Red de datos

Informática. Redes. Elementos. Terminales. Interfaces. Especificaciones mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimiento. Norma RS232. Módems

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Unidad 3. Elementos de una red de datos.

3.1 Terminales.

Las terminales, en un sistema de transmisión de datos, son conocidos como ETD (Equipo Terminal de Datos). Existen una gran variedad de estos equipos o sistemas, pero todos ellos cumplen con funciones específicas tales como:

  • Almacenamiento temporal de información.

  • Transmisión de datos.

  • Recepción de datos.

  • Entrada y/o salida de datos.

Además de estas funciones, algunos terminales pueden:

  • Almacenar masivamente información en dispositivos tales como cintas magnéticas, discos magnéticos u ópticos.

  • Procesamiento de información utilizando un CPU.

Los ETD se clasifican de acuerdo a estas funciones, así tenemos: terminales tontas, computadoras, computadoras personales, puntos de venta, PLCs, terminales de proceso en lote, entre otras.

Las terminales para poderse conectar al sistema de transmisión de datos deben disponer de un puerto de comunicaciones, éste puede ser serial, paralelo o USB (Universal Serial Bus) o una NIC. A este dispositivo se acopla una clavija o conector normalizado por UIT-T, IEEE o ISO, los más conocidos son: DB9, DB25, RJ45 o BNC. El tipo de conector dependerá del medio de transmisión (línea telefónica, cable coaxial, par trenzado, etc.), así como de las normas correspondientes para cada caso.

El almacenamiento temporal por medio de un buffer permite a la terminal retener los datos, ya sea que estos sean bloques de ocho bits o tramas. Los datos ahí almacenados pueden ser transmitidos como unidades ya sea en el sentido entrante (del medio a la terminal) o saliente (de la terminal al medio) con el fin de optimizar el tiempo de utilización del medio.

Los puertos cuentan con circuitos que garantizan las características eléctricas y funcionales para la conexión al medio o la red. Cuando las terminales transmiten tramas, entonces entre las funciones de transmisión y recepción están las comprometidas con los protocolos de comunicación.

3.1.1 Clasificación.

Las terminales se clasifican de acuerdo a sus funciones en los sistemas de transmisión de datos, así como por la forma en que procesan y almacenan información. El hardware y software también las caracteriza.

Terminales tontas. Una terminal tonta es un ETD que cuenta con dispositivos de entrada y/o salida, son las que funcionan como entrada y salida de datos pero son incapaces de procesar información o de funcionar por cuenta propia. por ejemplo un lector óptico de código de barras o un lector de tarjetas, así como un teclado o una pantalla. En ocasiones cuentan con un pequeño buffer para almacenar temporalmente información. Estas terminales se localizan en agencias de viajes, comités electorales, tiendas de autoservicio, bancos, restaurantes, etc.

Puntos de venta. Estas terminales, generalmente vienen acompañadas de cajas registradoras y lectores de códigos de barra o de tarjetas. Pueden tener capacidades de procesamiento, para calcular descuentos, impuestos, total de compra, etc. Además cuentan con un display que muestra al público las cifras que se contabilizan y los totales de compra. Se localizan en tiendas, librerías, restaurantes, etc.

Terminales programables (PLC). Estas terminales cuentan con unidades de procesamiento (CPU) y memorias semiconductoras. Se utilizan en la manufactura y control; son conocidas como terminales de control numérico en ambientes de CAM (Manufactura Asistida por Computadora) para el control de fresadoras, brazos mecánicos, etc. Para aplicaciones de control en el acceso a edificios, comedores y áreas restringidas, así como para el control de maquinaria en la industria petrolera y eléctrica.

Cuentan con puertos de comunicación que transmiten a baja velocidad y en tiempo real.

Terminales de proceso por lotes. En sistemas informáticos y teleinformáticos las aplicaciones generalmente se centran en el manejo y consulta a bases de datos grandes que son accedidas por usuarios desde terminales que cuentan con dispositivos de entrada y salida tales como teclados y pantallas, pero además incluyen chips de memoria que permiten almacenar los registros en lotes, para posteriormente ser procesados a fin de obtener informes, estadísticas, etc.

Emulación de terminales. Las terminales presentan los datos en códigos, como el ASCII, definidos para cada tipo de requerimiento. Sin embargo, es posible que dos terminales que cuenten con diferentes códigos o sistemas operativos puedan comunicarse entre sí. Esto lo realizan mediante programas de software que emulan tanto los códigos como las instrucciones de sistemas operativos; a este modo se le denomina terminal virtual.

3.2 Interfaces.

Una interfaz es la que permite establecer la relación de conexión física y lógica entre el ETD y el ETCD.

La interfaz tiene cuatro características o especificaciones importantes:

  • Mecánicas

  • Eléctricas

  • Funcionales

  • De procedimiento.

Las características mecánicas tratan de la conexión física entre el ETD y el ETCD. Generalmente, los circuitos de intercambio de control y de datos se ensamblan en un cable con un conector macho o hembra, a cada extremo. El ETD y el ETCD deben tener conectores de distinto género a cada extremo del cable. Esta configuración es análoga a los cables de suministro de energía eléctrica. La energía se facilita a través de una toma corriente o enchufe, y el dispositivo que se conecte debe tener el conector macho (con dos polos, dos polos con polaridad o tres polos) que corresponda a la toma.

Las características eléctricas están relacionadas con los niveles de tensión y su temporización. Tanto del ETD como del ETCD deben usar el mismo código (por ejemplo NRZ-L), deben usar los mismos niveles de tensión y la misma duración para los elementos de señal. Estas características determinan la velocidad de transmisión, así como las máximas distancias que se pueden conseguir.

Las características funcionales especifican las funciones que se realizan a través de cada uno de los circuitos de intercambio. Las funciones a realizar se pueden clasificar en cuatro grandes categorías: datos, control, temporización y tierra.

Las características de procedimiento especifican la secuencia de eventos que se deben dar en la transmisión de los datos, basándose en las características funcionales de la interfaz. Estos procedimientos deben ser los mismos en el ETD y en el ETCD.

Las interfaces de nivel físico se utilizan para conectar los dispositivos de usuario a los circuitos de comunicaciones. Entre las interfaces más conocidas están: RS232, RS422 y RS449, que se describen a continuación.

3.2.1 RS232 (V.24)


Los módem se conectan con el ordenador a través de un puerto de comunicaciones del primero. Estos puertos sigue comúnmente la norma RS232.

A través del cable RS232 conectado entre el ordenador y módem estos se comunican. Hay varios circuitos independientes en el interfaz RS232. Dos de estos circuitos, el de transmitir datos (TD), y el de recibir datos (RD) forman la conexión de datos entre PC y Módem.

Muchas veces los ETD y los ETCD se conectan vía una interfaz estándar denominada RS232-C (fig.1). Un ETD es normalmente una terminal o una computadora. El ETCD es generalmente un módem cuya función es proporcionar la conexión con el circuito de comunicaciones.

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fig.1 conexión de DTE y DCE con interfaz V.24

El equivalente del CCITT (UIT-T) para la RS-232 es la V.24, aunque éste sólo especifica los aspectos funcionales y de procedimiento de la interfaz; V24 hace referencia a otros estándares para los aspectos eléctricos y mecánicos:

  • Mecánicos: ISO 2110.

  • Eléctricos:V.28.

  • Funcionales: V.24.

  • De procedimiento: V.24.

Las versiones actuales de V.24 y V.28 se establecieron en 1993. Este interfaz se utiliza para conectar dispositivos DTE a módems a través de líneas de calidad telefónica para ser utlizados en sistemas de comunicaciones analógicos públicos.

Especificaciones mecánicas.

El conector normalmente empleado en los interfaces RS-232 es un conector DB-25 (ver figura). El estándar define que el conector hembra se situará en los DCE y el macho en el DTE. Aunque es fácil encontrar excepciones. También es frecuente que muchos interfaces sólo incorporen parte de los circuitos descritos en la especificación.

Especificaciones Eléctricas.

Se encarga del movimiento de datos de usuario a través de la interfaz.

Aquí se define la señalización entre ETD y ETCD. La señalización es digital en todos los circuitos de intercambio. Los valores eléctricos se interpretarán como símbolos binarios o como señales de control, dependiendo de la función del circuito de intercambio.

Envía los datos por el interfaz mediante cambios de niveles de tensión. Un 0 binario se representa con una tensión en un rango de +3 a +12 volts. Un 1 binario se representa con una tensión en el rango de -3 a -12 volts. La longitud real del cable depende de las características eléctricas del cable, aunque algunos vendedores no permiten una longitud superior a 50 pies. El estándar V.28 define una interfaz eléctrica similar a la RS232.

Especificaciones funcionales.

En la figura y la tabla1 se representa la localización de los circuitos en el conector, y la función asociada a cada uno:

Nº de Circuito.

Función.

1

Malla.

2

Transmisión de Datos.

3

Recepción de Datos. 

4

Petición de Envío.

5

Preparado para Enviar.

6

DCE Preparado.

7

Señal de Tierra.

8

Detector de Señal Recibida.

9

Reservado para Test.

10

Reservado para Test.

11

No Asignado.

12

Detector de Señal Recibida Secundario.

13

Preparado para Enviar Secundario.

14

Transmisión de Datos Secundario.

15

Elemento de Temporización de la Señal Transmitida.

16

Recepción de Datos Secundario.

17

Elemento de Temporización de la Señal Recibida.

18

Bucle Local.

19

Petición de Envío Secundario.

20

DTE Preparado.

21

Bucle Remoto.

22

Indicador de Llamada.

23

Selección de la Razón de la Señal Transmitida.

24

Elemento de Temporización de la Señal Transmitida.

25

Modo de Test.

Tabala1

Especificaciones de Procedimiento.

Las características del procedimiento definen la sucesión de cómo se usan los diferentes circuitos en una aplicación determinada.

A continuación se enumeran las señales especificadas en el estándar RS232. Cada señal es identificada por sus letras, el equivalente V.24 (CCITT), número de poste en un conector DB-25 y DB-9 y el nombre de la señal. Las letras de los circuitos asociados a cada señal están caracterizados por la siguiente tabla2:

  • A, circuito común.

  • B, circuito de señal.

  • C, circuito de control.

  • D, circuito de cronometrización.

  • Si las letras están precedidas por una S, se trata de un canal secundario.

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'Red de datos'

3.2.2 RS422 (V.11).

Si incrementamos tanto la separación física como la tasa de bits, entonces se opta por la definición de señal alternativa RS-422/V.11, que se basa en el empleo de un cable de par trenzado y un par de circuitos transmisores y receptores diferenciales (también conocidos como balanceados o de extremo doble.

Un transmisor diferencial produce señales gemelas de polaridad igual y opuesta para cada señal de 1 a 0 binario que se va a transmitir. Como el receptor diferencial sólo detecta la diferencia entre ambas señales en sus dos entradas, el ruido captado por ambos alambres no afectará el funcionamiento del receptor. Por ello se dice que receptores diferenciales tiene la adecuada propiedad de rechazo de modo común. Puede emplearse una norma derivada de la RS-422, la RS 423/V.10, con un receptor diferencial, voltajes de un solo extremo (no balanceados) producidos por una interfaz EIA-232-D. La RS-422 es apropiada cuando se utiliza cable de par trenzado a distancias físicas de hasta 10m con 10 Mbps y de 1 Mbps, también se pueden conectar dos ETD como se muestra en la fig2.

Un parámetro importante de toda línea de transmisión en su impedancia característica (Z0), porque un receptor solo absorberá la totalidad de la señal recibida si la línea termina con un resistor igual a Z0. Si no es este el caso, habrá reflexiones de señal que distorsionan aún más la señal recibida. Por tanto, en general las líneas terminan con una impedancia igual a Z0, con valores comunes de 50 a 200 . En la siguiente tabla se resumen las características de señales diferenciales.

Tipo de señal

Longitud

(m)

Tasa de transmisión máxima

( Kbps)

RS-423 A/V.10

10

100

1000

100

10

1

RS-422A/V.11

(sin terminación)

10

100

1000

1000

100

10

RS-422A/V.11

10

100

1000

10000

1000

100

Tabla 3 Características de señales diferenciales.

'Red de datos'

'Red de datos'

Aplicación:
Impresoras Centronics en interfaz RS422

Interfaz RS422 > Centronics

Fig2

3.2.3 RS449 (V.35).

La interfaz RS449 o V.35, está diseñada para aumentar las prestaciones de la RS232 manteniendo su compatibilidad con ésta. La RS-449 puede utilizarse en velocidades de hasta 2 Mbps, en cables de hasta 60 metros.

Incluye especificaciones físicas (longitud del cable), eléctricas y funcionales.

Sus características son:

  • Longitud de cable de 1200 m., a velocidades de hasta 90 Kbps.

  • Longitud de cable de 15 m, alcanza hasta 2Mbps.

  • Transmite en forma asíncrona o síncrona.

  • En medio dúplex y full dúplex.

  • Comprende a las interfaces: RS 422 (interfaz balanceado a 2Mbps) y RS 423 ( no balanceado a 100 Kbps).

La interfaz V.35 está definida para operar a 48 Kbps, en sustitución de las recomendaciones V.10 y V.11, se ha adoptado a velocidades mayores de 200 Kbps se usa principalmente para conectar ruteadores, con una transmisión síncrona, full dúplex y por línea dedicada.

El conector, normado por ISO 2593 que emplea esta interfaz es el denominado M34, que significa que utiliza 34 terminaciones.

3.3 Módem.

Un módem (MOdulador/DEModulador) se encarga de convertir un flujo de datos digitales banda base en una señal analógica apropiada para ser transmitida sobre el medio, y viceversa.

El módem modula una señal sinusoidal de frecuencia fija, llamada portadora a fin de poder transmitir los datos digitales. Toda señal sinusoidal puede ser modulada a través de alteraciones en su frecuencia, fase o amplitud, o combinaciones de las mismas.

El empleo de una línea telefónica común para transferir datos sólo puede acomodar una señal analógica. Puesto que la computadora produce una señal digital que represente bits, se requiere de un dispositivo especial para convertir la señal digital a una señal analógica, y viceversa. El cambio de los datos a digitales a analógicos se conoce como modulación y el proceso contrario como demodulación. Por lo tanto, estos dispositivos son de modulación/ demodulación, o módem (fig.3). Algunos fabricantes son Penril/ Bay Networks, Hayes, Microm, Motorola y US Robotics.

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Fig. 3

Los módems pueden marcar números telefónicos en forma automática y recibir mensajes. También pueden realizar pruebas y verificaciones respecto a su funcionamiento actual. Algunos son capaces de variar velocidades de transmisión, que por lo general se miden en bps. En la actualidad, muchos módems transmiten a 56.6 Kbps. Algunos de los más costosos, denominados módems inteligentes, contienen microprocesadores que les permiten operar y funcionar bajo diversas circunstancias. Empresas como Aware Inc, Alcatel Alsthrom, Texas Instruments y Nortem Telecom. Compiten por proporcionar módems con acceso rápido a Internet (más de 1Mbps) a través de líneas telefónicas conmutadas.

Los módem se pueden clasificar en:

- Módems de fax (fax módem). Los dispositivos de facsímile, conocidos comúnmente como fax, le permiten a las empresas transmitir textos, gráficos, fotografías y otros archivos digitales a través de las líneas telefónicas ordinarias.

- Módems para propósitos especiales. Existen varios tipos de módem para usos especiales. En las PC portátiles se colocan módems celulares para las comunicaciones móviles. Con un módem celular es posible conectarse a otras computadoras mientras se viaja. Las ranuras de expansión utilizadas en las computadoras personales para las tarjetas de memoria también se pueden usar para las tarjetas módem estandarizadas en el tamaño de una tarjeta de crédito, que operan como módems normales.

Tipos de módems.

Los módems pueden ser de dos tipos: Internos o Externos, Cable módems (ver Fig.4).

Módem Externos.
Ventajas:

- No ocupan slots del gabinete.

- Tienen luces que indican el funcionamiento del módem.

- Son más fáciles de instalar y configurar.

- Se pueden utilizar en cualquier computadora.

- Se pueden transportar con facilidad.

Desventajas:

- Se encuentran más expuestos a que se estropeen.

- Son más caros.

Necesitan de la UART de la PC( ver abajo).

La UART es un chip del puerto de comunicaciones de la computadora. Los módems externos utilizan la UART instalada en el controlador de puertos de la PC, mientras que los módems internos usan la propia. Las UART modernas poseen un buffer, que almacena los datos temporalmente hasta que la PC los lea. Como muchos controladores tienen UART viejas (sin buffer), al utilizarla con módems de altas velocidades es factible que se pierdan datos en las transferencias de información.

Leds de control.
Los más comunes son:
MR -Indica que el módem se encuentra listo
TR -Indica que el módem esta conectado a la computadora
CD -Indica que el módem esta conectado con otro módem
OH -Indica descolgado
TX -Transmisión de datos
RX -Recepción de datos

Módem Internos
Ventajas:

- No ocupan lugar fuera del gabinete de la computadora.

- Tienen UART propia (ver abajo).

- Son más baratos.

Desventajas:

- Solo se puede utilizar en esa computadora.

- No se pueden transportar para utilizar en otra computadora.

- No tiene leds de control.

Componentes
1- Entrada/Salida línea telefónica
2- Conversor A/D, D/A.
3- Procesador.
4- PCI Bus.

Distintos tipos de Modems:

Modem
Externo

Modem
Interno

Modem
Para USB

MODEM
PCMCIA

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Fig. 4

Las compañías de cable también están proporcionando el módem de cable que tiene un costo asequible y alcanza velocidades de transmisión de 10 Mbps.

3.3.1 Funciones, velocidad, tipos de modulación.

La función de transformación de señales en la rama de transmisión del ETCD se realiza mediante dos procesos básicos de los que, según el caso concreto de que se trate, puede utilizarse uno, otro o ambos, éstos son: codificación y modulación.

Codificación: El tren de datos recibidos del terminal, cuya secesión de símbolos dependerá de la información a transmitir y de su codificación, se transforma en otro atendiendo a criterios de transmisión propiamente dicha (componente de corriente continua, distribución espectral de potencia, interferencia entre símbolos, influencia de los ruidos, intervalos entre transiciones, etc.).

Éste es el único proceso que realiza el ETCD transmisor en los circuitos para transmisión síncrona a velocidades altas (a partir de 4.800 bits/s), este proceso recibe el nombre de aleatorizacion y precede al de modulación. En transmisiones asíncronas a baja velocidad, no se utiliza.

Modulación: De una manera sencilla la modulación es la conversión de señales digitales en señales analógicas. Es el proceso por el cual el tren de datos entrante genera una señal analógica, compatible con la línea de transmisión; a fin de modificar, en función de la señal de entrada, alguno de los parámetros que definen una onda senoidal pura, llamada portadora de la forma A cos(2ft-), lo que da lugar a tres sistemas básicos de modulación:

  • De amplitud o ASK (Amplitud-Shift-Keying). La modulación en amplitud pura se emplea muy poco para la transmisión de datos, y si se hace, se utiliza para muy bajas velocidades de transmisión, ya que es muy susceptible a las interferencias de la línea. A cada valor de la señal de entrada, se hace corresponder otro de la amplitud A de la portadora.

  • De frecuencia o FSK (Frequency-Shift-Keying). La modulación de frecuencia se suele utilizar para velocidades de transmisión iguales o inferiores a 1200 bps. que consiste en variar la frecuencia f de la portadora en función de la señal de entrada.

  • De fase o PSK (Phase-Shift-Keying). en cuyo caso se provocan saltos bruscos y predeterminados en la fase  de la portadora, de acuerdo con la señal de entrada.

  • Estos tipos de modulación, descritos en forma muy elemental, tienen en la práctica matices más complejos, sobre todo, cuando se utilizan varios niveles o se producen modulaciones de tipo mixto.

    En la rama de recepción, la reconversión de las señales procedentes de la línea se realiza en el ETCD, mediante uno o varios de los siguientes procesos:

    Demodulación: Es el proceso inverso a la modulación y, como tal, consiste en reconstruir, a partir de la señal recibida de la línea, el tren de datos que la originó. El problema estriba en que el ETCD debe decidir en qué instante se produce la transición de un estado a otro, en base a una señal (la recibida) que no sea exactamente igual a la que salió del modulador remoto, ya que ha sufrido los efectos nocivos de la transmisión (distorsiones, ruidos, etc.). el error que se produzca en esta decisión respecto al instante real determinará el grado de distorsión de la señal de datos reconstruida e influirá en la probabilidad de error, en el reconocimiento final de la misma.

    La demodulación puede ser coherente o no coherente, según que el receptor posea o no una referencia en la onda portadora con la cual puede ponerse en fase.

    Recepción en bada base: En este proceso, la señal de datos distorsionada, procedente de la línea o de un demodulador, según sea el caso, se transforma en una secesión de símbolos con los instantes significativos estimados, pero bien definidos.

    Decodificación: Finalmente se ha de producir una operación inversa a la codificación que se realizó en el transmisor, con lo que se obtiene el tren de datos original.

    Normalmente, todos los procesos descritos, tanto los de ETCD transmisor, como del receptor, se realizan en un único conjunto físico que recibe el nombre de módem, contracción de las palabras MOdulador-DEModulador, por ser éstas las funciones más importantes que realiza, si bien, como se ha visto, se realizan otras funciones e incluso se presentan casos (transmisión en banda base) en que no existen dichas funciones.

    A fin de facilitar la instalación de circuitos internacionales y evitar la proliferación innecesaria y antieconómica de soluciones particulares, en el diseño de los módems, UIT-T ha normalizado una serie de módems, que cubren prácticamente la totalidad de las necesidades presentadas hasta hoy. Esta normalización define y fija, para cada tipo de módem, una serie de características de tal forma que puedan conectarse entre sí módems de diferentes fabricantes, que han resuelto el problema con tecnologías muy distintas.

    Características fundamentales normalizadas

    En las correspondientes recomendaciones de UIT-T se describen con todo detalle todas y cada una de las características que definen cada tipo de módem.

    Aquí nos limitaremos a enumerar, de forma muy resumida, las más significativas y diferenciadoras.

    Módems (Recomendación V.27)

    Para la transmisión de datos a 4.800 bps., existen tres tipos de módems, con algunas diferencias entre ellos, definidas por las Recomendaciones V.27, V.27 -bis y V.27 ter., siendo básico el primero cuyas características son las siguientes:

    • Velocidad de transmisión: 4.800 bits/s;

    • Tipo de transmisión: síncrona;

    • Línea utilizable: dedicada de calidad especial, (M - 1020);

    • Modo de explotación: semidúplex o dúplex integral;

    • Tipo de modulación: PSK octofásica diferencial;

    • Canal de retorno: opcional y según Recomendación V.23;

    • Interfaz lógica con el terminal: según Recomendación V.24 y V.28.

    • Frecuencia portadora: F0 = 1.800 Hz ± 1 Hz;

    • Igualador de amplitud y fase: ajustable manualmente;

    • Seudoaleatorizador: autosincronizable con polinomio 1 + x-6 + x-7;

    • Funcionamiento: los datos a transmitir, después de pasar por el seudoaleotarizador, si se incluye en circuito, se dividen en grupos de tres bits consecutivos (tribits), codificándose cada uno de ellos con un cambio de fase, respecto a la del tribit que le precede inmediatamente, del valor indicado en la tabla siguiente (tabla.4):

    tribit:

    001

    000

    010

    011

    111

    110

    100

    101

    cambio

    de fase:

    + 90°

    + 45°

    + 135°

    + 180°

    + 225°

    + 270°

    + 315°

    Tabla.4

    El primer bit de la izquierda del tribitio es el primero en el orden de transmisión).

    En el receptor, los tribitios se decodifican y se reagrupan los bitios en el orden correcto haciéndolos pasar a continuación por el seudoaleatorizador para recomponer la señal original.

    • Tiempo de sincronización: menor de 20 ms.

    Módems (Recomendación V.29).

    Son los módems normalizados para transmisión de datos a 9.600 bps sobre líneas de calidad especial, sin excluir su uso en circuitos de calidad inferior, a discreción de las administraciones interesadas.

    Sus principales características son las siguientes:

    • Velocidades de transmisión: 9.600, 7.200 y 4.800 bps;

    • Tipo de transmisión: síncrona;

    • Línea de transmisión: dedicada, de 4 hilos, calidad especial. (A veces puede funcionar sobre líneas de calidad normal);

    • Modo de explotación: medio dúplex o dúplex;

    • Tipo de modulación: PSK y ASK combinadas;

    • Interfaz lógica: según Recomendación V.24 y V.28;

    • Inclusión facultativa de un multiplexor para la combinación de las velocidades binarias: de 7200, 4800 y 2400 bits/s;

    • Frecuencia portadora: F0 = 1.700 ± 1 Hz;

    • Funcionamiento a 9.600 bits/s () figura 4.26); el tren de datos aleatorizados que debe transmitirse, se divide en grupos de 4 bits (cuadribits). El primer bit de cada grupo (Q1) determina la amplitud del elemento de señal a transmitir y los tres restantes (Q2, Q3 YQ4) se codifican mediante un cambio de fase idéntica a la indicada en la Recomendación V.27.

    La amplitud relativa de los diferentes elementos de señal será:

    En el receptor se decodifican los cuadribits y se reagrupan los bits en el orden correcto:

    • funcionamiento a 7.200 bps: se forman tribits, que se codifican según la Recomendación V.27, determinándose la amplitud de cada elemento igual que en el caso anterior, pero haciendo siempre Q1 igual a 0;

    • funcionamiento a 4.800 bps: se forman dibits que se codifican según la Recomendación V.26.

    • velocidad de modulación: trabaja siempre a 2.400 baudios.

    Módems (Recomendación V.36).

    Los módems V.36 permiten la transmisión de señales digitales sobre una línea constituida por un grupo primario de un sistema múltiplex MDF, (ancho de banda 60 -108 KHz), pudiéndose destinar a varías aplicaciones.

    Las características principales son:

      • Velocidad recomendad: 48 kbps;

      • Velocidades para aplicaciones específicas: 56, 64, 72 kbps;

      • Tipo de transmisión síncrona;

      • Línea utilizada: grupo primario (60 - 108 kHz);

      • Modo de explotación: dúplex;

      • Interfaz lógico: según Recomendación V.24, V.10 y V.11;

      • Tipo de modulación: de amplitud con banda lateral única;

      • frecuencia portadora: 100 kHz.

    Esta portadora se modula por una señal en banda base sin componente de corriente continua, del tipo bipolar entrelazado de orden 2.

    En general, los módems V.36 se instalan en las centrales telefónicas (donde esté el grupo primario), y se prolongan hasta el usuario mediante enlaces en banda base.

    3.3.2 Módem asíncrono, características, diagrama y funcionamiento.

    Los módems asíncronos son usados principalmente para los circuitos telefónicos conmutados de baja velocidad.

    La comunicación asíncrona, conocida como «async», es probablemente la forma de conexión más extendida. Esto es debido a que async se desarrolló para utilizar las líneas telefónicas.

    Cada carácter (letra, número o símbolo) se introduce en una cadena de bits. Cada una de estas cadenas se separa del resto mediante un bit de inicio de carácter y un bit de final de carácter. Los dispositivos emisor y receptor deben estar de acuerdo en la secuencia de bit inicial y final. El equipo destino utiliza los marcadores de bit inicial y final para planificar sus funciones relativas al ritmo de recepción, de forma que esté preparado para recibir el siguiente byte de datos.

    La comunicación no está sincronizada. No existe un dispositivo reloj o método que permita coordinar la transmisión entre el emisor y el receptor. El equipo emisor sólo envía datos y el equipo receptor simplemente los recibe. A continuación, el equipo receptor los comprueba para asegurarse de que los datos recibidos coinciden con los enviados. Entre el 20 y el 27 por 100 del tráfico de datos en una comunicación asíncrona se debe al control y coordinación del tráfico de datos. La cantidad real depende del tipo de transmisión, por ejemplo, si se está utilizando la paridad (una forma de comprobación de errores).

    Hay varios diseños de módem estándares, comúnmente usados para la transmisión de datos asíncronos. Para la operación de medio dúplex con un circuito de línea privada de dos o cuatro hilos. Para un módem con una portadora de 1700 Hz, se modula a la frecuencia de onda cuadrada de 1200 Hz. La frecuencia de marca fm es de 1200 Hz, mientras que la frecuencia de espacio fs es de 2200 Hz a una velocidad de 1200 bps, el factor h (grado de modulación lograda) es entonces calculada como sigue:

    h = = 1000/1200 =0.83

    Como regla general y para un mejor rendimiento el factor h se limita a un valor menor a 1. El factor h es equivalente al índice de modulación para FM. Consecuentemente con FSK el número de frecuencias laterales generadas se relaciona directamente con el factor h. La separación entre las frecuencias laterales adyacentes es igual a la mitad de la tasa de bit de entrada.

    Módem que utiliza transmisión asíncrona y no requiere sincronización de tiempo con el equipo terminal de datos conectado o el modem remoto; también describe a un modem que convierte entradas asíncronas de un DTE a señales síncronas para transmisiones modem a módem.

    Para operar en dúplex con una línea conmutada a dos hilos, es necesario dividir el ancho de banda utilizable de un circuito de banda de voz a la mitad, creando dos canales de datos de igual capacidad. De esta manera, cada uno de los canales operará con frecuencias distintas una para marca y otra para espacio. Un canal es el de banda baja y ocupa filtros pasabanda, generalmente de 300 a 1650 Hz. El segundo canal es un canal de banda alta y ocupa filtros pasabanda de 1270 a 1070 Hz. Para una tasa de bit de 300 bps, el índice de modulación h es aproximadamente de 0.67. Como los canales de datos de banda baja y de banda alta ocupan diferentes bandas de frecuencia, pueden por lo tanto, usar la misma facilidad de dos hilos. Sin interferir uno con otro.

    El canal de banda baja comúnmente se llama canal originador y el canal de banda alta se llama canal contestador. Es un procedimiento estándar en un circuito de marcación, para la estación que origina la llamada, transmitiendo en las frecuencias de banda baja y recibiendo en las frecuencias de banda alta. La estación que responde la llamada transmite en las frecuencias de banda alta y recibe en las frecuencias de banda baja. La figura 3.2 ilustra el espectro de salida para un módem asíncrono con frecuencia de portadora de 1700 Hz, datos de entrada de 1200 bps, y con un índice de modulación h de 0.83.

    3.3.3 Módem síncrono, características, diagrama y funcionamiento.

    Los módems síncronos se usan para la transmisión de datos de velocidad media y alta, utilizan modulación PSK o QAM. Los módems síncronos que transmiten señales de reloj junto con los datos, modulan de manera digital una portadora analógica. La portadora modulada se transmite al módem de recepción, en donde una portadora coherente se recupera y se usa para demodular los datos. El reloj de transmisión se recupera de los datos y se usa para sincronizar los datos recibidos en el ETD. Debido a los circuitos de recuperación del reloj y portadora, un módem síncrono es más complicado, y por lo tanto, más caro que su contraparte asíncrona.

    La modulación PSK se usa para los módems síncronos de velocidad media (2400 a 4800 bps). Más específicamente QPSK se usa con módems de 2400 bps y 8-PSK se usa con módems de 4800 bps. El QPSK tiene una eficiencia de ancho de banda de 2 bps/Hz; por lo tanto, la velocidad en baudios y un ancho de banda mínimo, para un módem síncrono de 2400 bps, son 1200 baudios y 1200 Hz. El módem síncrono de 2400 bps usa una portadora de 1600 Hz, así como el módem de 4800 bps.

    Los módems de alta velocidad funcionan a 9600 bps y utilizan modulación 16-QAM, con una eficiencia de ancho de banda de 4 bps/Hz; por lo tanto, la velocidad en bauds y mínimo ancho de banda, para los módems síncronos es de 2400 bauds y 2400 Hz. Usan portadoras de 1650 Hz y tienen un espectro de salida que se extiende desde 450 a 2850 Hz.

    Normalmente, se usa un formato de datos asíncrono con los módems asíncronos y un formato de datos síncrono con módems síncronos. Sin embargo, los datos asíncronos son ocasionalmente usados con los módems síncronos; esto es conocido como transmisión isocrónica. Los datos síncronos nunca se usan con módems asíncronos.

    La comunicación síncrona confía en un esquema temporal coordinado entre dos dispositivos para separar los grupos de bits y transmitirlos en bloques conocidos como «tramas» (Fig.5). Se utilizan caracteres especiales para comenzar la sincronización y comprobar periódicamente su precisión.

    Dado que los bits se envían y se reciben en un proceso controlado (sincronizado) y cronometrado, no se requieren los bits de inicio y final. Las transmisiones se detienen cuando se alcanza el final de una trama y comienzan, de nuevo, con una nueva. Este enfoque de inicio y final es mucho más eficiente que la transmisión asíncrona, especialmente cuando se están transfiriendo grandes paquetes de datos. Este incremento en eficiencia es menos destacable cuando se envían pequeños paquetes.

    Si aparece un error, el esquema de corrección y detección de errores síncrono genera una retransmisión.

    Fig.5

    MODEM síncrono para transmisiones que van desde 1.200 hasta 4.800 Baudios con modulación FFSK vía radio para la transmisión segura de datos entre equipos que presenten protocolos de comunicación distintos.

    'Red de datos'

    Fig.6 Tarjeta modem sincrono

    3.3.4 Módem con canal de retorno, características, diagrama a bloques, funcionamiento.

    Modem asimétrico. Modem de dúplex completo (bidireccional) que transmite datos en una dirección a una velocidad y simultáneamente en la otra dirección a otra velocidad. Por ejemplo, los datos fluyen a alta velocidad en una dirección mientras que el acuse de recepción retorna a baja velocidad en la otra dirección.

    Típicamente un cable de módem envía y recibe datos en dos diferentes modos. En la dirección hacia el abonado la señal digital es modulada en un típico ancho de banda de algún canal de televisión de 6 Mhz, este canal podría estar entre 42 Mhz y 750 Mhz. Existen varios esquemas de modulación, pero los dos más populares son QPSK (hasta ~10 Mbps) y QAM64 (hasta ~36 Mbps). El canal de retorno del abonado es más delicado. Normalmente, en una red de cable, el camino de retorno del abonado conocido como canal de "reversa", es transmitido entre 5 y 40 Mhz. Esta frecuencia tiende a ser muy ruidosa, porque existen muchas interferencias de radios AM o CB y además interferencias de ruidos de los artefactos hogareños. Sumemos además la interferencia introducida en el propio hogar, la perdida en los conectores, o el cable en mal estado. Como las redes de cable están realizadas en forma de árbol y subredes en forma de ramas, todo este ruido se va sumando a través de su viaje en el canal de retorno, combinándose e incrementándose. Por esta causa, muchos fabricantes estarían usando QPSK o similares esquemas de modulación en el canal de retorno, porque QPSK es un esquema más robusto que otras técnicas de modulación en un ambiente de ruido. El canal de retorno la modulación típica es QPSK (Quaternary phase shift keing- hasta 10 Mbps).

    3.3.5 Igualación de líneas

    -igualación física (estadísticas)

    La línea telefónica física son las líneas que permiten la conducción de señales. Pueden ser principalmente metálicas o hechas de materiales sintéticos. Su aplicaron va desde sistemas de energía, telefónicos, radioelectronicos y de onda portadora.

    La igualación es la reducción de la distorsión por medio e circuitos compensadores, que tienen en cuenta el tipo particular e distorsión sobre la banda precisa.

    3.3.6 Modem multipuerto.

    Esta configuración permite la conexión de múltiples equipos de cliente a través de la línea ADSL. A cada línea ADSL se le asigna una única dirección IP pública.

    Fig. 7Equipo Multimodem

    Los Lan Modems utilizan una tecnología que permite hasta 2 conexiones analógicas combinarse para crear un conducto de acceso más grande a Internet. Mientras que una conexión analógica promedio a Internet transfiere información Web y correo electrónico a una velocidad de hasta 56 Kbps (kilo bits por segundo), los Lan Modems combinan la capacidad de hasta 2 módems para hacer una velocidad de transferencia aproximada de 112 Kbps (Fig.8).

    'Red de datos'

    Fig.8 Conexión Lan modem

    3.3.7 Módem de alta velocidad.

    Cable módem. Definición: Un "Cable Módem" es un dispositivo que permite tener acceso a datos a muy alta velocidad vía una red de Video Cable (CATV). Un Cable Módem típicamente tiene dos conexiones, una al cable coaxial de la empresa prestadora del servicio de Video Cable y la otra a la computadora (PC).

    Las velocidades de un módem de cable pueden variar bastante. En la dirección hacia el abonado (desde la red hacia la computadora), la velocidad puede ser aproximadamente de ~36 Mbps. Pocas computadoras podrían ser capaces de conectarse a tales velocidades, un número más realista sería entre 3 y 10 Mbps. En la dirección contraria, es decir (de la computadora hacia la red), las velocidades pueden ser hasta 10 Mbps. Sin embargo la mayoría de los módem funcionarían en una velocidad más que optima entre 200 Kbps y 2 Mbps.

    GLOSARIO:

    ANCHO DE BANDA: Técnicamente es la diferencia en hertzios (Hz) entre la frecuencia mas alta y la mas baja de un canal de transmisión. Sin embargo, este término se usa mucho mas a menudo para definir la cantidad de datos que puede ser enviada en un período de tiempo determinado a través de un circuito de comunicación dado.

    ASK: Modulación de amplitud.

    CCITT: Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico.

    DCE: Equipo de comunicación de datos.

    DTE: Equipo terminal de datos.

    ETCD: Equipo terminal de circuito de datos.

    FEP: Procesador frontal de comunicaciones (Administrador de comunicaciones).

    FSK: Modulación de frecuencia.

    Full-Duplex: En dos sentidos a la vez.

    Half-Duplex: En dos sentidos pero no a la vez.

    IEEE: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos.

    ITU-T "International Telecommunication Union". Unión Internacional de Telecomunicaciones.

    MODEM: Acrónimo de modulador/demodulador. Designa el aparato que convierte las señales digitales en analógicas y viceversa y que permite la comunicación entre ordenadores a través de una línea telefónica normal o una línea de cable (módem para cable)


    OSI: Interconexión de Sistemas Abiertos.

    PC: Ordenador personal (Personal Computer). Es la denominación más común que se utiliza para las computadoras de uso generalizado. Básicamente es un equipo que esta formado por una CPU, un monitor y un teclado, que trabaja con software adecuado y emplea un sistema operativo que lleva a cabo una serie de operaciones de cálculo.

    PSK: Modulación de fase.

    QAM: Modulación de cuadratura.

    RS-232 - Un interfaz usado entre el DTE y el DCE que emplean datos binarios seriales intercambiados, definido por EIA, también conocidos como EIA-232. Similar a V.24 estándar del CCITT.

    RS-422 - Estándar definido por EIA, también conocido como EIA-422. Se ocupa de las características eléctricas de los circuitos de interfaz digital equilibrados del voltaje. Similar a V.11 estándar del CCITT.

    RS-449 - Estándar definido por EIA, también conocido como EIA-449. Repartos con interfaz de uso 
    general 37- y 9-posición para equipo terminal de datos y el equipo circuit-terminating de los datos que emplean intercambio binario serial de los datos.

    USB: Bus serie universal. Medio de conexión de dispositivos al ordenador. USB permite conectar hasta 128 dispositivos al ordenador (mediante concentradores y otros dispositivos de conexión); sin embargo, todos los dispositivos conectados comparten la velocidad de transferencia de datos.

    USB permite conectar y desconectar dispositivos mientras el ordenador está en marcha (conexión en funcionamiento).

    USB 1.1 puede transferir datos a velocidades de hasta 12 Mb/s.

    USB 2.0 permitirá transferencias de datos de hasta 480 Mb/s.