unidad 2 medios de transmisión y sus características

2.1 guiados par trenzado, coaxial y fibra óptica.

Par trenzado

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 repetidores, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, la facilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de nivel de enlace.

El par trenzado consiste en hilos de cobre aislados por una cubierta plástica y torzonada.
 
Debido a que puede haber acoples entre pares, estos se trenza con pasos diferentes. La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética.


Este cable 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

El cable coaxial 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.

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.


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 de periféricos a corta distancia, etc...Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.

Fibra óptica

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.

2.2 No guiados radiofrecuencia, microondas, satélite e infrarojo.

La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional.

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.

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 más importantes y usados son los siguientes.

·        Radiofrecuencia.
·        Microondas.
·        Infrarrojo.


2.2.1 Radiofrecuencia

Se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, 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 ionizar 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.

2.2.2 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. 

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.

2.2.3 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 sí, o para conectar una estación base transmisora con un conjunto de receptores terrestres.

2.2.4 Infrarojo

Las señales infrarojas las podemos usar cuando la información que deseamos compartir no es muy pesada y está más 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).

2.3 Métodos para la detección y corrección de errores

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.

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.

Error de bit.

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.

2.3.1 Verificación de redundancia vertical

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.

Se está hablando únicamente de la verificación de paridad par, donde el número de unos 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.

2.3.2 Verificación de redundancia longitudinal

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.

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.

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.

2.3.3 Verificación de redundancia ciclica

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. 

2.4 control de flujos tipos asentimiento, ventajas deslizantes. por hardware o software, de lazo abierto o cerrado

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. 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

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 módulo 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 de 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 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.