Niveles de comunicación

a) Físico: Canales de Comunicación

Un canal de comunicación es el medio de transmisión por el que viajan las señales portadoras de la información que pretenden intercambiar emisor y receptor. Es frecuente referenciarlo también como canal de datos.

Los canales pueden ser personales o masivos: los canales personales son aquellos en donde la comunicación es directa. Voz a voz. Puede darse de uno a uno o de uno a varios. Los canales masivos pueden ser escrito, radial, televisivo e informático.

Así sucesivamente se pueden ir identificando los diferentes canales de trasmisión del pensamiento.

En telecomunicaciones, el término canal también tiene los siguientes significados:

1.Una conexión entre los puntos de inicio y terminación de un circuito.

2.Un camino único facilitado mediante un medio de transmisión que puede ser:

1.Con separación física, tal como un par de un cable multipares.

2.Con separación eléctrica, tal como la multiplexación por división de frecuencia (MDF) o por división de tiempo (MDT).

3.Un camino para el transporte de señales eléctricas o electromagnéticas, usualmente distinguido de otros caminos paralelos mediante alguno de los métodos señalados en el punto anterior.

4.En conjunción con una predeterminada letra, número o código, hace referencia a una radiofrecuencia específica.

5.Porción de un medio de almacenamiento, tal como una pista o banda, que es accesible a una cabeza o estación de lectura o escritura.

6.En un sistema de comunicaciones, es la parte que conecta una fuente (generador) a un sumidero (receptor) de datos.

En comunicación, Cada canal de transmisión es adecuado para algunas señales concretas y no todos sirven para cualquier tipo de señal. Por ejemplo, la señal eléctrica se propaga bien por canales conductores, pero no ocurre lo mismo con las señales luminosas.

Un canal está definido desde el punto de vista telemático por sus propiedades físicas: naturaleza de la señal que es capaz de transmitir, velocidad de transmisión, ancho de banda, nivel de ruido que genera, modo de inserción de emisores y receptores, etc.

El ejemplo más común de canal acústico es la atmósfera. Para señales electromagnéticas se puede utilizar multitud de canales dependiendo de la frecuencia de las señales transmitidas: cables, el vacío (satélites), la propia atmósfera, etc.

Un caso particular de canal electromagnético son las fibras ópticas, especializadas en transmisiones luminosas, extraordinariamente rápidas e insensibles al ruido o las posibles contaminaciones de la señal luminosa.

-Tipos de cableado:

La transmisión de datos binarios en el cable se hace aplicando voltaje en un extremo y recibiéndolo en otro extremo. Algunos de estos cables se pueden usar como medio de transmisión: Cable Recto, Cable Coaxial, Cable UTP, Fibra óptica, Cable STP, sin embargo para la instalación de un sistema de cableado estructurado los más recomendados son: UTP, STP y FTP

Todos estos tipos pertenecen a la categoría 5, que de acuerdo con los estándares internacionales pueden trabajar a 100 Mhz, y están diseñados para soportar voz, video y datos. Además de la fibra óptica, que se basa su principal atractivo en estas habilidades. El UTP es sin duda el que esta ahora ha sido aceptado, por su costo accesible y su fácil instalación. Sus dos alambres de cobre torcidos aislados con plástico PVC, ha demostrado un buen desempeño en las aplicaciones de hoy. Sin embargo a altas velocidades puede resultar vulnerable a las interferencias electromagnéticas del medio ambiente. El STP se define con un blindaje individual por cada par, más un blindaje que envuelve a todos los pares. Es utilizado preferentemente en las instalaciones de procesos de datos por su capacidad y sus buenas características contra las radiaciones electromagnéticas. Aunque con el inconveniente de que es un cable robusto, caro y fácil de instalar.

CABLE RECTO. El cable recto de cobre consiste en alambres de cobre forrados con una aislante. Se usa para conectar varios equipos periféricos en distancias cortas y a bajas velocidades de transmisión. Los cables seriales usados para conectar los modems o las impresoras seriales son de este tipo. Este tipo de alambre sufre de interferencia a largas distancias.

PAR TRENZADO SIN BLINDAR (UTP ). Es el soporte físico más utilizado en las redes LAN, pues es barato y su instalación es barata y sencilla. Por él se pueden efectuar transmisiones digitales ( datos ) o analógicas ( voz ). Consiste en un mazo de conductores de cobre ( protegido cada conductor por un dieléctrico ), que están trenzados de dos en dos para evitar al máximo la Diafonía. Un cable de par trenzado puede tener pocos o muchos pares; en aplicaciones de datos lo normal es que tengan 4 pares. Uno de sus inconvenientes es la alta sensibilidad que presenta ante interferencias electromagnéticas. En Noviembre de 1991, la EIA (Electronics Industries Association) publicó un documento titulado “Boletín de sistemas técnicos-especificaciones adicionales para cables de par trenzado sin apantallar”, documento TSB-36. En dicho documento se dan las diferentes especificaciones divididas por “categorías” de cable UTP ( Unshielded Twisted Pair ). También se describen las técnicas empleadas para medir dichas especificaciones por ejemplo, se definen la categoría 3 hasta 16 Mhz, la categoría 4 hasta 20 Mhz y categoría 5 , hasta 100 Mhz.

Categorías del cable UTP. Una categoría de cableado es un conjunto de parámetros de transmisión que garantizan un ancho de banda determinado en un canal de comunicaciones de cable de par trenzado. Dentro del cableado estructurado las categorías más comunes son: UTP categoria 1: La primera categoría responde al cable UTP Categoría 1, especialmente diseñado para redes telefónicas, el clásico cable empleado en teléfonos y dentro de las compañías telefónicas. UTP categoría 2:El cable UTP Categoría 2 es también empleado para transmisión de voz y datos hasta 4Mbps. UTP categoría 3: La categoría 3 define los parámetros de transmisión hasta 16 MHz. Los cables de categoría 3 están hechos con conductores calibre 24 AWG y tienen una impedancia característica de 100 W. Entre las principales aplicaciones de los cables de categoría 3 encontramos: voz, Ethernet 10Base-T y Token Ring. Parámetro de transmisión Valor para el canal a 16 MHz. Atenuación 14.9 dB. NEXT 19.3 dB . ACR 4.0 dB. Estos valores fueron publicados en el documento TSB-67. UTP categoría 4: El cable UTP Categoría 4 tiene la capacidad de soportar comunicaciones en redes de computadoras a velocidades de 20Mbps. UTP categoría 5. Finalmente cabe presentar al cable UTP categoría 5, un verdadero estándar actual dentro de las redes LAN particularmente, con la capacidad de sostener comunicaciones a 100Mbps.

-WiFi

-Microondas:

Una red por microondas es un tipo de red inalámbrica que utiliza microondas como medio de transmisión. El protocolo más frecuente es el IEEE 802.11b y transmite a 2.4 GHz, alcanzando velocidades de 11 Mbps (Megabits por segundo). Otras redes utilizan el rango de 5,4 a 5,7 GHz para el protocolo IEEE 802.11a

Internet por microondas

Muchas empresas que se dedican a ofrecer servicios de Internet, lo hacen a través de las microondas, logrando velocidades de transmisión y recepción de datos de 2.048 Mbps (nivel estándar ETSI, E1), o multiplos.

El servicio utiliza una antena que se coloca en un área despejada sin obstáculos de edificios, árboles u otras cosas que pudieran entorpecer una buena recepción en el edificio o la casa del receptor y se coloca un módem que interconecta la antena con la computadora. La comunicación entre el módem y la computadora se realiza a través de una tarjeta de red, que deberá estar instalada en la computadora.

La comunicación se realiza a través de microondas, en España en las bandas de 3,5 o 26 GHz.

La tecnología inalámbrica trabaja bien en ambientes de ciudades congestionadas, ambientes suburbanos y ambientes rurales, al sobreponerse a los problemas de instalación de líneas terrestres, problemas de alcance de señal, instalación y tamaño de antena requeridos por los usuarios.

Las etapas de comunicación son:

1.Cuando el usuario final accede a un navegador de Internet instalado en su computadora y solicita alguna información o teclea una dirección electrónica, se genera una señal digital que es enviada a través de la tarjeta de red hacia el módem.

2.El módem especial convierte la señal digital a formato analógico (la modula) y la envía por medio de un cable coaxial a la antena.

3.La antena se encarga de radiar, en el espacio libre, la señal en forma de ondas electromagnéticas (microondas).

4.Las ondas electromagnéticas son captadas por la radio base de la empresa que le brinda el servicio, esta radio base a su vez la envía hacia el nodo central por medio de un cable generalmente de fibra óptica o de otra radio de gran capacidad para conexiones punto a punto en bandas de frecuencia disponibles (6GHz, 13GHz, 15GHz, 18GHz, 23GHz, 26GHz o 38GHz).

5.El nodo central valida el acceso del cliente a la red, y realiza otras acciones como facturación del cliente y monitoreo del desempeño del sistema.

6.Finalmente el nodo central dirige la solicitud hacia Internet y una vez que localiza la información se envía la señal de regreso a la computadora del cliente. Este proceso se lleva a cabo en fracciones de segundo.explica las 3 diferentes formas de conectar las redes

-Satélite:

Comunicaciones por satélite

En las comunicaciones por satélite, las ondas electromagnéticas se transmiten gracias a la presencia en el espacio de satélites artificiales situados en órbita alrededor de la Tierra.

Tipos de satélites de comunicaciones

Un satélite actúa básicamente como un repetidor situado en el espacio: recibe las señales enviadas desde la estación terrestre y las reemite a otro satélite o de vuelta a los receptores terrestres. En realidad hay dos tipos de satélites de comunicaciones:

•Satélites pasivos. Se limitan a reflejar la señal recibida sin llevar a cabo ningún otra tarea.

•Satélites activos.

Los satélites y sus órbitas

Los satélites son puestos en órbita mediante cohetes espaciales que los sitúan circundando la Tierra a distancias relativamente cercanas fuera de la atmósfera. Los tipos de satélites según sus órbitas son:

•Satélites LEO (Low Earth Orbit, que significa órbitas bajas) Orbitan la Tierra a una distancia de 160-2000 km y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en 90 minutos. Se usan para proporcionar datos geológicos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la telefonía satélite.

•Satélites MEO (Medium Earth Orbit, órbitas medias). Son satélites con órbitas medianamente cercanas, de unos 10.000 km. Su uso se destina a comunicaciones de telefonía y televisión, y a las mediciones de experimentos espaciales.

•Satélites HEO (Highly Elliptical Orbit, órbitas muy elípticas). Estos satélites no siguen una órbita circular, sino que su órbita es elíptica. Esto supone que alcanzan distancias mucho mayores en el punto de órbita más alejada. A menudo se utilizan para cartografiar la superficie de la Tierra, ya que pueden detectar un gran ángulo de superficie terrestre

•Satélites GEO. Tienen una velocidad de traslación igual a la velocidad de rotación de la Tierra, lo que supone que se encuentren suspendidos sobre un mismo punto del globo terrestre. Por eso se llaman satélites geoestacionarios. Para que la Tierra y el satélite igualen sus velocidades es necesario que este último se encuentre a una distancia fija de 35.800 km sobre el ecuador. Se destinan a emisiones de televisión y de telefonía, a la transmisión de datos a larga distancia, y a la detección y difusión de datos meteorológicos.

Antenas parabólicas

Las antenas utilizadas preferentemente en las comunicaciones vía satélites son las antenas parabólicas, cada vez más frecuentes en las terrazas y tejados de nuestras ciudades. Tienen forma de parábola y la particularidad de que las señales que inciden sobre su superficie se reflejan e inciden sobre el foco de la parábola, donde se encuentra el elemento receptor.

Son antenas parabólicas de foco primario. Es importante que la antena esté correctamente orientada hacia el satélite, de forma que las señales lleguen paralelas al eje de la antena. Son muy utilizadas como antenas de instalaciones colectivas.

Una variante de este tipo de antena parabólica es la antena offset; este tipo de antena tiene un tamaño más reducido, y obtiene muy buen rendimiento. La forma parabólica de la superficie reflectante hace que las señales, al reflejarse, se concentren en un punto situado por debajo del foco de parábola. Por sus reducidas dimensiones se suelen utilizar en instalaciones individuales de recepción de señales de TV y datos vía satélite.

Otro tipo particular es la antena Cassegrain, que aumenta la eficacia y el rendimiento respecto a las anteriores y disponer de dos reflectores: el primario o parábola más grande, donde inciden los haces de señales es un primer contacto, y un reflector secundario (subreflector).

b) Capa de red o protocolos

La capa de red, según la normalización OSI, es una capa que proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas. Es el tercer nivel del modelo OSI y su misión es conseguir que los datos lleguen desde el origen al destino aunque no tengan conexión directa. Ofrece servicios al nivel superior (nivel de transporte) y se apoya en el nivel de enlace, es decir, utiliza sus funciones.

Para la consecución de su tarea, puede asignar direcciones de red únicas, interconectar subredes distintas, encaminar paquetes y utilizar un control de congestión

Hay dos formas en las que el nivel de red puede funcionar internamente, pero independientemente de que la red funcione internamente con datagramas o con circuitos virtuales puede dar hacia el nivel de transporte un servicio orientado a conexión:

Datagramas: Cada paquete se encamina independientemente, sin que el origen y el destino tengan que pasar por un establecimiento de comunicación previo.

Circuitos virtuales: En una red de circuitos virtuales dos equipos que quieran comunicarse tienen que empezar por establecer una conexión. Durante este estableciemiento de conexión, todos los routers que hayan por el camino elegido reservarán recursos para ese circuito virtual específico.

Tipos de servicios

Hay dos tipos de servicio:

Servicios Orientados: Sólo el primer paquete de cada mensaje tiene que llevar la dirección destino. Con este paquete se establece la ruta que deberán seguir todos los paquetes pertenecientes a esta conexión. Cuando llega un paquete que no es el primero se identifica a que conexión pertenece y se envía por el enlace de salida adecuado, según la información que se generó con el primer paquete y que permanece almacenada en cada conmutador o nodo.

Servicios no orientados: Cada paquete debe llevar la dirección destino, y con cada uno, los nodos de la red deciden el camino que se debe seguir. Existen muchas técnicas para realizar esta decisión, como por ejemplo comparar el retardo que sufriría en ese momento el paquete que se pretende transmitir según el enlace que se escoja.

Encaminamiento

Las técnicas de encaminamiento suelen basarse en el estado de la red, que es dinámico, por lo que las decisiones tomadas respecto a los paquetes de la misma conexión pueden variar según el instante de manera que éstos pueden seguir distintas rutas. El problema, sin embargo, consiste en encontrar un camino óptimo entre un origen y un destino. La bondad de este camino puede tener diferentes criterios: velocidad, retardo, seguridad, regularidad, distancia, longitud media de las colas, costos de comunicación, etc.

Los equipos encargados de esta labor se denominan encaminadores (router en inglés), aunque también realizan labores de encaminamiento los conmutadores (switch en inglés) "multicapa" o "de nivel 3", si bien estos últimos realizan también labores de nivel de enlace.

Control de congestión

Cuando en una red un nodo recibe más tráfico del que puede cursar se puede dar una congestión. El problema es que una vez que se da congestión en un nodo el problema tiende a extenderse por el resto de la red. Por ello hay técnicas de prevención y control que se pueden y deben aplicar en el nivel de red.

Algunos protocolos de la capa de red

IP (IPv4, IPv6, IPsec)

OSPF

IS-IS

BGP

ARP, RARP

RIP

ICMP, ICMPv6

IGMP

c) Transmisión de datos

Una transmisión de datos tiene que ser controlada por medio del tiempo, para que el equipo receptor conozca en que momento se puede esperar que una transferencia tenga lugar.

Hay dos principios de transmisión para hacer esto posible:

Transmisión Síncrona.

La transmisión síncrona se hace con un ritmo que se genera centralizadamente en la red y es el mismo para el emisor como para el receptor. La información útil es transmitida entre dos grupos, denominados genéricamente delimitadores.

Algunas de las características de la transmisión síncrona son:

Los bloques a ser transmitidos tienen un tamaño que oscila entre 128 y 1,024 bytes.

La señal de sincronismo en el extremo fuente, puede ser generada por el equipo terminal de datos o por el módem.

El rendimiento de la transmisión síncrona, cuando se transmiten bloques de 1,024 bytes y se usan no más de 10 bytes de cabecera y terminación, supera el 99 por 100.

Ventajas y desventajas de la transmisión síncrona:

Posee un alto rendimiento en la transmisión.

Los equipamientos necesarios son de tecnología más completa y de costos más altos.

Son especialmente aptos para ser usados en transmisiones de altas velocidades (iguales o mayores a 1,200 baudios de velocidad de modulación).

El flujo de datos es más regular.

Transmisión Asíncrona.

En la transmisión asíncrona es el emisor el que decide cuando se envía el mensaje de datos a través de la red. En una red asíncrona el receptor por lo consiguiente no sabe exactamente cuando recibirá un mensaje. Por lo tanto cada mensaje debe contener, aparte del mensaje en sí, una información sobre cuando empieza el mensaje y cuando termina, de manera que el receptor conocerá lo que tiene que decodificar.

En el procedimiento asíncrono, cada carácter a ser transmitido es delimitado por un bit denominado de cabecera o de arranque, y uno o dos bits denominados de terminación o de parada.

El bit de arranque tiene dos funciones de sincronización de los relojes del transmisor y del receptor.

El bit o bits de parada, se usan para separar un carácter del siguiente.

Normalmente, a continuación de los bits de información se acostumbra agregar un bit de paridad (par o impar).

Algunas de las características de la transmisión asíncrona son:

Los equipos terminales que funcionan en modo asíncrono, se denominan también “terminales en modo carácter”.

La transmisión asíncrona también se le denomina arrítmica o de “start-stop”.

La transmisión asíncrona es usada en velocidades de modulación de hasta 1,200 baudios.

El rendimiento de usar un bit de arranque y dos de parada, en una señal que use código de 7 bits más uno de paridad (8 bits sobre 11 transmitidos) es del 72 por 100.

Ventajas y desventajas del modo asíncrono:

En caso de errores se pierde siempre una cantidad pequeña de caracteres, pues éstos se sincronizan y se transmiten de uno en uno.

Bajo rendimiento de transmisión, dada la proporción de bits útiles y de bits de sincronismo, que hay que transmitir por cada carácter.

Es un procedimiento que permite el uso de equipamiento más económico y de tecnología menos sofisticada.

Se adecua más fácilmente en aplicaciones, donde el flujo transmitido es más irregular.

Son especialmente aptos, cuando no se necesitan lograr altas velocidades.

Según el sentido de la transmisión podemos encontrarnos con tres tipos diferentes:

Simplex:

Este modo de transmisión permite que la información discurra en un solo sentido y de forma permanente, con esta formula es difícil la corrección de errores causados por deficiencias de línea. Como ejemplos de la vida diaria tenemos, la televisión y la radio.

Half Duplex.

En este modo, la transmisión fluye como en el anterior, o sea, en un único sentido de la transmisión de dato, pero no de una manera permanente, pues el sentido puede cambiar. Como ejemplo tenemos los Walkis Talkis.

Full Duplex.

Es el método de comunicación más aconsejable, puesto que en todo momento la comunicación puede ser en dos sentidos posibles y así pueden corregir los errores de manera instantánea y permanente. El ejemplo típico sería el teléfono.

RS-232C.

RS-232-C estándar, en informática, estándar aceptado por la industria para las conexiones de comunicaciones en serie. Adoptado por la Asociación de Industrias Eléctricas, el estándar RS-232-C recomendado (RS es acrónimo de Recommended Standard) define las líneas específicas y las características de señales que utilizan las controladoras de comunicaciones en serie. Con el fin de estandarizar la transmisión de datos en serie entre dispositivos. La letra C indica que la versión actual de esta norma es la tercera de una serie.

Casi siempre el conector DB-25 va asociado con el RS-232C, y se muestran las disposiciones de los contactos en las figuras siguientes. Sin embargo, no está definido en el estándar y algunos fabricantes utilizan otro conector en gran parte de sus equipos.

Con este tipo de standard podemos transmitir y recibir al mismo tiempo, puesto que hay una patilla para cada una de las actividades.

Este tipo de standard tiene sus limitaciones en la transmisión y recepción como lo es la limitante de distancia, que es de 15 metros. Puede funcionar bien en recorridos de cable mucho más lagos con todas las velocidades pero siempre habrá riesgo de perdida de datos.

La transmisión digital es la transmisión de pulsos digitales, entre dos puntos, en un sistema de comunicación. Con los sistemas de transmisión digital, se requieren una facilidad física tal como un par de alambres metálicos, un cable coaxial o un vinculo de fibra óptica para interconectar a los dos puntos en el sistema. Los pulsos están contenidos dentro de y se propagan con la facilidad de transmisión.