Diseño para comunicación de datos

Analisis y Diseño de Sistemas. Dispositivos de control. Redes. Topologías de red. Sistemas distribuidos

  • Enviado por: Oct
  • Idioma: castellano
  • País: República Dominicana República Dominicana
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Diseño Para Comunicación de Datos

La mayoría de los sistemas de información diseñados actualmente implican la transmisión de datos entre instalaciones distintas. La tecnología de comunicación de datos avanza rápidamente. Los analistas de sistemas tienen una variedad de herramientas y tecnologías para garantizar que se puede cumplir con las necesidades del usuario en cada ambiente.

El análisis de este tema explica no solo como elegir el equipo de comunicación adecuado, ya sea para sistemas grandes o pequeños o si la transmisión es en áreas amplias o limitadas, sino también los pasos que deben darse para diseñar la aplicación, especificar el método para ligar la aplicación en la red de comunicación y seleccionar los servicios de comunicación mas útiles y eficientes en cuanto al costo. Se centra tanto en las tecnologías existentes como en las que están surgiendo.

REQUERIMIENTOS PARA SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DE DATOS

Los componentes que se incluyen en un sistema de información determinan como puede ocurrir la transmisión de datos.

El analista de sistemas debe elegir o familiarizarse con los siguientes componentes:

  • Canales de comunicación

  • Dispositivos de control de comunicación

  • Protocolo de comunicación

Además, el analista también debe elegir las características de la red que corresponda a los sistemas ya en uso o que puedan adaptarse a las características del hardware o software de la (s) computadora (s) en donde opera la red de comunicación.

Canales de Comunicación:

Un canal es la Ruta que interconecta al punto donde se transmiten los datos con su destino. Un canal también puede recibir el nombre de circuito, línea, unión, camino de los datos o medio de la transmisión. Las características de cada tipo de canal influyen en la velocidad, el costo y la distancia de transmisión. Existen 5 tipos de canales que tienen un uso amplio: Cable telefónico por pares, cable coaxial, fibras ópticas, microondas y satélite.

Cable Telefónico: El cable telefónico es el mas antiguo de los canales de comunicación. Ya que la mayoría de los edificios, ya sean comerciales, industriales o residenciales cuentan con el cableado para el servicio telefónico. Al incorporar nuevos dispositivos que permitan a estas líneas transmitir datos de computadora, las organizaciones pueden obtener el servicio que necesitan sin el costo adicional de instalar nuevas líneas de comunicación.

La red telefónica mundial actual transporta mas datos que conversaciones orales. Sin embargo, debido al origen de la red hoy en día, todavía se reconoce a los canales como Canales de grado oral.

Velocidades de Transmisión: La velocidad de la transmisión de los datos se mide en Bits por segundo. Esta depende de varios factores distintos, incluyendo las características del canal y los componentes de hardware o software.

Al utilizarse para la transmisión de datos, las líneas de grado oral pueden transportar datos a velocidades que van desde 110 hasta 30,000 bits por segundo. Las líneas telefónicas se pueden acondicionar para mejorar los requerimientos de grado oral, lo cual hace posible velocidades de transmisión aún mayores.

Las velocidades de transmisión también se describen a menudo en términos de Baud. Este mide el envío de señales o tasa de pulsos del canal, es decir, el número de veces por segundo que cambia la tasa de señales en el canal de comunicación.

Líneas de conmutación: La red telefónica publica a menudo se conoce como una red de conmutación. El nombre proviene de la manera en que las llamadas siguen la ruta desde el origen hasta el destino, usando líneas telefónicas regulares. Cuando se marca un número telefónico, ya sea para una conversación o transmisión de datos, se esta usando una línea de conmutación.

La oficina central o centro de conmutación, juega una papel clave en el proceso. Conecta el origen a la central con una ruta que unirá el centro con el destino. Los centros de conmutación son el recurso que permite la interconexión con muchos otros lugares desde un solo origen. Sin la conmutación, sería necesario tener un cable separado, yendo de cada lugar al que se deseara hablar.

Líneas privadas en Renta: Cuando la transmisión es frecuente o se desean velocidades mayores de las posibles con las líneas normales, los analistas especifican la renta de líneas privadas. Estas se dedican exclusivamente al uso del suscriptor; no forman parte de la red pública de conmutación. Se prepara y se cablea una ruta fija alrededor de la oficina central de comunicación.

La decisión de usar estas líneas privadas en renta puede ser el resultado del acondicionamiento de líneas, un proceso en el que el portador (es decir, la compañía telefónica) usa filtros para minimizar la interferencia y retraso en una línea. Con un alto acondicionamiento, son posibles velocidades de transmisión más altas.

Tipos de Líneas: El tipo de línea determina la dirección de la transmisión de datos. Hay tres tipos de líneas: Las líneas Simples, que solamente transmiten datos en una sola dirección. Las Líneas Semi-Duplex, que transportan datos en cualquier dirección, pero no ambas a la vez. Y las Lineas Duplex, que transmiten datos en ambas direcciones simultaneas.

Portadores Digitales: Algunas de las líneas de los portadores se diseñan para transmisión digital en vez de analógica. Estos canales se usan tanto para voz como para datos. En cualquier caso hay una jerarquía de canales, con base en la velocidad de transmisión.

Los canales de alta velocidad tienen designaciones como T-1, T-2, T-3 y T-4. Un canal T-1, compuesto de 24 canales individuales, tiene una velocidad de 1.544 millones de bits por segundo (Mbps). A su vez, los canales T-1 pueden formar canales T-2 con una capacidad de 6.312 Mbps. Los canales T-3 tienen capacidad de 44.736 Mbps, y los T-4 (los canales de las más alta capacidad disponible) tienen una velocidad de 274.176 Mbps.

Elección de Líneas Telefónicas: El analista selecciona las líneas normales o en renta dependiendo de 1) la cantidad de datos a transmitir y 2) la confiabilidad de las líneas.

Cable Coaxial: Un medio de transmisión aún más eficiente es el cable coaxial, el cual hace posible velocidades más altas de transmisión, y permite que más datos se muevan en el canal en un periodo de tiempo.

En comparación con el par de cableado telefónico, el cable coaxial ofrece las siguientes ventajas:

  • Las velocidades de transmisión varían de 1 a 50 millones de bits por segundo.

  • No es susceptible a la interferencia eléctrica o el ruido.

  • Poca distorsión de la transmisión.

  • Poca perdida de señal (se puede transmitir a larga distancia, es decir, a través de un estado o por todo el país).

Tanto el cable coaxial de banda base como el de banda amplia tienen un uso generalizado.

Banda Base: Los cables de banda base transmiten en un solo canal a velocidades muy altas. Cuando hay que enviar datos a larga distancia, se añaden amplificadores al canal para sortear el debilitamiento de la señal.

Banda Amplia: La ventaja del cable de banda amplia es su capacidad para transportar varias señales a la vez. Se usa un equipo de modulación relativamente complejo para subdividir el cable coaxial en muchos canales distintos. En esencia, cada canal es una red de banda base, con un rango de frecuencia distinto.

Microondas: La mayoría de las transmisiones de datos se realiza mediante el cable telefónico. Sin embargo, la mayor parte de las transmisiones a larga distancia de datos y voz usa instalaciones de microonda. No se usan cables. En vez de esto, las estaciones de envío y recepción llevan la transmisión por el aire.

Satélite: La transmisión que utiliza satélites en órbita aumenta la frecuencia. Los datos se transmiten desde las instalaciones del usuario a una estación terrena, de donde se envían a un satélite en el espacio. Un analizador en el satélite recibe la señal y la transmite a otro destino en tierra.

Fibras Ópticas: Una fibra de vidrio o plástico se introduce en un largo cilindro que actúa como medio de transmisión. Los pulsos de Luz transportan los datos. La combinación de rayos láser y las fibras de vidrio soportan la transmisión de datos a larga distancia. Las velocidades de transmisión pueden llegar hasta varios millones de bits por segundo.

Dispositivos de Control de Comunicaciones:

Siempre que se transmiten datos, debe existir un medio de interconexión entre los componentes de cómputo y los canales de comunicación. Existen Varios Dispositivos, entre ellos están:

Modems: Los módems se usan para conectar las computadoras y las líneas analógicas. Un MODEM en el extremo de envío convierte las señales digitales de la computadora a su forma analógica para la transmisión y viceversa.

Unidad de Servicio de datos: Una unidad de servicio de datos es un MODEM que se usa en las redes de transmisión Digital.

Unidad de Control de Comunicaciones: Las actividades que implica el manejo de un sistema de comunicaciones necesita Software y tiempo de procesamiento, esta unidad se encarga de esto.

Multiplexor: Si las terminales de la computadora no envían datos en forma continua, la línea de transmisión queda disponible para que otras terminales la utilicen. El multiplexor rastrea cada dispositivo para recoger y transmitir datos en una única línea al UCP.

Concentrador: Un concentrador es similar a un multiplexor en el sentido de que también combina varias señales simultaneas de datos desde distintas estaciones a una sola corriente de datos. Sin embargo tiene la característica adicional de la Inteligencia. Esto quiere decir que este puede llevar a cabo algunas de las funciones del UCP.

Conmutador de Datos: Este puede hacer y recibir llamadas, almacenar en forma temporal mensajes e interconectarse con las redes de telefonía normal como digital.

Controlador de Grupos: Estos interconectan las terminales e impresoras a los canales de comunicación u permiten compartirlos en el mismo sentido que los multiplexores.

Protocolo:

El termino protocolo se refiere a las reglas que permiten a distintos dispositivos comunicarse entre sí de tal forma que cada uno pueda enviar y recibir señales comprensibles.

Un protocolo debe llevar a cabo las siguientes funciones:

  • Lograr la atención de las otras partes en la comunicación.

  • Identificar el componente con los otros componentes en la comunicación.

  • Proporcionar un indicador constante de que los datos están siendo recibidos y comprendidos, o bien sea todo lo contrario.

  • Solicitar la retransmisión de los datos erróneos.

  • Iniciar el procedimiento de recuperación si aparecen datos.

  • Proporcionar una forma aceptable de concluir una transmisión para garantizar que todas las partes han terminado.

Protocolo Asíncrono: En esta transmisión los datos se transmiten un carácter a la vez, usando bits de inicio y final.

Protocolo Síncrono: Esta transmisión es continua. Las terminales transmisoras receptoras deben sincronizarse, es decir, estar en fase entre sí.

Existen 2 tipos muy comunes de protocolo sincrono. BYSYNC, que pueden transmitir datos codificados en ASCII y el EBCDIC que se le asocia la transmisión Semi-dúplex.

REDES DE COMUNICACIONES

Las redes de comunicaciones pueden cubrir diferentes distancias, según los requerimientos de la organización y el sistema de información. En general, las redes de comunicaciones operan en las áreas siguientes:

  • Internacionales.

  • Entre estados de un país.

  • En el interior de un estado.

  • Dentro de instalaciones locales.

Topologías de Red

Las redes de comunicaciones utilizan cuatro distintas topologías, que son la disposición o arreglo de los dispositivos de comunicación y rutas de datos que llevan a cabo la transmisión de datos.

Estas son: Sistema entre puntos, Caída múltiple, topología estrella y topología de anillo.

Modelo de interconexión IEA

IEA quiere decir interconexión de estándares abiertos, lo que significa que pone énfasis en la capacidad de poder utilizar el equipo de varios fabricantes distintos en las redes de comunicación.

El modelo IEA divide una red en siete niveles, cada uno con tareas y funciones claras y proporciona entradas especificas para los niveles adyacentes.

Nivel Físico: Este une la computadora y el flujo de datos con el canal de comunicación.

Nivel de línea de datos: Este gobierna el intercambio de marcos de datos, garantizando que cada dispositivo puede enviar y recibir datos.

Nivel de la Red: Es el responsable de establecer, mantener y terminar las conexiones entre los componentes en una red.

Nivel de Transporte: Nombra, direcciona, almacena y utiliza multiplexor para los mensajes formados en paquetes en el nivel de la red.

Nivel de Sesión: Las sesiones son la interconexión entre dos entes que se comunican. Este nivel crea y maneja dichas sesiones.

Nivel de Presentación: Este nivel maneja la traducción y formateo de los datos.

Nivel de Aplicación: El punto de acceso del usuario a la red, consta de Software de Aplicación.

Arquitecturas de red de proveedores

El diseño de un sistema de comuni8cacion de datos, implica muchas decisiones. Para poder apoyar a los diseñadores de sistema a ensamblar redes y promover la interconexión de sus equipos, muchos proveedores han diseñado arquitecturas de red.

Características de las arquitecturas de Red

Una arquitectura de red incluye las especificaciones y descripciones de los componentes en el sistema de comunicación de datos. Las rutas de transmisión, protocolos, medidas de seguridad y métodos de interconexión se detallan en la arquitectura.

Se han diseñado muchas arquitecturas. Entre las que se usan mas ampliamente están las siguientes:

  • Arquitectura de red DEC (DCEnet, de la Digital Equipment Corporation)

  • Red de sistemas distribuidos (DSN, de Hewlett Packard)

  • Arquitectura de red de sistemas (SNA, de IBM)

  • Arquitectura de red distribuida (DNA, de NCR Corporation)

  • Primenet (Prime Computer)

  • Arquitectura de expansión ininterrumpida (Tandem Computers)

DISEÑO DE REDES LOCALES

Las redes locales interconectan las computadoras y componentes de un sistema de computo dentro de una área geográfica limitada. Aunque las redes locales no son un concepto nuevo, su uso esta aumentando debido a un mayor uso y accesibilidad de las computadoras y equipos de comunicaciones en muchos ambientes distintos.

Características de las redes locales

Una red local es una red de comunicaciones que interconecta dispositivos de computo dentro de una instalación.

Dentro de una red de comunicaciones puede haber una variedad de equipos de cómputos, incluyendo microcomputadoras, estaciones de trabajo o terminales, impresoras o servidores de archivos. Usualmente están interconectados debido a una o mas de las razones siguientes:

  • Distribución de información y mensajes.

  • Distribución de documentos.

  • Compartir procesamiento, almacenamiento y equipo de entrada / salida.

  • Interconexión con una red pública.

Canales

Aunque las redes locales se pueden diseñar para utilizar cualquiera de los canales que hemos analizado, es común que utilicen cable telefónico, coaxial o de Fibras ópticas. Siempre que los analistas diseñan las redes locales, buscan proporcionar las características siguientes en la elección de canales:

  • Bajo costo de instalación, mantenimiento y manejo.

  • Alta resistencia a la interferencia eléctrica.

  • Ancho de banda amplio.

  • Que permita la interconexión de una variedad de computadoras y equipo de comunicación.

Métodos de acceso a las redes locales

El método de acceso determina como comparten las estaciones componentes las instalaciones de la red para la transmisión y recepción de datos. Los dos métodos de acceso preponderantes son la contención de acceso y la transferencia de elementos.

Contención de accesos: Este limita el retraso en el acceso a la red; la red esta disponible para la demanda en ambientes de trafico ligero.

Transferencia de Elementos: Este es efectivo en ambientes de trafico pesado; garantiza igual acceso para todos los usuarios.

Redes locales de IRP / IRC

Estas unidades tienen la capacidad de convertir los datos analógicos de la voz en señales digitales. Así, una red puede transferir tanto voz como datos.

Interfases y Compuertas

Las redes locales no siempre actúan como sistemas aislados. En algunos casos, los analistas diseñan interfaces entre varias redes locales para permitir la transferencia de datos. La utilidad de las interfases entre redes es frecuente en las situaciones siguientes:

  • Cuando una instalación es muy grande físicamente para una sola red.

  • Cuando el volumen del trafico es demasiado pesado para una sola red.

  • Cuando varias redes son disímbolas en sus porcentajes de error o interferencia y es de interés para el usuario separar a los usuarios de mas o menos problemas.

  • Cuando existe una diferencia en los servicios necesarios (Por ejemplo, cuando se necesitan graficas o transmisión de voz en la red).

  • Cuando hay una diferencia en la topología o los canales.

SISTEMAS DISTRIBUIDOS

La capacidad de conectar a los usuarios con el recurso computacional por medio de comunicaciones es esencial para las organizaciones, ya que una inversión razonable en Hardware y software hace que el acceso a las computadoras esté disponible a todas las personas que los necesitan. Sin embargo, existen muchos ejemplos en los que un usuario desea procesar datos en una instalación específica - tal como una oficina de ventas separada de la administración central de la corporación - y después enviar datos en forma periódica a un sistema de computo en la instalación central.

Concepto de Sistema Distribuido

Un sistema distribuido interconecta los lugares que tienen recursos computacionales para capturar y almacenar datos, procesarlos y enviar datos e información a otros sistemas, tales como un sistema central.

Características de los Sistemas Distribuidos

El procesamiento distribuido está íntimamente ligado con la comunicación de datos. De hecho, un sistema de comunicaciones de datos es la columna vertebral del procesamiento distribuido y el recurso que lo hace utilizable.

Un sistema de procesamiento distribuido incluye:

  • Múltiples componentes de procesamiento de propósito general.

  • Sistema operativo de alto nivel.

  • Distribución física de los componentes.

  • Transparencia del sistema.

  • Papel dual de los componentes.

Razones para el diseño de sistemas distribuidos

Entre las razones para el diseño de sistemas distribuidos están el proporcionar procesamiento local, con la capacidad de enviar resultados a donde sea cuando sea importante utilizar equipo diverso y tenerlo enlazado mediante comunicación o cuando es recomendable compartir cargas o software.

Procesamiento local con capacidad de comunicación: Los analistas diseñan los sistemas distribuidos cuando es deseable o necesario capturar o procesar datos en forma local, pero también comunicarlos con otros lugares.

Enlaces de distintas marcas de equipos: Existen pocas limitantes en cuanto a marcas de equipos necesarias para operar en un ambiente distribuido. El tamaño del sistema requerido puede variar en forma dramática entre los nodos de una red común.

Carga compartida: Una importante ventaja de los sistemas distribuidos es la capacidad de compartir el trabajo entre las instalaciones.

Software Compartido: El software compartido permite que un usuario remoto tenga acceso al sistema de computo en otro nodo, introduzca datos y los procese en la computadora remota, utilizando el software almacenado en ese sistema. Al generarse los resultados, éstos se almacenan y luego se descargan al sistema que los solicitó.

DISEÑO DEL PROCESAMIENTO DE ARCHIVOS EN UN AMBIENTE DE COMUNICACIONES

En el diseño de un ambiente de comunicaciones, hay que prestar especial atención al manejo de los datos que se introducen y mueven en el sistema. Antes de dejar el tema de la comunicación de datos, es importante señalar las precauciones especiales que el analista debe diseñar en el sistema para garantizar la protección adecuada de los datos.

Validación del Procesamiento

Cuando los sistemas son utilizados por personas enlazadas al sistema de cómputo sólo mediante líneas de comunicación, es difícil decir quién es el usuario. Por lo tanto, el analista debe incluir precauciones adicionales para validar al usuario y la transacción.

Validación de la Transacción: Es el examen de los datos de entrada desde una instalación remota para determinar si es aceptable para procesamiento en el sistema.

Identificación y Autorización del Usuario: La validación de la transacción se lleva a cabo junto con los procedimientos de identificación del usuario. Se requieren varios niveles de identificación del usuario para proteger totalmente al sistema de la pérdida accidental de datos o del uso no autorizado.

Registros de Auditoría

Un registro de auditoria está diseñado para permitir el rastreo de cualquier registro de entrada o proceso llevado a cabo en un sistema, hasta su fuente original. Una forma de hacer esto es mantener en forma automática un registro de transacciones.

Manejo de Archivos

Puesto que uno de los objetivos de la comunicación de datos y del procesamiento en línea es el de capturar datos mientras que los sucesos están ocurriendo, se debe prestar especial atención a las estructuras de los archivos y a su manejo.

Cuando se espera que el sistema procese muchas consultas o cuando sea esencial actualizar de forma inmediata los registros mientras ocurren las transacciones, son apropiadas las organizaciones de acceso directo o indexadas. Además, deben instalarse en unidades de discos que estén en operación, funcionando y disponibles para procesamiento.

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