Tema 1-transmision De Datos

TEMA 1 - TRANSMISIÓN DE DATOS. MEDIOS Y EQUIPOS 1 CIRCUITO DE TRANSMISIÓN DE DATOS ETD: Equipo Terminal de Datos. También llamado en inglés DTE o Data Terminal Equipment. Este término hace referencia a cualquier equipo que sea fuente o destino final de los datos. También es misión del ETD el controlar la comunicación. Un ordenador puede ser un ETD.

ETCD: Equipo de terminación del circuito de datos. Llamado en inglés DCE o Data Communications Equipment. Este término hace referencia al equipo que se encarga de transformar las señales portadoras de la información procedentes del ETD en otras que sean susceptibles de ser enviadas hasta el ETD distante a través de los medios de comunicación existentes. Un módem es un ETCD LINEA: Se le da el nombre de línea a cualquier medio de transmisión que une los dos ETCD El término general de línea se le puede aplicar tanto a un simple cable como a un circuito de la red telefónica. ED: Enlace de datos. Se le aplica el término de enlace de datos al conjunto de medios que unen la fuente original y el destino final de los datos transmitidos. El enlace de datos está formado por los controladores de la comunicación (programas), el ETCD y la línea. CD: Circuito de datos. El circuito de datos lo forman los elementos necesarios para entregar en el ETD destino los datos emitidos por el ETD origen. EL CD se refiere al conjunto formado por los ETCD y la línea.

2 PARÁMETROS FÍSICOS 2.1 VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN Es el flujo máximo de bits que pueden transmitirse entre dos equipos de datos en un segundo:

n = numero estados diferentes 1  Vt = log 2 n bit / s t = tiempo del Intervalo significat ivo Mínimo t V = velocidad de transmisio n  t Distinguimos además entre la velocidad de transferencia de datos y la velocidad serie. (ver figura) Ejemplo - un módem es capaz de transmitir a 1200 bps, y el protocolo empleado añada 200 bits de control por cada 1000 de información. En tal cas o la velocidad de transferencia de datos es de 1000 y la velocidad serie es de 1000.

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2.2 CAPACIDAD DE TRANSMISIÓN En un medio analógico se emplea el denominado ANCHO DE BANDA que se define como la diferencia entre la frecuencia mayor y menor que es capaz de transmitirse por el medio. B ó W = fmax - f min (Hz) ancho de banda

En los medios digitales la capacidad de transmisión se mide en bits por segundo. Para relacionar un medio con otro existe la Ley de Shannon:

C = Capacidad Maxima (bps )  C = W log 2 (1 + S / R ) W = ancho de banda ( Hz ) S / R = relacion señal / ruido  Ejemplo: calcular la capacidad de transmisión de una línea telefónica cuya relación S/N = 1000 C = 3100·log 2 (1+1000) = 31000 bps

2.3 FORMAS DE LLEVAR A CABO LA COMUNICACIÓN

3 MODEMS Para el intercambio de datos a larga distancia uno de los medios de transmisión más utilizados es la Red Telefónica Básica (RTB), con una amplia cobertura y un coste bajo; puesto que ésta ha sido concebida para la transmisión de señales vocales -analógicas - y no de datos -digitales -, se hace necesario transformar las señales proporcionadas por los ordenadores o terminales con el fin de adaptarlas a las características de los circuitos telefónicos, que tienen un ancho de banda limitado. Esto se consigue mediante el empleo, en ambos extremos, de los módems, palabra derivada de las iniciales de MOdulador DEModulador.

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3.1 TÉCNICAS DE MODULACIÓN Consideremos la señal sinusoidal la portadora analógica de la señal digital moduladora: Asen( ωt +ϕ ) Siendo A la amplitud, ω la pulsación angular, y ϕel desfase inicial. Serán los parámetros de Amplitud, Frecuencia y Fase los que se podrán modificar al ritmo de variación de la moduladora.

La modulación en amplitud es la menos utilizada debido a su vulnerabilidad frente al ruido. La FSK contempla varias opciones normalizadas.

En cuanto a la modulación de fase por sí sola y para aumentar la velocidad de transmisión se emplea un tipo particular de modulación DPSK llamada modulación multifásica (MPSK, Multilevel Phase-Shift Keying). En la modulación MPSK, el tren de datos a transmitir es dividido en grupos de dos o tres bits consecutivos (dibits o tribits), codificándose cada uno de esos grupos como un solo salto de fase. Cuando los grupos son de dos bits, el sistema también recibe el nombre particular de modulación de fase cuaternaria (QPSK). Un ejemplo de modulación QPSK es aquella en la que si el dibit a transmitir se corresponde con el 00, se modula un desfase de 45º; si el dibit es 01, el desfase es de 135º; si el dibit es 10, el desfase es de 225º, y por último, si el dibit se corresponde con el 11, el desfase es de 315 º. La UIT-T (Unión Internacional de Telecomunicaciones) tiene normalizada una gran cantidad de módems que utilizan este sistema. Entre ellos, tenemos los módems V22, V26, V26bis, V27bis y ter y V29 con modulación multifásica de dibits, y el módem V27 con modulación multifásica de tribits.

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3.2 TÉCNICAS AVANZADAS DE MODULACIÓN Empleando técnicas simples de modulación no se consigue optimizar la línea telefónica. Para ella se utilizan otras más sofisticadas como son: -

Modulación en cuadratura (QM): basada en el empleo de dos portadoras desfasadas 90º. Dentro de este tipo podemos además: · QAM – modulación de amplitud en cuadratura: habiendo dos bits por portadora, es decir, 4 bits por baudio · QPM – modulación de fase en cuadratura: siendo también dos bits por portadora à 4 bits por baudio · QAPM ó AMPSK ó QAMPSK – modulación de amplitud y fase en cuadratura. Combina ambas

-

Modulaciones combinadas: por ejemplo la V29 propone emplear modulación en amplitud con modulación de fase. La portadora será de 1700Hz diferenciando 8 fases y 2 amplitudes para cada fase (16 bits por baudio)

3.3 VELOCIDAD DE MODULACIÓN Es el nº de señales por segundo que envía el módem. Cuando el bit coincide con la señal (modulaciones sencillas) entonces la velocidad de transmisión serie coincide con la velocidad de modulación. Sin embargo cuando la señal corresponde a un dibit o un tribit, las velocidades no coinciden.

3.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS MÓDEMS Estos dispositivos han experimentado una gran evolución desde que fueron creados. Con ánimo de estandarizar al máximo la fabricación y uso de módems, entidades como la UIT (CCITT) han establecido normas para cada grupo de dispositivos. A priori, los tres parámetros que definen el tipo de módem son: -

Velocidad de transmisión

-

Tipo de línea de transmisión

-

Tipo de modulación

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Es muy común referirse al módem por la serie “V” del CCITT a la que pertenece: -

V21: 300 bit/s en dúplex; prácticamente en desuso. Su principal ventaja es su rápida velocidad de establecimiento de la conexión.

-

V22: 1.200 / 600 bits/s en dúplex utilizada en los viejos portátiles.

-

V22bis: 2.400 / 1.200 / 600 bit/s en dúplex; aún utilizada por ser la máxima velocidad de algunos servicios que utilizan la red telefónica básica.

-

V.23: 1.200 bit/s 75 bit/s en dúplex; tiene su máximo interés en aplicaciones interactivas, tal como el videotex.

-

V26: 2.400 /1200, tanto en sus versiones bis o ter no ha sido un módem popular, debido al empleo del V22bis.

-

V.27ter: 4.800 / 2.400 bit/s en semídúplex, utilizada como fallback del V29, en caso de mala calidad de la línea, en las comunicaciones de FAX.

-

V.29: 9.600 bit/s en semidúplex, utilizada principalmente en las comunicaciones de FAX, Está previsto que sea reemplazada por la V.17 (14.400), aun no de uso común.

-

V.32: 9600 / 7200 /4800 bit/s en dúplex, consigue una velocidad muy alta sobre las líneas telefónicas. Ha sido muy popular, junto con el V.32bis.

-

V.32bis: 14.400 bit/s en dúplex, con bajada a 12.000 bit/s como back-up.

-

V.32 terbo: 19.200 en dúplex, no ratificado por el CCITT, extiende el rango del V32.bis en líneas digitales.

-

V.34: 28.800 bit/s en dúplex sobre líneas analógicas a 2 hilos. Es muy popular.

-

V.34 bis: Es una versión posterior del V34 que permite alcanzar hasta los 33.600 bít/s. Se está convirtiendo en el estándar para el acceso a Internet.

-

V.90: Es la última norma aparecida y funciona hasta 56 Kbit/s en sentido descendente y 33,6 kbit/s en sentido ascendente.

3.5 MÓDEMS INTELIGENTES La incorporación de µP y memorias a los módems ha permitido que se conviertan en equipos más eficaces y cómodos. Las características que incrementan estos módems son: -

Incorporación de un juego de comandos

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-

Capacidad de detección y corrección de errores

-

Compresión de datos

3.6 COMANDOS DEL MODEM Antiguamente para modificar las características del módem era necesario acceder a unos microinterruptores o puentes. Actualmente, los módem admiten unos comandos que desde el mismo programa de comunicaciones configura fácilmente el dispositivo (marcado de nº telefónico, formato de caracteres, velocidad de transmisión, nº de llamadas antes de descolgar, tiempo de espera,etc.) Los comandos más extendidos son los Hayes o AT (de la empresa Hayes Microcomputer) 3.6.1

DETECCIÓN Y CORRECCIÓN DE ERRORES

Si bien el propio software puede encargarse del control de errores, resulta mucho más interesante que sea el propio módem el que detecte y corrija errores. Por supuesto lo hará sobre el tramo que le corresponde (entre módems). Entre ordenador y módem apenas hay errores por lo que suele prescindirse de control de errores. Las técnicas utilizadas por los módems para la detección y corrección de error es muy variada, pero la metodología es común: 1.

Los datos transmitidos por el terminal, por el ordenador, al módem son empaquetados en bloques de caracteres.

2.

A cada uno de estos bloques se le aplica un algoritmo para generar uno o más caracteres de redundancia, que son añadidos al final del bloque para su transmisión.

3.

El módem receptor le aplica el mismo algoritmo a los bloques recibidos, teniendo que dar como resultado los mismos caracteres de redundancia. Si el resultado de la comparación es satisfactorio, el bloque se da por bueno y se envía al terminal; en caso contrario, se asume que el bloque contiene un error y se le indica al módem distante que retransmita el bloque erróneo.

Las diferentes técnicas empleadas para la detección y corrección de errores fue un inconveniente hasta que se estableció el CCITT como norma el protocolo MNP de Microcom. Fue la recomendación V.42 la que reconoció dicho estándar de hecho. Paulatinamente el protocolo MNP ha ido mejorando sus prestaciones y adaptándolas a la evolución de los módems. Así surgen protocolos MNP2, MNP3... MNP10. 3.6.2

COMPRESIÓN DE DATOS

Son técnicas que optimizan el envío de datos. Se basan en la aplicación de algoritmos que aplicados en origen y destino consiguen reducir el nº de bits enviados para una misma información. A diferencia de los métodos de detección y corrección de errores, para la compresión no ha habido un consenso y los diferentes fabricantes emplean diferentes protocolos. La UIT propone V.42bis sin considerar como método alternativo ninguno de Microcom. Esta última posee el MNP 5 y 7.

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4 SISTEMAS PÚBLICOS DE COMUNICACIONES

En la figura se representan los principales elementos que componen una red de telefonía básica. Apreciamos los terminales de usuario con los correspondientes bucles de abonado que se conectan a las centrales telefónicas locales donde se produce la conmutación de circuitos. Entre centrales locales y de transito diferenciamos los distintos medios de transmisión empleados entre ellos: coaxial, fibra óptica y radioenlaces. El bucle de abonado consiste en un par de cables que va entre el usuario y la central telefónica y el cableado utilizado se conoce como par trenzado. El par trenzado es el cableado más económico y el más utilizado en la actualidad. Se compone de dos conductores aislados independientemente y enrollados en forma de trenza. Este trenzado reduce de forma notable las interferencias y como suelen ir múltiples pares trenzados dentro del mismo encapsulado de plástico se utilizan longitudes de trenza distintas. Como características del Par trenzado aparte de su bajo coste queremos destacar: -

Permite transmitir señales eléctricas a distancias cortas hasta 1-5 Mhz.

-

Coste muy bajo frente a cable coaxial y fibra óptica (utilizados en cable módems).

-

Muy susceptible al ruido, que está siempre presente y a las interferencias de todo tipo.

-

Se necesitan amplificadores en la transmisión cada 5 ó 6 Km.

No es un cableado para transmisiones a larga distancia ya que se necesitan repetidores cada 5 ó 6 Km frente a cada 40 Km en el caso de la fibra óptica. Las frecuencias a las que permite trabajar son bajas frente a los otros medios, pero al estar muy extendido supone una clara ventaja económica frente a la fibra y al cable coaxial.

4.1 TRANSMISIÓN DE DATOS POR RTC VENTAJAS

INCONVENIENTES

- Fácil acceso

- Tiempos de conexión elevados

- Flexibilidad

- Velocidades bajas

- Economía

- Calidad de líneas variables

- Compartición de usos

- Costoso para grandes volúmenes de información

-

Comienzos analógicos y evoluciona hacia digital (nuevos servicios)

-

En cada comunicación el usuario dispone de un canal telefónico dedicado que no puede utilizar otro. Tiene un W = 3100Hz y podemos enviar voz, datos, fax, etc

-

Aplicaciones de comunicaciones de datos: o

Comunicar 2 PC’s

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o

Conectarse a un Host mediante emulación de terminal

o

Conectarse a un servicio videotex, correo electrónico, bases de datos, servicios on-line, etc.

4.2 TRANSMISIÓN DE CONMUTACIÓN DE PAQUETES -

Tecnología que trocea la información en bloques llamados paquetes

-

A cada paquete se le añade información adicional al comienzo (identificativos de terminal origen y destino entre otros) formato de cabecera

-

En España, la red pública de conmutación es Iberpac (antes RETD)

-

Gracias a la norma X.25 (UIT) existen redes de conmutación de paquetes conectadas entre sí en todo el mundo.

4.2.1

VENTAJAS

-

Evita saturaciones

-

Disminuye tiempos de establecimiento

-

Aumenta la velocidad máxima disponible

-

Con un único circuito físico atiende varias comunicaciones simultáneas.

4.2.2 4.2.2.1

TIPOS DE COMUNICACIONES EN CONMUTACIÓN DE PAQUETES CIRCUITO VIRTUAL CONMUTADO (CVC)

-

no existe camino fijo entre terminales

-

se utilizan los medios que dispone la red en cada momento

-

coexisten con otros paquetes de otras comunicaciones

4.2.2.2

CIRCUITO VIRTUAL PERMANENTE (CVP)

-

Solo existe un camino virtual entre dos terminales

-

Ese mismo camino puede ser utilizado por otros

4.2.2.3

DATAGRAMA

-

recoge y envía paquetes con independencia de otros paquetes que formen parte del mismo mensaje

-

Posiblemente no se reciban los paquetes en le mismo orden en que se enviaron

-

Es interesante (más barato) para mensajes cortos de un solo paquete y para quien pueda ordenar sus paquetes

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4.2.3

TIPOS DE ACCESO A CONMUTACIÓN DE PAQUETES

-

Contratando un acceso dedicado a velocidad y facilidades deseadas. Suelen utilizarlo grandes ordenadores (centros de cálculo, servidores de bases de datos o correos) que emplean protocolo X.25

-

A través de la RTC marcando determinados nº de teléfono

4.2.4

EQUIPOS

-

PAD: (Ensamblador – Desensamblador de Paquetes) para terminales de caracteres

-

MI (Multiplicador de Interface) para circuitos dedicados multipunto. Varios terminales en una única estancia utilizan una sola conexión a la red

-

Concentrador: si los terminales se encuentran distantes se forma un multipunto remoto

5 FRAME RELAY (Transmisión de tramas) -

Es una técnica simplificada de conmutación de paquetes.

-

Confía en la utilización de medios digitales de alta velocidad y baja tasa de errores.

-

Parte de las funciones de control de flujo y corrección de errores (propias de protocolos como X.25) pueden eliminarse de la red (se encargan los equipos terminales)

-

Requiere de Centros de Conmutación (Nodos) menos potentes y con menos capacidad de memoria que X.25.

6 CIRCUITOS PUNTO A PUNTO (circuitos dedicados o alquilados) Es un conjunto de medios que hacen posible la transmisión entre dos puntos determinados, de forma permanente y sin posibilidad de acceder a la red pública telefónica ni a ningún otro circuito. Está disponible las 24 horas del día y no precisa de marcación. Se suelen contratar a las compañías telefónicas que ceden su infraestructura para enlazar dos extremos con estas características. Interesante para comunicaciones con grandes volúmenes de información.

7 MULTIPLEXORES "FDM" "TDM" Y ESTADÍSTICOS Cuando realizamos una transmisión de datos entre dos puntos, hemos de disponer de un enlace que permita esta transferencia de información; normalmente consiste en un circuito telefónico y una pareja de módems. Lo primero que se plantea el usuario es conseguir el máximo rendimiento del enlace establecido, no solo aprovechando al máximo su capacidad, sino utilizándolo para realizar varias comunicaciones independientes, ahorrándose en este caso la contratación de nuevos circuitos, que no siempre es posible, sobre todo si nos encontramos en una zona aislada o de gran congestión de líneas.

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Estas funciones se pueden realizar mediante las técnicas de multiplexación, consistentes en compartir el canal de comunicaciones por varios dispositivos, consiguiendo así reducir el coste de líneas y de módems, aumentando su utilización, siendo imprescindible su transparencia para que no se vea alterada la información transmitida

7.1 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN EN FRECUENCIA (FDM) Esta técnica (FDM), por ser de tipo analógico, se desarrolló con anterioridad a la otra -a principios de los años 60-, encontrando su campo de aplicación y un gran desarrollo dentro de la telefonía y la radio, aunque poco a poco va cediendo terreno al multiplexado por división en el tiempo, que emplea una tecnología digital, y es por tanto más potente al poder hacer uso de ordenadores en su proceso. Las características básicas de esta multiplexación pueden resumirse en los siguientes puntos: -

Se divide el ancho de banda en canales paralelos.

-

La anchura de banda de cada subcanal es directamente proporcional a la velocidad.

-

Para evitar interferencias entre subcanales se utilizan bandas de guarda.

-

La capacidad del canal está limitada por el ancho de banda.

VENTAJAS

INCONVENIENTES

- Bajo coste

- Baja eficacia

- Posibilidad de conectarse en cascada

- Número limitado de canales

- Poder realizar full-duplex sobre 2 hilos

- Velocidad limitada en canal

- Llevar módem incorporado

- Ajustes periódicos para mantener sincronización

7.2 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN EN EL TIEMPO (TDM) Su característica básica, como ya se ha comentado, es que se emplea una técnica digital, y sólo por esta razón cabe pensar que son los adecuados para ser usados en transmisión de datos entre ordenadores y terminales, que se comunican mediante el envío de datos binarios (bits) Sus características básicas son: -

División del tiempo en intervalos.

-

Muestreo de las líneas.

-

Tiempos de guarda para evitar interferencias.

-

Recomendación de señales en el extremo remoto.

-

Necesidad del empleo de módems (hasta la implantación de la RDSI).

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7.3 MULTIPLEXACIÓN ESTADÍSTICA (STDM) Un caso particular de la multiplexación por división en el tiempo es el "Estadístico" o STDM, consistente en no asignar intervalos de tiempos fijos a cada canal -rígidamente-, sino en hacerlo en función del tráfico existente en cada momento en cada uno de ellos -inteligentemente Sus características, son: -

Tramos de longitud variable.

-

Muestreo de líneas en función de su actividad.

-

Intercala caracteres en los espacios vacíos.

-

Fuerte sincronización.

-

Control inteligente de la transmisión.

La principal ventaja derivada del uso de multiplexores estadísticos radica en el hecho de poder realizar una óptima utilización del enlace, ya que la asignación de tiempos a cada línea no es fija, sino que se hace en función de su actividad, pudiéndose así asignar los recursos disponibles, es decir, la capacidad en bit/s de la línea de enlace, de la mejor forma posible. En un multiplexor TDM a cada línea se le asigna una cierta velocidad, y por tanto una cierta ocupación del canal de enlace, fija independiente de que esté en servicio o no; este hecho nos impone una gran limitación, que no se da en los STDM, ya que en un principio a cada canal se le puede asignar la velocidad máxima, y sólo habrá que tener en cuenta los porcentajes medios de utilización para no sobrepasar el límite del canal del enlace. De cualquier forma estos equipos que son inteligentes, a la entrada de cada línea disponen de un buffer, en donde se almacenan temporalmente los datos verídicos, realizándose la regulación del flujo mediante procedimientos de control tales como XON/OFF o RTS/CTS. Su propia inteligencia les permite el control y recuperación de errores, pidiendo la retransmisión en caso de ser necesario. El control de flujo previene el desbordamiento (overflow) de los buffer cuando existe una actividad en los terminales superior a la prevista aunque no logran impedir en este caso la disminución en el redimiendo del multiplexor, que sí se verá afectado. La aplicación típica de este tipo de multiplexores estadísticos es la de aquella en que un grupo de usuarios, trabajando generalmente con un protocolo asíncrono, se conectan con otros o con el correspondiente Host; realizando una tarea de tipo interactivo, en la que el flujo de información puede ser muy diverso, pero manteniéndose dentro de unos valores preestablecidos; no son adecuados por tanto para aplicaciones tipo batch. Asimismo, presentan mayores ventajas cuanto mayor sea el número de líneas que controlan, pues de esta forma podemos acertar mejor en las previsiones. Debido a que son equipos inteligentes y basados en algún microordenador, son fuertemente dependientes del protocolo, y los de mayor utilización y por tanto de reducido coste, son aquellos que manejan líneas asíncronas, aunque el canal de enlace entre ellos casi siempre suele ser síncrono. Un caso particular de estos multiplexores es el llamado de forma genérica Multi-Pad para X.25.

8 MULTIPLEXORES DE ALTA VELOCIDAD En el primer rango de velocidad -hasta 20 kbit/s- el interface más extendido es el RS-232C o V24/28, siendo éste el que cuenta con mayor variedad de equipos. Hay que tener en cuenta que la velocidad típica de un terminal de usuario se encuentra comprendida entre 1.200 y 9.600 bit/s. En el segundo rango las velocidades más usuales son de 64 kbit/s hasta 2 Mbit/s, adecuadas para enlaces entre puntos con un tráfico alto. Estos equipos tendrán plena difusión cuando se implante definitivamente la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), pues ésta trabaja con enlaces "B" de 64 kbit/s; para el acceso básico (2B+D) y

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para el primario (30B+D) que son 2 Mbit/s. Para manejar estas velocidades se requieren equipos distintos de los que son válidos para el primer rango, siendo los más comunes los conocidos como multiplexores T1/E1, que describimos a continuación.

8.1 MULTIPLEXORES T1/E1 Este tipo de equipos, de uso bastante común en EEUU para la constitución de redes backbone y no tanto en Europa, son multiplexores TDM estadísticos, dotados de inteligencia suficiente para proporcionar una serie de funciones adicionales. Teniendo en consideración que una red constituida por este tipo de multiplexores, se asemeja bastante a las constituidas por líneas punto-a-punto, muchas de sus características serán semejantes. Al no existir "conmutación de red", el número de puertas que se necesitan es exactamente el mismo que si se utilizasen línea punto-a-punto (una por cada dispositivo asociado: FEP, Nodo X.25, PBX, etc.), pero la diferencia radica en que en este casi sí se da el establecimiento de rutas alternativas. Las llamadas se establecen en forma rápida y las velocidades que se soportan son altas, típicamente 1,544 Mbit/s (según la norma AT&T T 1.5 Service) en el caso de los T1 y 2,048 Mbit/s (norma G.734 del CCITT) en los E1, pudiendo llegar a varias decenas de Mbit/s. Son transparentes a los protocolos y permiten la simultaneidad de tráfico de voz, datos, vídeo, etc., lo que los hace muy adecuados para la constitución de redes backbone corporativas. Este tipo de multiplexores asignan ancho de banda bajo demanda, lo que los hace muy efectivos para el tratamiento de tráfico a ráfagas.

8.2 TÉCNICA DE MODULACIÓN 'MIC" En las redes telefónicas se hace uso de la técnica de multiplexación TDM, y para la codificación de la voz y su transformación en señal digital, capaz de ser transmitida por los circuitos digitales se utiliza la técnica MIC. Los canales de voz se muestrean mediante técnicas de Modulación por Impulsos Codificados (MIC) o en inglés PCM (Pulse Code Modulation) en intervalos de tiempo. Mediante ésta, la señal analógica, procedente de la voz, se muestrea con una cadencia de 8.000 veces por segundo según la teoría de Nyquist se necesita muestrear con el doble de ancho de banda del canal (4.000 Hz) para tener una reproducción fiel de la señal-; las muestras de amplitud obtenidas se cuantifican -asignación de un valor entre 1 y 128 o entre 1 y 256- lo que requiere palabras de 7 bits (27 = 128) o de 8 bits (28 = 256) respectivamente, con lo que la velocidad de transmisión necesaria será de 56 kbit/s o 64 kbit/s. En Europa, para la codificación de las señales se emplea la denominada Ley A, cuya característica definida por 13 segmentos para la cuantificación no uniforme en los sistemas MIC de 64 kbit/s, mientras que en Estados Unidos se utiliza la Ley µ, En Europa es habitual utilizar la señalización por canal común, constituyendo una trama MIC 32 palabras de 8 bits, utilizándose el bit 0 (canal 0) para la sincronización, y el 16 (canal 16) para la señalización, con lo cual quedan 30 posiciones libres -bits 1 al 15 y 17 al 31 - para la información. En este caso, sobre un canal de 2,048 Mbit/s tenemos 32 subcanales de 64 kbit/s, de los que se utilizan 30 para transmitir información (voz digitalizada o datos), como sucede, por ejemplo, en el servicio Ibercom prestado a través de una red de conmutación de circuitos basada en las centrales digitales MD 110 de Ericsson.

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9 RDSI La Red Digital de Servicios Integrados o RDSI es la evolución de las redes telefónicas actuales. Originalmente, todo el sistema telefónico estaba compuesto por elementos analógicos, y la voz era transportada por las líneas telefónicas modulada como una forma de onda analógica. Posteriormente aparecieron las centrales digitales, que utilizan computadores y otros sistemas digitales. Estas son menos propensas a fallos que las centrales analógicas y permiten además controlar más líneas de usuarios y realizar las conexiones mucho más rápidamente. En estas centrales la voz se almacena y transmite como información digital, y es procesada por programas informáticos. A la vez que se desarrollan las centrales digitales, también se produce un cambio en la comunicación entre centrales, que también pasa a ser digital, lo que permite mejorar en gran medida la calidad de las comunicaciones. De esta forma, en la actualidad una comunicación por una línea telefónica convencional se realiza de forma analógica entre el equipo de un abonado y la central, pero de forma digital hasta llegar a la central donde está conectado el abonado destino. La RDSI supone el último avance: la comunicación digital entre el abonado y su central telefónica. Esto supone una comunicación digital de extremo a extremo que conlleva un gran número de ventajas.

9.1 Canales de transmisión RDSI La RDSI dispone de distintos tipos de canales para el envío de datos de voz e información y datos de control: los canales tipo B, tipo D y tipo H. •

Canal B. Los canales tipo B transmiten información a 64Kbps4, y se emplean para transportar cualquier tipo de información de los usuarios, bien sean datos de voz o datos informáticos. Estos canales no transportan información de control de la RDSI. Este tipo de canales sirve además como base para cualquier otro tipo de canales de datos de mayor capacidad, que se obtienen por combinación de canales tipo B.

La velocidad de 64Kbps permite enviar datos de voz con calidad telefónica. Considerando que el ancho de banda telefónico es de 4KHz, una señal de esta calidad tendrá componentes espectrales de 4KHz como máximo, y según el teorema de muestreo se requerirá enviar muestras a una frecuencia mínima de 2 · 4KHz = 8KHz = 8000 muestras por segundo, es decir, se enviará un dato de voz cada 125mseg. Si las muestras o datos de voz son de 8 bits, como es el caso de las líneas telefónicas digitales, se requieren canales de 8 · 8000 bps = 64Kbps . •

Canal D. Los canales tipo D se utilizan principalmente para enviar información de control de la RDSI, como es el caso de los datos necesarios para establecer una llamada o para colgar. Por ello también se conoce un canal D como "canal de señalización". Los canales D también pueden transportar datos cuando no se utilizan para control. Estos canales trabajan a 16Kbps o 64kbps según el tipo de servicio contratado.

•

Canales H. Combinando varios canales B se obtienen canales tipo H, que también son canales para transportar solo datos de usuario, pero a velocidades mucho mayores. Por ello se emplean para información como audio de alta calidad o vídeo. Hay varios tipos de canales H: o

Canales H0, que trabajan a 384Kbps (6 canales B).

o

Canales H10, que trabajan a 1472Kbps (23 canales B).

o

Canales H11, que trabajan a 1536Kbps (24 canales B).

o

Canales H12, que trabajan a 1920Kbps (30 canales B).

9.2 Tipos de servicio o modos de acceso RDSI. Un usuario puede contratar dos tipos de servicio diferentes con el proveedor telefónico según sus necesidades. Cada tipo de servicio proporciona una serie de canales : •

Acceso básico o BRI (Basic Rate Interface). Proporciona dos canales B y un canal D de 16Kbps multiplexados a través de la línea telefónica. De esta forma se dispone de una velocidad total de 144Kbps. Es el tipo de servicio que encaja en las necesidades de usuarios individuales.

•

Acceso primario o PRI (Primary Rate Interface). En EE.UU. suele tener 23 canales tipo B y un canal D de 64Kbps, alcanzando una velocidad global de 1536Kbps. En Europa el PRI consiste de 30 canales B y y un canal D de 64Kbps, alcanzando una velocidad global de 1984Kbps. En el segundo caso, los canales B también pueden estar agrupados como 5 canales H0 o un canal H12. Este TRANSMISIÓN DE DATOS 13

servicio lo contratan entidades con gran demanda, y una línea telefónica de este tipo suele estar conectada a una centralita local.

10 ADSL Cuando hoy se habla de velocidades de acceso a Internet entorno a Mbits/s parece mentira que en 1975 se creyera que 20Kbits/s sería la máxima velocidad de transmisión posible sobre líneas telefónicas.

10.1 Características ADSL forma parte de una nueva familia de tecnologías, denominadas xDSL, diseñadas para ofrecer servicios de banda ancha y permitir por sus características, una adopción muy rápida y con un coste muy inferior a otras soluciones con las que compiten. El término ADSL significa “Línea de abonado digital asimétrica” (Asymetric Digital Suscriber Line) y es uno de los estándares que forman parte de la familia xDSL. Esta familia de tecnologías ofrece unos beneficios inmensos tanto para el usuario como para el operador de telefonía. Ventajas: -

Permite velocidades teóricas de hasta 15Mbps (ADSL) en el canal descendente (download) que supera en más de 200 veces el ancho de banda que proporciona un módem de 56 Kbits/s.

-

Ofrece integración de los servicios voz y datos y permite conversaciones telefónicas y de datos al mismo tiempo. Esto es posible porque se utilizan zonas distintas del espectro de frecuencia.

-

Es una tecnología que aprovecha la infraestructura existente de cableado para telefonía básica por lo que su coste para el operador telefónico es mínimo. Por el contrario, el cablear con fibra óptica y crear una nueva red de telecomunicaciones implica un gasto astronómico.

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El hardware necesario para implementar una línea ADSL es relativamente sencillo y barato. En cuanto al usuario, sólo hace falta un módem ADSL que suele ser una tarjeta PCI si es interno mientras que si es externo se conecta al PC mediante una tarjeta de red. También se suele necesitar un splitter (separador) que separa entre voz y datos. Por parte del operador de telefonía las modificaciones tampoco implican cambios radicales.

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Los estándares xDSL prometen evolucionar muy rápidamente de acuerdo con el aumento de tráfico y ya se está hablando de VDSL que ofrecería hasta 52Mbps de download.

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Existen una serie de restricciones que debe cumplir la línea entre abonado y el operador de telefonía para poder acceder a ADSL pero se calcula que aproximadamente un 85-90% de todos los usuarios se pueden beneficiar de está tecnología.

10.2 Funcionamiento La filosofía que se encuentra detrás de ADSL consiste en optimizar y restringir estos dos parámetros. Si se reduce lo suficiente la distancia de transmisión y se emplean técnicas de transmisión más elaboradas podremos dis poner de una mayor velocidad de transmisión.

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Uno de los requisitos para poder contratar una línea de ADSL es estar a menos de aproximadamente 5 Km de la central telefónica. Limitando la distancia reducimos de forma notable las pérdidas que sufrirá la información al transmitirse. Esto nos permite elevar de forma notable la frecuencia de trabajo que se traduce directamente en un aumento de la velocidad de transmisión. En el gráfico se comprueba que reduciendo la distancia entre el usuario y la central telefónica se pueden conseguir velocidades increíbles:

Los modos de transmisión pueden ser: -

Simplex: sólo en una dirección

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Half-duplex: es bidireccional pero sólo uno de los extremos puede enviar información en un instante dado.

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Full-duplex: bidireccional, ambos extremos pueden transmitir a la vez.

El término de transmisión asimétrica o simétrica se refiere al hecho de si se dispone de la misma velocidad en bajada y subida. Si estas dos velocidades son distintas el modo es asimétrico (ADSL), en caso contrario se habla de modo de transmisión simétrico (RDSI)

10.3 Funcionamiento Avanzado La frecuencia representa las veces que algo se repite en un intervalo de tiempo y es la inversa del tiempo. Al conocer esta relación esto nos permite convertir un gráfica en función del tiempo en una gráfica en función de la frecuencia. Esta representación en frecuencia recibe el nombre de espectro de frecuencia. Si el intervalo TRANSMISIÓN DE DATOS 15

de tiempo considerado es el segundo, la frecuencia se mide en Hz. En comunicaciones, la norma habitual es hablar de frecuencias y no de tiempos. Por ejemplo, el teléfono de casa transmite entre 300Hz y 3400Hz. Esto es también el intervalo usado por los módems convencionales.

¿Pero qué ocurre en el caso de ADSL? Como hemos limitado la distancia, en ADSL se utilizan frecuencias hasta 1 MHz e incluso superiores. La velocidad de transmisión aumenta con un aumento de frecuencia por lo que como aquí el aumento de frecuencia es de alrededor de 300 veces más, la mejora tiene que ser muy notable. La zona de más a la izquierda se reserva para telefonía básica y esto es lo que permite separar entre voz y datos, mientras que con un módem convencional se utiliza la misma zona. El splitter no es más que un filtro que separa estas dos regiones. Como se puede observar en la imagen, se reservan frecuencias hasta los 25kHz y no hasta los 3,4Khz como medida de protección frente a interferencias.

300 - 3400

24K

150K

Las mejoras que introduce ADSL no acaban aquí sino que se implementan técnicas inteligentes para poder optimizar al máximo la velocidad. Las pérdidas aumentan con la frecuencia por lo que no es lo mismo transmitir a 250 Khz que a 1 Mhz. Por esta razón ADSL utiliza una técnica llamada DMT (Multi-tono discreto) que divide el ancho de banda utilizado en sub-canales. En ADSL se suelen utilizar 256 sub-canales que son resultado de dividir el ancho de banda disponible, 1 Mhz, en sub-canales de 4 Khz. En el proceso de iniciación el Módem DMT testea cada sub-canal para determinar la calidad de transmisión y posteriormente de acuerdo con los resultados enviará más o menos datos a través de él.

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En teoría cada canal puede transportar hasta 60 Kbits/s por lo que multiplicando esta cifra por los 256 canales obtendríamos 15,36 Mbits/s pero en la práctica esto se reduce a 1,5-9 Mbits/s por la existencia de ruido e interferencia en las líneas. La asignación variable de información según la calidad de transmisión que realiza DMT es algo muy necesario.

10.4 ADSL xDSL: Horizontes Futuros Internet está en todas partes y los que no estén en Internet simplemente no estarán. La nueva economía es una realidad y ya no hay vuelta atrás. Las exigencias de velocidad también han crecido de forma astronómica. El foco de atención ya no se centra en conectarse a la red sino en conseguir una experiencia de conexión más placentera. Un módem convencional simplemente no puede satisfacer las demandas actuales. Bajarse una canción en mp3, un antivirus, una actualización o unos controladores nuevos es una prueba de paciencia y no hablemos de demos o programas en versión de evaluación o shareware. ADSL

HDSL

Bits/s (bajada) (subida) 1,5-9 Mbits/s 16-640 Kbits/s 1,544-2,048 Mbits/s

SDSL

VDSL

1,544-2,048 Mbits/s

13-52 Mbits/s 1,5-2,3 Mbits/s

Modo

Asimétrica

Simétrica

Simétrica

Asimétrica

Distancia a la Central

3,7 – 5,5 km

3,7 km

3 km

1,4 km

Medio

1 Línea telefónica

2 Líneas telefónicas

1 Línea telefónica

1 Línea telefónica

Detalle de Interés

Utiliza DMT

Frecuencia Superior

Desde 1 Mhz Hasta 5 Mhz

Utiliza DMT 196 Khz

196 Khz

10 Mhz

HDSL y SDSL no se diseñaron en un principio para el uso de particulares sino para remplazar las jerarquías de líneas telefónicas como T1. El interés de ADSL y VDSL para el usuario doméstico es mucho mayor tanto por las velocidades que se manejan como por el alcance que se ofrece en el caso del ADSL. VDSL es un estándar todavía muy poco maduro y mucho más joven que ADSL. En la práctica se creía que para conseguir velocidades entorno a 50 Mbits/s en VDSL la distancia se debe reducir de los 1,4 Km hasta los 0,8 – 1,2 Km.

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