CONCEPTOS BASICOS DE COMUNICACION DE DATOS

CAPITULO 1.

CONCEPTOS BSICOS DE COMUNICACIN DE DATOS

CONCEPTOS INTRODUCTORIOS A LAS REDES DE INFORMACIN

1.1. CONCEPTOS BSICOS DE COMUNICACIN DE DATOS

BIT: es la unidad ms pequea de informacin y la unidad base en comunicaciones.

BYTE: conjunto de bits continuos mnimos que hacen posible, un direccionamiento de informacin en un sistema computarizado. Est formado por 8 bits.

Cdigos: acuerdo previo sobre un conjunto de significados que definen una serie de smbolos y caracteres. Toda combinacin de bits representa un carcter dentro de la tabla de cdigos. las tablas de cdigos ms reconocidas son las del cdigo ASCII y la del cdigo EBCDIC.

Comunicacin de Datos. Proceso de comunicar informacin en forma binaria entre dos o ms puntos. Requiere cuatro elementos bsicos: emisor, receptor, mensaje y medio.

DCE (Data Communications Equipment): equipos de conversin entre el DTE y el canal de transmisin, es decir, los equipos a travs de los cuales conectamos los DTE a las lneas de comunicacin.

DTE (Data Terminal Equipment): equipos que son la fuente y destino de los datos. Comprenden equipos de computacin (Host, Microcomputadores y Terminales).

Hilos de Transmisin: en comunicaciones telefnicas se utiliza con frecuencia el termino "pares" para describir el circuito que compone un canal. Uno de los hilos del par sirve para transmitir o recibir los datos, y el otro es la lnea de retorno elctrico.

Interfaces: conexin que permite la comunicacin entre dos o ms dispositivos.

LAN (Local Area NetWork): son de cobertura pequea , velocidades de transmisin muy elevadas , utilizan redes de difusin en vez de conmutacin , no hay nodos intermedios .

Lnea de Comunicacin: medios fsicos para conectar una posicin con otra con el propsito de transmitir y recibir datos.

Lneas de Comunicacin Conmutadas: lneas que requieren de marcar un cdigo para establecer comunicacin con el otro extremo de la conexin.

Lneas de Comunicacin Dedicadas: lneas de comunicacin que mantienen una permanente conexin entre dos o ms puntos. Estas pueden ser de dos o cuatro hilos.

Lneas de Comunicacin Digitales: en este tipo de lnea, los bits son transmitidos en forma de seales digitales. Cada bit se representa por una variacin de voltaje y esta se realiza mediante codificacin digital en la cual los cdigos ms empleados son:

Lneas de Comunicacin Punto a Punto: enlazan dos DTE.

Lneas de Comunicacin Multipunto: enlazan tres o ms DTE.

Medios de Transmisin Areos: basados en seales radio-elctricas (utilizan la atmsfera como medio de transmisin), en seales de rayos lser o rayos infrarrojos.

Medios de Transmisin Slidos: principalmente el cobre en par trenzado o cable coaxial y la fibra ptica.

Modem: dispositivo que convierte la seal digital en seal analgica y viceversa para posibilitar que el mensaje enviado por un DTE pueda llegar a otro(s) DTE's a travs de lneas anlogas. Los modems podemos seleccionarlos de acuerdo a: a) La velocidad de transmisin; b) El tipo de lnea que utiliza: dedicada, conmutada o ambas; c) La modulacin que emplea; d) Las posibilidades de compresin de datos para transmisin; e) La modalidad de trabajo: punto a punto o Multipunto; f) Si se instala interno o externo al equipo DTE.

Modulacin: proceso de manipular de manera controlada las propiedades de una seal portadora para que contenga la informacin que se va a transmitir

Paquete : fracciones de un mensaje de tamao predefinido, donde cada fraccin o paquete contiene informacin de procedencia y de destino, as como informacin requerida para el reensamblado del mensaje.

Paridad: tcnica que consiste en la adicin de un bit a un carcter o a un bloque de caracteres para forzar al conjunto de unos (1) a ser par o impar. Se utiliza para el chequeo de errores en la validacin de los datos. El bit de paridad ser cero (0=SPACE) o uno (1=MARK).

Trama : tira de bits con un formato predefinido usado en protocolos orientados a bit.

WAN (Wide Area NetWork): red de gran cobertura en la cual pueden transmitirse datos a larga distancia, interconectando facilidades de comunicacin entre diferentes localidades de un pas. En estas redes por lo general se ven implicadas las compaas telefnicas.

1.2. TRANSMISIN DE DATOSTransmisin Asincrona: cada byte de datos incluye seales de arranque y parada al principio y al final. La misin de estas seales consiste en a) Avisar al receptor de que est llegando un dato; b) Darle suficiente tiempo al receptor de realizar funciones de sincronismo antes de que llegue el siguiente byte.

Transmisin en Paralelo: los bits se transmiten en grupo sobre varias lneas al mismo tiempo. Es utilizada dentro del computador.

Transmisin en Serie: los bits se transmiten de uno a uno sobre una lnea nica. Se utiliza para transmitir a larga distancia.

Transmisin Full-Duplex: la transmisin de los datos se produce en ambos sentidos al mismo tiempo. un extremo que esta recibiendo datos puede, al mismo tiempo, estar transmitiendo otros datos.

Transmisin Half-Duplex: la transmisin de los datos se produce en ambos sentidos pero alternativamente, en un solo sentido a la vez. Si se est recibiendo datos no se puede transmitir.

Transmisin Simplex: la transmisin de datos se produce en un solo sentido. siempre existen un nodo emisor y un nodo receptor que no cambian sus funciones.

Transmisin Sncrona: se utilizan canales separados de reloj que administran la recepcin y transmisin de los datos. Al inicio de cada transmisin se emplean unas seales preliminares llamadas: a) bytes de sincronizacin en los protocolos orientados a byte; b) flags en los protocolos orientados a bit.

1.3. PERTURBACIONES EN LA TRANSMISIN

Atenuacin: La energa de una seal decae con la distancia , por lo que hay que asegurarse que llegue con la suficiente energa como para ser captada por la circuitera del receptor y adems , el ruido debe ser sensiblemente menor que la seal original ( para mantener la energa de la seal se utilizan amplificadores o repetidores ) .

Distorsin de retardo: debido a que en medios guiados, la velocidad de propagacin de una seal vara con la frecuencia, hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma seal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia de la seal llegan en instantes diferentes al receptor. Para atenuar este problema se usan tcnicas de ecualizacin.

Ruido: toda aquella seal que se inserta entre el emisor y el receptor de una seal dada. Hay diferentes tipos de ruido: a) ruido trmico; b) ruido de intermodulacin; c) diafona; d) ruido impulsivo.

1.4. ARQUITECTURA DE NIVELES. MODELOS IEEE.

El modelo desarrollado por IEEE, tambin conocido como el proyecto 802, fue orientado a las redes locales. Este estndar esta de acuerdo, en general con el modelo ISO, difieren principalmente en el nivel de enlace de datos. Para IEEE este nivel est dividido en dos subniveles:

MAC (Medium Access Control): subnivel inferior, provee el acceso compartido de las tarjetas de red al medio fsico, es decir, define la forma en que se va a acceder al medio fsico empleado en la red para el intercambio de datos.

LLC (Logical Link Control): subnivel superior, maneja la comunicacin de enlace de datos y define el uso de puntos de interfaz lgico, llamado SAP (Service Access Points) de manera que otros computadores puedan emplear el mismo formato para la comunicacin con los niveles superiores independientemente del MAC empleado.

1.5. TIPOS DE MODULACIN

Modulacin de Frecuencia (FSK, Frequency Shift Keying): se utiliza en los modems de baja velocidad. Se emplea separando el ancho de banda total en dos bandas, los modems pueden transmitir y recibir datos por el mismo canal simultneamente. El mdem que llama se pone en el modo de llamada y el mdem que responde pasa al modo de respuesta gracias a un conmutador que hay en cada mdem.

Modulacin de Amplitud (ASK, Amplitud Shift Keying): no se utiliza en solitario en comunicaciones de datos porque es muy sensible a interferencias de ruido elctrico que pueden provocar errores en los datos recibidos.

Modulacin de Fase (PSK, Phase Shift Keying )): se codifican los valores binarios como cambios de fase de la seal portadora.

Modulacin Diferencial de Fase (DPSK, Diferential Phase Shift Keying): consiste en una variacin de PSK donde se toma el ngulo de fase del intervalo anterior como referencia para medir la fase de cualquier intervalo de seal.

Modulacin de Amplitud de Cuadratura (QAM, Quadrature Amplitude Modulation): se emplea en los modems ms rpidos. Consiste en una combinacin de PSK y ASK, es decir, se van a combinar las variaciones de amplitud en referencia al momento de fase en que ocurren con lo cual vamos a poder incluir ms bits en los mismos hertz.

1.6. COMPRESIN DE DATOS Y CONTROL DE ERRORES

MNP (Microcom Network Protocol): bajo estas siglas se agrupan un conjunto de protocolos que soportan interaccin con aplicaciones de transferencia de datos. Esta dividido en las clases siguientes:

Clase 2: provee mecanismo de control de errores para transmisiones asincrnicas a 2400 bps con protocolos orientados a byte, la eficiencia anda por el 84%.

Clase 3: permite al mdem aceptar datos en formato asincrnico y transmitirlos en modalidad sincrnica. La ventaja de este servicio es que limitan los bits de start y stop consiguiendo as un rendimiento de un 108%.

Clase 4: este servicio provee un ensamblamiento de paquetes adaptables. Posee un rendimiento de un 120%.

Clase 5: este servicio provee compresin de datos, negociacin y duplexacin, tcnica que consiste en que los modems se conectan a la menor velocidad, para luego comenzar a negociar el uso de velocidades superiores.

1.7. ALGORITMOS DE COMPRESIN MAS USADOS

Codificacin Huffman: este algoritmo crea una tabla que codifica a los caracteres con longitud de bits variables, los ms empleados en 4 bits y los menos empleados empiezan con 5 llegando hasta a 11 bits.

Codificacin Run-Length: se identifican secuencias repetitivas de al menos tres caracteres, envindose al carcter seguido del nmero que indica la cantidad de veces que debe ser repetido ese carcter.

V.42/V.42 Bits: estos son los estndares de correccin de errores y compresin de datos respectivamente sugeridos por CCITT.

1.8. CONCENTRADORES

Concentradores Anlogos (Bridges): son dispositivos que permiten la comunicacin entre un mdem, conectado a un puerto de una computadora y varios modems conectados a DTE's en aplicaciones que usan protocolos de sondeo/seleccin. Con este tipo de concentrador, podemos bajar los costos de las lneas de comunicacin. El concentrador anlogo es el encargado de crear un equilibrio elctrico entre los distintos enlaces.

Concentradores Digitales: tambin llamados Port-Sharing Devices, permiten que varios DTE's compartan un mdem o un puerto de computador en aplicaciones que usan protocolos de sondeo/seleccin. Con este tipo de concentrador podemos ahorrar, dependiendo de como lo conectemos, puertos de un procesador de comunicaciones, host o modems requeridos para una conexin.

1.9. MULTIPLEXORES

Multiplexor: dispositivos que permite la combinacin de varios canales de datos en un circuito fsico.

Multiplexor por Divisin de Frecuencia: divide el ancho de banda de una lnea entre varios canales, donde cada canal ocupa una parte del ancho de banda de frecuencia total.

Multiplexor por Divisin de Tiempo: aqu cada canal tiene asignado un periodo o ranura de tiempo en el canal principal y las distintas ranuras de tiempo estn repartidas por igual en todos los canales. Tiene la desventaja de que en caso de que un canal no sea usado, esa ranura de tiempo no se aprovecha por los otros canales, envindose en vez de datos bits de relleno.

Multiplexor por Divisin de Tiempo Estadsticos: no le ofrece ranuras de tiempo a los canales inactivos y adems podemos asignar prioridades a los canales.

1.10. SISTEMAS DISTRIBUIDOS O CENTRALIZADOS

En los entornos con grandes computadoras y minicomputadoras, el procesamiento y la memoria se encuentran centralizados. Hay varias razones para ello, incluyendo el costo, la seguridad y la gestin. La computadora central se convierte en el ncleo de la organizacin de proceso de datos, habiendo un equipo de profesionales que tienen como nica tarea el trabajar y administrar el sistema. Los terminales conectados al ordenador central permiten que otros usuarios puedan compartir las posibilidades de clculo y la memoria de las computadoras centrales.

En un sistema de proceso distribuido, la mayor parte de los procesos se lleva a cabo en la memoria individual de las computadoras personales, a las que denomina estaciones de trabajo. El servidor de archivos o sistema central se convierte en un lugar para almacenar los archivos y para gestionar la red, adems de ser el lugar al que se conectan las impresoras y otros recursos compartidos.

1.11. CLASIFICACIN DE REDES

1.11.1. Segn la utilizacin por parte de los usuarios

Redes dedicadas o exclusivas. Son aquellas que por motivo de seguridad, velocidad o ausencia de otro tipo de red, conectan dos o ms puntos de forma exclusiva. Este tipo de red puede estructurarse en redes punto a punto o redes multipunto.

Redes compartidas. Son aquellas a las que se une un gran nmero de usuarios, compartiendo todas las necesidades de transmisin e incluso con transmisiones de otras naturalezas. Las redes ms usuales son las de conmutacin de paquetes y las de conmutacin de circuitos.

1.11.2. Segn los servicios que satisfacen a los usuarios

Redes para servicios bsicos de transmisin.- Se caracterizan por dar servicio sin alterar la informacin que transmiten. De este tipo son las redes dedicadas, la red telefnica y las redes de conmutacin de circuitos.

Redes para servicios de valor aadido.- Son aquellas que adems de realizar la transmisin de informacin, actan sobre ella de algn modo.

Pertenecen a este tipo de red: las redes que gestionan mensajera, transferencia electrnica de fondos, acceso a grandes bases de datos, videotex, teletex, etc.

1.11.3. Segn el servicio que se realice en torno a la empresa

Redes intraempresa.- Son aquellas en las que el servicio de interconexin de equipos se realiza en el mbito de la empresa.

Redes interempresa.- Son las que proporcionan un servicio de interconexin de equipos entre dos o ms empresas.

1.11.4. Segn la propiedad a la que pertenezcanRedes privadas.- Son redes gestionada por personas particulares, empresas u organizaciones de ndole privado. A ellas slo tienen acceso los terminales de los propietarios.

Redes pblicas.- Son las que pertenecen a organismos estatales, y se encuentran abiertas a cualquier usuario que lo solicite mediante el correspondiente contrato.

1.11.5. Segn la cobertura del servicio

Redes de rea local (LAN).- Son redes que interconectan equipos dentro de un entorno fsico reducido. En general no se extiende ms all de un edificio, recinto o campus.

Redes de rea extensa (WAN).- Son las que unen equipos instalados en distintos edificios e inclusive en distintas ciudades. Utilizan normalmente enlaces de telecomunicacin de la compaa telefnica.1.12. TIPOS DE REDES WAN

Conmutadas por Circuitos: redes en las cuales, para establecer comunicacin se debe efectuar una llamada y cuando se establece la conexin, los usuarios disponen de un enlace directo a travs de los distintos segmentos de la red.

Conmutadas por Mensaje: en este tipo de redes el conmutador suele ser un computador que se encarga de aceptar trfico de los computadores y terminales conectados a l. El computador examina la direccin que aparece en la cabecera del mensaje hacia el DTE que debe recibirlo. Esta tecnologa permite grabar la informacin para atenderla despus. El usuario puede borrar, almacenar, redirigir o contestar el mensaje de forma automtica.

Conmutadas por Paquetes: en este tipo de red los datos de los usuarios se descomponen en trozos ms pequeos. Estos fragmentos o paquetes, ests insertados dentro de informaciones del protocolo y recorren la red como entidades independientes.

Redes Orientadas a Conexin: en estas redes existe el concepto de multiplexin de canales y puertos conocido como circuito o canal virtual, debido a que el usuario aparenta disponer de un recurso dedicado, cuando en realidad lo comparte con otros pues lo que ocurre es que atienden a rfagas de trfico de distintos usuarios.

Redes no orientadas a conexin: llamadas Datagramas, pasan directamente del estado libre al modo de transferencia de datos. Estas redes no ofrecen confirmaciones, control de flujo ni recuperacin de errores aplicables a toda la red, aunque estas funciones si existen para cada enlace particular. Un ejemplo de este tipo de red es INTERNET.

Red Publica de Conmutacin Telefnica (PSTN) : esta red fue diseada originalmente para el uso de la voz y sistemas anlogos. La conmutacin consiste en el establecimiento de la conexin previo acuerdo de haber marcado un nmero que corresponde con la identificacin numrica del punto de destino.