• En el caso de pérdida de un cable, la electrónica compara el nivel de tensión de la señal respecto a un umbral, y decide si la señal se encuentra a 1 o a 0. La electrónica indicará igualmente los defectos de las líneas de datos.
Protocolo LIN BUS
Local InterConnect significa aquí, que todas las unidades de control están localizadas en una zona limitada (p. ej. en el techo). También se le da el nombre de «subsistema local».
En el caso del LIN-Bus se trata de un bus monoalámbrico. El cable tiene el color básico violeta y un color de identificación. La sección del conductor es de 0,35 mm2. No requiere apantallado.
El sistema permite el intercambio de datos entre una unidad de control LIN maestra y hasta 16 unidades de control LIN esclavas.
la que ejecuta las funciones de maestra en el LIN-Bus.
Funciones asignadas
• Controla la transmisión de datos y su velocidad. La unidad de control LIN maestra transmite el encabezamiento del mensaje (header, ver página 12).
• En el software se define un ciclo, según el cual se han de transmitir mensajes al LINBus y se especifica cuáles.
• Asume la función de traducción entre las unidades de control LIN abonadas al sistema del LIN-Bus local y el CAN-Bus de datos. De esa forma es la única unidad de control del LIN-Bus que va conectada a su vez al CAN-Bus.
• La diagnosis de las unidades de control LIN esclavas que lleva conectadas se realiza a través de la unidad de control LIN maestra.




6.3.1 ESTÁNDARES

X10: es un protocolo de comunicaciones para el control remoto de dispositivos eléctricos. Utiliza la línea eléctrica (220V o 110V) para transmitir señales de control entre equipos de automatización del hogar en formato digital. El problema es que este protocolo ha tenido que ser desestimado y ahora se utiliza el EIB.pl para la transmisión por la red eléctrica. Los dispositivos X10 que se comercializan son solo para uso individual y es complicado el enlazarlos para crear un autentico proyecto domótico. Las señales de control de X10 se basan en la transmisión de ráfagas de pulsos de RF (120 kHz) que representan información digital. Estos pulsos se sincronizan en el cruce por cero de la señal de red (50 Hz ó 60 Hz). Con la presencia de un pulso en un semiciclo y la ausencia del mismo en el semiciclo siguiente se representa un '1' lógico y a la inversa se representa un '0'. A su vez, cada orden se transmite 2 veces, con lo cual toda la información transmitida tiene cuádruple redundancia. Cada orden involucra 11 ciclos de red (220ms para 50 Hz y 183,33, para 60Hz). Primero se transmite una orden con el Código de Casa y el Número de Módulo que direccionan el módulo en cuestión. Luego se transmite otro orden con el código de función a realizar (Function Code). Hay 256 direcciones soportadas por el protocolo.

KNX/EIB: Bus de Instalación Europeo con más de 20 años y más de 100 fabricantes de productos compatibles entre sí.

ZigBee: Es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo, basada en el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (wireless personal área network, WPAN). Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías. Protocolo estándar, recogido en el IEEE 802.15.4, de comunicaciones inalámbrico. Los protocolos ZigBee están definidos para su uso en aplicaciones encastradas con requerimientos muy bajos de transmisión de datos y consumo energético. Se pretende su uso en aplicaciones de propósito general con características auto organizativas y bajo costo (redes en malla, en concreto). Puede utilizarse para realizar control industrial, albergar sensores empotrados, recolectar datos médicos, ejercer labores de detección de humo o intrusos o domótica. La red en su conjunto utilizará una cantidad muy pequeña de energía de forma que cada dispositivo individual pueda tener una autonomía de hasta 5 años antes de necesitar un recambio en su sistema de alimentación.

OSGi: Open Services Gateway Initiative. Especificaciones abiertas de software que permita diseñar plataformas compatibles que puedan proporcionar múltiples servicios. Ha sido pensada para su compatibilidad con Jini o UPnP.

LonWorks: Plataforma estandarizada para el control de edificios, viviendas, industria y transporte.

Universal Plug and Play (UPnP): Arquitectura software abierta y distribuida que permite el intercambio de información y datos a los dispositivos conectados a una red.

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6.2 Interfaces

 6.2INTERFAZ


En telecomunicaciones y hardware, una interfaz es el puerto (circuito físico) a través del que se envían o reciben señales desde un sistema o subsistemas hacia otros. No existe una interfaz universal, sino que existen diferentes estándares (Interfaz USB, interfaz SCSI, etc.) que establecen especificaciones técnicas concretas (características comunes), con lo que la interconexión sólo es posible utilizando la misma interfaz en origen y destino. Así también, una interfaz puede ser definida como un intérprete de condiciones externas al sistema, a través de transductores y otros dispositivos, que permite una comunicación con actores externos, como personas u otros sistemas, a través de un protocolo común a ambos. Una interfaz es una Conexión física y funcional entre dos aparatos o sistemas independientes.
La interfaz de E/S es requerida cuando los dispositivos son ejecutados por el procesador. La interfaz debe ser necesariamente lógica para interpretar la dirección de los dispositivos generados por el procesador. El Handshaking deberá ser implementado por la interfaz usando los comandos adecuados (BUSY, READY, WAIT…), y el procesador puede comunicarse con el dispositivo de E/S a través de la interfaz. Si se intercambian diferentes formatos de datos, la interfaz debe ser capaz de convertir datos en serie a paralelo y viceversa. Los dispositivos de E/S se comunican por interrupciones con el procesador, si una interrupción es recibida, el procesador la atenderá con la rutina de interrupción correspondiente a dicha interrupción.
Un ordenador que usa E/S mapeados en memoria por lectura y escritura accede al hardware a través de la posición de memoria especifica, usando el mismo lenguaje ensamblador que el procesador usa para el acceso a memoria.
Implementación de interfaces a alto nivel
Los sistemas operativos y lenguajes de programación de alto nivel facilitan el uso separado de más conceptos y primitivas abstractas de E/S. Por Ejemplo: la mayoría de sistemas operativos proporcionan aplicaciones con el concepto de fichero. Los lenguajes de programación C y C++, y los sistemas operativos de la familia UNIX, tradicionalmente abstraen ficheros y dispositivos como streams, los cuales pueden ser leídos o escritos, o ambas cosas. La librería estándar de C proporciona funciones para la manipulación de streams para E/S.
Aplicaciones De La Interfaz (Controlador de periférico)
Actualmente se usan multitud de interfaces o controladores para las conexiones entre el procesador y los distintos periféricos (cada uno de estos últimos suele tener su propio controlador). En ocasiones se puede interconectar los periféricos con la memoria principal directamente sin pasar por el procesador para lo cual se utilizan dispositivos más avanzados como los DMA que son procesadores dedicados a dichas transferencias.

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6.1 Características funcionales Dispositivos de comunicación

 6.1 CARACTERISTICAS FUNCIONALES


El propósito principal de los medios de comunicación es, precisamente, comunicar, pero según su tipo de ideología pueden especializarse en; informar, educar, transmitir, entretener, formar opinión, enseñar, controlar, etc.
Positivas. Las características positivas de los medios de comunicación residen en que posibilitan que amplios contenidos de información lleguen a extendidos lugares del planeta en forma inmediata. Los medios de comunicación, de igual manera, hacen posible que muchas relaciones personales se mantengan unidas o, por lo menos, no desaparezcan por completo. Otro factor positivo se da en el ámbito económico: quien posea el uso de los medios puede generar un determinado tipo de consciencia sobre una especie de producto, es decir, puede generar su propia demanda, ya que los medios muchas veces cumplen la función de formadores de opinión. Entonces, visto desde el ámbito empresarial, es un aspecto ampliamente positivo al hacer posible el marketing y anuncios para el mundo.
Negativas. Las características negativas recaen en la manipulación de la información y el uso de la misma para intereses propios de un grupo específico. En muchos casos, tiende a formar estereotipos, seguidos por muchas personas gracias al alcance que adquiere el mensaje en su difusión (como sucede al generalizar personas o grupos).

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4.4 CeldasATM

 4.4 CELDAS ATM.

El Modo de Transferencia Asíncrona o Asynchronous Transfer Mode (ATM) es una tecnología de telecomunicación desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones.

DESCRIPCION DEL PROCESO ATM
Con esta tecnología, a fin de aprovechar al máximo la capacidad de los sistemas de transmisión, sean estos de cable o radioeléctricos, la información no es transmitida y conmutada a través decanales asignados en permanencia, sino en forma de cortos paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser enrutadas individualmente mediante el uso de los denominadoscanales virtuales y trayectos virtuales.

En la Figura 1 se ilustra la forma en que diferentes flujos de información, de características distintas en cuanto a velocidad y formato, son agrupados en el denominado Módulo ATM para ser transportados mediante grandes enlaces de transmisión a velocidades (bit rate) de 155 o 622 Mbit/s facilitados generalmente por sistemas SDH.

En el terminal transmisor, la información es escrita byte a byte en el campo de información de usuario de la celda y a continuación se le añade la cabecera.

En el extremo distante, el receptor extrae la información, también byte a byte, de las celdas entrantes y de acuerdo con la información de cabecera, la envía donde ésta le indique, pudiendo ser un equipo terminal u otro módulo CTM para ser encaminada a otro destino. En caso de haber más de un camino entre los puntos de origen y destino, no todas las celdas enviadas durante el tiempo de conexión de un usuario serán necesariamente encaminadas por la misma ruta, ya que en ATM todas las conexiones funcionan sobre una base virtual.

 

 4.4.1 FORMATOS DE LAS CELDAS ATM

Son estructuras de datos de 53 bytes compuestas por dos campos principales:
1.    Header, sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del canal, información para la detección de errores y si la célula es o no utilizada. Eventualmente puede contener también corrección de errores y un número de secuencia.
2.    Payload, tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y protocolos AAL que también son considerados como datos del usuario.
Dos de los conceptos más significativos del ATM, Canales Virtuales y Rutas Virtuales, están materializados en dos identificadores en el header de cada célula (VCI y VPI) ambos determinan el enrutamiento entre nodos. El estándar define el protocolo orientado a conexión que las transmite y dos tipos de formato de celda:
§  NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red) El cual se refiere a la conexión de Switches ATM en redes privadas
§  UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) este se refiere a la conexión de un Switch ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, siendo este último el más utilizado.
 

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4.3 Mensajes Store and Forward

 4.3 Mensajes: Store and Forward


Store and Forward o almacenamiento y retransmisión es una técnica empleada en telecomunicaciones en la que la información se envía a una estación intermedia, donde se mantiene y se envía en un momento posterior a su destino final o a otra estación intermedia. La estación intermedia, o nodo en una red contexto, verifica la integridad del mensaje antes de enviarlo.


Esta técnica se utiliza en redes con conectividad intermitente, especialmente en el desierto o entornos que requieren una alta movilidad. También puede ser preferible en situaciones en las que hay largos retrasos en la transmisión y las tasas de error variable y alta, o si una directa, de extremo a extremo de conexión no está disponible.

Esta técnica se origina en las redes tolerantes al retraso. No hay servicios en tiempo real que estén disponibles para estos tipos de redes.


Las redes Store and Forward precedieron al uso de las computadoras. El equipo de teletipo Punto-a-punto se utilizaba para enviar mensajes que se almacenaban en el extremo receptor en cinta de papel perforado en un centro de retransmisión.

Un operador humano en el centro quitaba la cinta mensaje de la máquina receptora, leía la información de direccionamiento, y luego la enviaba hacia su destino, el correspondiente saliente de punto a punto de enlace teletipo. Si el enlace de salida estaba en uso, el operador coloca el mensaje en cinta en una cola física, que generalmente consiste de un conjunto de clips o ganchos.



Un teletipo, TTY (acrónimo actual por la lengua original), télex o radioteletipo es un dispositivo telegráfico de transmisión de datos, ya obsoleto, utilizado durante el Siglo XX para enviar y recibir mensajes mecanografiados punto a punto a través de un canal de comunicación simple, a menudo un par de cables de telégrafo.


Las formas más modernas del equipo se fabricaron con componentes electrónicos, utilizando un monitor o pantalla en lugar de una impresora. El sistema todavía se utiliza para personas sordas o con serias discapacidades auditivas, a fin de poner por escrito comunicaciones telefónicas

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4.2 Paquetes X.25 Frame Relay

 4.2 PAQUETES X.25

Es el protocolo más utilizado. Se usa en conmutación de paquetes, sobre todo en RDSI.

Este protocolo especifica funciones de tres capas del modelo OSI: capa física, capa de enlace y capa de paquetes.

El terminal de usuario es llamado DTE, el nodo de conmutación de paquetes es llamado DCE La capa de paquetes utiliza servicios de circuitos virtuales externos.


4.2.1 Servicio de circuito virtual


Este sistema ofrece dos tipos de circuitos virtuales externos: llamadas virtuales y circuitos virtuales permanentes. En el primer caso, se requiere establecimiento de conexión o llamada inicial, mientras que en el segundo no .


4.2.2 Formato de paquete


Cada paquete contiene cierta información de control, como por ejemplo el número de circuito virtual. Además de paquetes de datos, se transfieren paquetes de control en los que figura el número de circuito virtual además del tipo de información de control.


Existen prioridades en los envíos de paquetes. Existen paquetes de reinicio de circuitos cuando hay un error, de reinicio de todo el sistema y de ruptura de conexión.

4.2.3. Multiplexación


Se permite la conexión de miles de circuitos virtuales, además de full-duplex. Hay varios tipos de circuitos virtuales, fijos, de llamadas entrantes a la red, de llamadas salientes , etc...


4.2.4. Control de flujo


Se usa protocolo de ventana deslizante.


4.2.5. Secuencias de paquetes


Se permite el envío de bloques grandes de datos. Esto lo hace dividiendo los datos en paquetes de dos tipos, los grandes con el tamaño máximo permitido y paquetes de restos de un tamaño menor al permitido

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3.1.2 Modulación en frecuencia

Modulación en Frecuencia

La frecuencia portadora cambia de acuerdo al signo y a la amplitud de la señal moduladora. La amplitud de la portadora no es afectada (mantiene la misma amplitud de la señal moduladora).

Señal Modulada en Frecuencia (FM).

La señal modulada muestra una variación (modulación en frecuencia de la señal portadora – La amplitud de la portadora no se modifica).

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3.1.1 Modulación en amplitud

Modulación en Amplitud

La frecuencia portadora varía su AMPLITUD, de acuerdo a las variaciones en amplitud de la señal moduladora. Lo anterior da como resultado (en la salida del modulador) una señal modulada en amplitud, ver figura.

Señal Modulada en Amplitud (AM).
(La señal modulada muestra variaciones en amplitud de la frecuencia portadora, de acuerdo a la amplitud de la señal moduladora)

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3.1 Técnicas de modulación analógica

3.1 Técnicas de modulación analógica.

Modulación

Es el proceso de modificar una señal de alta frecuencia de acuerdo a una señal de señal de frecuencia baja., Con el objeto de transmitir datos (texto, voz, audio, video). Estas dos señales pasan a través de un dispositivo modulador, resultando en una señal combinada.

La señal de frecuencia baja (7khz-30 kHz) recibe el nombre de señal pasa banda o señal moduladora, la señal de alta frecuencia (3- 30 GHZ), recibe el nombre de frecuencia portadora o simplemente portadora. La señal resultante, después de pasar por el modulador recibe el nombre de señal modulada.

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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 modulo 8, del 0 al 7), se podrán enviar hasta siete tramas sin esperar acuse de recibo y sin que el protocolo falle (tamaño de ventana  = 2k-1). Si el número de secuencia es de 7 bits (modulo 128, del 0 al 127) se podrán enviar hasta 127 tramas si es que el buffer del receptor tiene capacidad para ellas. Normalmente, si el tamaño no es prefijado por el protocolo, en el establecimiento del enlace el emisor y receptor negociarán el tamaño de la ventana atendiendo a las características del elemento que ofrece menos prestaciones.

CONTROL POR HARDWARE

Consiste en utilizar líneas dispuestas para ese fin como las que tiene la conexión RS-232-C. Este método de control del flujo de transmisión utiliza líneas del puerto serie para parar o reanudar el flujo de datos y por tanto el cable de comunicaciones, además de las tres líneas fundamentales de la conexión serie: emisión, recepción y masa, ha de llevar algún hilo más para transmitir las señales de control.
En el caso más sencillo de que la comunicación sea en un solo sentido, por ejemplo con una impresora, bastaría con la utilización de una línea más. Esta línea la gobernaría la impresora y su misión sería  la de un semáforo. Por ejemplo, utilizando los niveles eléctricos reales que usa la norma serie RS-232-C, si esta línea está a una tensión positiva de 15 V. (0 lógico) indicaría que la impresora está en condiciones de recibir datos, y si por el contrario está a -15 V. (1 lógico) indicaría que no se le deben enviar más datos por el momento. 
Si la comunicación es en ambos sentidos, entonces necesitaríamos al menos dos líneas de control, una que actuaría de semáforo en un sentido y la otra en el otro. Las líneas se han de elegir que vayan de una salida a una entrada, para que la lectura sea válida y además se debe tratar de utilizar las que la norma RS-232-C recomienda para este fin.

 CONTROL POR SOFTWARE

La otra forma de control del flujo consiste en enviar a través de la línea de comunicación caracteres de control o información en las tramas que indican al otro dispositivo el estado del receptor. La utilización de un control software de la transmisión permite una mayor versatilidad del protocolo de comunicaciones y por otra parte se tiene mayor independencia del medio físico utilizado. Así por ejemplo, con un  protocolo exclusivamente hardware sería bastante difícil hacer una comunicación vía telefónica, ya que las señales auxiliares de control se tendrían  que emular de alguna manera.
 Las formas más sencillas de control de flujo por software son el empleo de un protocolo como el XON/XOFF que se verá más adelante o como la espera de confirmación antes del envío mediante un ACK o similar como se indicaba en el ejemplo del protocolo de parada y espera.

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2.3.3 Verificación de redundancia cíclica

2.3.3 VERIFICACION DE REDUNDANCIA CICLICA.

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.

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2.3.1 Verificación de redundancia vertical

4.5.1  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 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 deunos 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 tieneun 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 corrupciónen la transmisión.
fl1110111011011110111001001101100011001001
El receptor cuenta los unos en cada carácter y obtiene números pares (6, 6, 4, 4, 4). Acep-taría 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 cualquiera 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. Estomismo es cierto para cualquier número de errores pares.

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2.3.2 Verificación de redundancia longitudinal

2.3.2 VERIFICACION DE REDUNDANCIA LONGITUDINAL (LRC)

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)

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2.3 METODOS PARA LA DETECCION Y CORRECCION DE ERRORES

2.3   METODOS PARA LA DETECCION Y CORRECCION 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:

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2.2 No guiados Radiofrecuencia, microondas satélite e infrarrojo

 MEDIOS DE TRANSMISION NO GUIADOS

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 aun no sabes que medio de transmisión usar o peor a un no sabes cuando 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 mas 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 practico 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 si, 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.
·       Esta 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 mas 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).

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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.

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