Ingenieria Telecomunicaciones

BLOG CLAUDIA MARTINEZ

Taller 1

Fundamentos de Telecomunicaciones

Identifique los componentes de un sistema de comunicaciones

Existen cinco elementos básicos y necesarios para la comunicación:

Emisor o Transmisor: es la fuente de los datos a transmitir.

Medio o canal: posibilita la transmisión.

Receptor: es el destinatario de la información.

Mensaje: Constituido por los datos a transmitir.

Protocolo: es el conjunto de reglas previamente establecidas que definen los procedimientos para que dos o más procesos intercambien información. Además, se dice que estas reglas definen la sintaxis, la semántica y la sincronización del  protocolo.

Enlace: es el vínculo que existe entre dos nodos, a través del cual fluye la información.

                           MEDIO

                           Protocolo

Investigue sobre el uso de las redes en los diferentes ambientes

En la actualidad el uso de las redes de comunicación es fundamental para el desarrollo de la sociedad, una persona con un equipo PC y un módem, puede conectarse a redes locales, nacionales e internacionales a través de las líneas telefónicas. A medida que se ha simplificado el uso de las computadoras y del software, mucha gente las ha adoptado como elemento necesario, cuando no imprescindible, para su trabajo. Como herramienta familiar, el acceso a Internet una de las redes más complejas puede ser utilizada para los estudios, la investigación, la contabilidad, el trabajo y el ocio, entre otros.

La comunidad financiera utiliza las redes de información y los servicios de noticias. Son trabajadores del sector terciario avanzado. Su trabajo depende de la capacidad para actualizar constantemente sus fuentes centrales de información, es decir, las computadoras denominadas servidores: sus terminales se conectan temporalmente a dichos servidores para tener acceso a un sinfín de datos exactos y actualizados, que por sí solos no podrían obtener.

Las redes presentan varias ventajas para usuarios, empresas o particulares:

Las organizaciones modernas suelen estar bastante dispersas y a veces incluyen empresas distribuidas en varios puntos de un país o extendidas por todo el mundo.

La interconexión de ordenadores permite que varias máquinas compartan los mismos recursos.

Las redes pueden resolver también un problema de especial importancia: la tolerancia ante fallos.  En caso de que un ordenador falle, otro puede asumir sus funciones y su carga de trabajo, algo importantísimo en los sistemas de control de trafico aéreo.

El empleo de redes otorga una gran flexibilidad a los entornos laborales.  Los empleados pueden trabajar desde sus casas, utilizando terminales conectados con un ordenador de la oficina.  Gracias a los sistemas de comunicación y a las redes, hoy es posible el intercambio rápido de informaciones residentes en ordenadores dispersos por todo el país. 

Cuál es la función de los protocolos de comunicaciones?

El protocolo de red es aquel que determina el modo y organización de la información (tanto datos como controles) para su transmisión por el medio físico con el protocolo de bajo nivel. Los protocolos de red más comunes son: IPX/SPX, DECnet, X.25

Los protocolos son reglas y procedimientos para la comunicación.  El término protocolo se utiliza en distintos contextos, cuando dos equipos están conectados en red, las reglas y procedimientos técnicos que dictan su comunicación e interacción se denominan protocolos.

Existen muchos protocolos. A persas de que cada protocolo facilita la comunicación básica, cada uno tiene un propósito diferente y realiza distintas tareas. Cada protocolo tiene sus propias ventajas y limitaciones

Algunos protocolos sólo trabajan en ciertos niveles OSI.  El nivel al que trabaja un protocolo describe su función. Por ejemplo, un protocolo que trabaje a nivel físico asegura que los paquetes de datos pasen a la tarjeta de red (NIC) y salgan al cable de la red.

Los protocolos también pueden trabajar juntos en una jerarquía o conjunto de protocolos

De dos ejemplos de ventajas y desventajas del uso de los protocolos en las redes.

La principal ventaja del uso de estándares es que garantiza la compatibilidad entre sistemas y facilita la interconexión de los mismos.

Por contra las especificaciones del estándar no siempre pueden realizarse técnicamente. Además, la aprobación de un estándar conlleva tiempo, y no siempre es posible esperar a que exista un estándar para comenzar la producción y comercialización de un producto; un problema añadido es que pueden existir varios estándares para un mismo producto.

Realice un cuadro comparativo entre las redes LAN, MAN, WAN e Inalámbricas, identificando claramente las características y propiedades de cada una: ámbito geográfico, velocidad de transmisión, etc.

Redes de Área Local LAN

Una red LAN, Local Area Network, red de área local es una red de propiedad privada que conecta enlaces de una única oficina, edificio o campus. Dependiendo de las necesidades de la organización donde se instale y del tipo de tecnología utilizada, una LAN puede ser tan sencilla como dos PC y una impresora situados en la oficina de la casa de alguien o se puede extender por toda una empresa e incluir servicios de voz, sonido y periféricos de video. Su cobertura esta limitada a unos pocos kilómetros. Las LAN están diseñadas para permitir la compartición de recursos costosos entre computadores personales o estaciones de trabajo. Dentro de estos recursos pueden incluirse: hardware, software o datos. Las LAN se distinguen de otro tipo de redes por su medio de transmisión y su topología. En general una LAN usará un único medio de transmisión. Estás tienen un área física de 7 km.

Redes de Área Metropolitana MAN.

Estas redes han sido diseñadas para que se pueda extender a lo largo de una ciudad entera. Puede ser una red única como una red de televisión por cable, o puede ser una forma de conectar un cierto número de LAN en una red mayor, de forma que los recursos puedan ser compartidos de LAN a LAN y de ispositivo a dispositivo. Una empresa puede usar una MAN para conectar las LAN de todas sus oficinas dispersas por la ciudad. Una MAN puede ser propiedad totalmente por una empresa privada que será su operadora, o puede ser un servicio proporcionado por una empresa de servicio público, como una empresa de telefonía local.  Extensión de 7 a 50 km.

Redes de Área Extensa WAN.

Una WAN proporciona un medio de transmisión a larga distancia de datos, voz, imágenes e información de video sobre grandes áreas geográficas que pueden extenderse a un país, un continente o incluso el mundo entero. En contraste con las LAN que dependen de su propio hardware para transmisión, las WAN pueden utilizar dispositivos de comunicación públicos, alquilados o privados, habitualmente en combinaciones, y además pueden extenderse a lo largo de un número de kilómetros ilimitado. Una WAN que es propiedad de una única empresa, que la única que la usa, se denomina habitualmente red de empresa.  Extensión mayo de 50 km.

Redes Inalámbricas

Una red local se denomina inalámbrica cuando los medios de unión entre las estaciones no son cables. Actualmente existen cuatro técnicas para su utilización en redes inalámbricas: infrarrojos, radio en UHF, microondas y láser.

Enumere las características de los servicios que provee una LAN

- Proporciona interconexión a una variedad de dispositivos en un área restringida (recinto, edificio, campus).

- Distancia entre estaciones más alejadas de 3 Km. (FDDI llega a 200 Km).

- No utiliza medios de comunicación externos.

- Suele ser de propiedad privada.

- Velocidad de transmisión relativamente elevada (de 1 a 1000 Mb/s).

- Fiabilidad alta.

- Tasa de error muy baja.

- Proporciona los servicios de comunicación más comunes como son la compartición de recursos ( impresoras, archivos, etc.).

- Usan un medio de transmisión compartido (transmisión por difusión).

- Topología: bus o anillo.

- Ejemplos: Ethernet a 10 Mb/s, IEEE 802.5 o Token-Ring a 4 Mb/s, FDDI a 100 Mb/s, Fast Ethernet a 100 Mb/s.

Detalle esquemáticamente las distintas tecnologías con las que se puede construir una red WAN.

Es una red que permite conectar host separados por grandes distancias utilizando servicios proporcionados por las empresas de servicios públicos como comunicación vía telefónica o en ocasiones instalados por la misma organización. Una red se extiende por un área geográfica extensa, mantiene computadores con el propósito de ejecutar aplicaciones, a éstos computadores se les denomina host.  Los hots  se encuentran conectados a subredes de comunicaciones cuya función es conducir mensajes de un hot a otro, a diferencia del sistema telefónico que conduce voz, los hots conducen datos utilizando la misma vía (red telefónica). Dicha subred se compone de nodos también conocidos como routers (enrutadores) y utiliza la técnica de conmutación para la transferencia de datos, se mandan los paquetes de un reteador a otro. Se dice que la red es packet-switched (paquetes ruteados) o store-and-forward (guardar y reenviar).  Una WAN también tiene la posibilidad de comunicarse mediante un sistema de satélite o radio, utilizando antenas las cuales efectúan la transmisión y recepción.

Realice un cuadro comparativo entre las diferentes topologías de red identificando claramente las características de cada una

Las topologías de red tienen dos aspectos:

Topología Física: Las computadoras de red deben ser conectadas de tal manera que cada computadora tenga acceso a la red entera, es la disposición real de las máquinas, dispositivos de red y cableado (los medios) en la red.

La topología lógica, que es la forma en que las máquinas se comunican a través del medio físico. Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son broadcast (Ethernet) y transmisión de tokens (Token Ring).

Topología de bus
La topología de bus tiene todos sus nodos conectados directamente a un enlace y no tiene ninguna otra conexión entre nodos. Físicamente cada host está conectado a un cable común, por lo que se pueden comunicar directamente, aunque la ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados.

La topología de bus permite que todos los dispositivos de la red puedan ver todas las señales de todos los demás dispositivos, lo que puede ser ventajoso si desea que todos los dispositivos obtengan esta información. Sin embargo, puede representar una desventaja, ya que es común que se produzcan problemas de tráfico y colisiones, que se pueden paliar segmentando la red en varias partes. Es la topología más común en pequeñas LAN, con hub o switch final en uno de los extremos.

Topología de anillo
Una topología de anillo se compone de un solo anillo cerrado formado por nodos y enlaces, en el que cada nodo está conectado solamente con los dos nodos adyacentes. .

Los dispositivos se conectan directamente entre sí por medio de cables en lo que se denomina una cadena margarita. Para que la información pueda circular, cada estación debe transferir la información a la estación adyacente.

Topología de anillo doble Una topología en anillo doble consta de dos anillos concéntricos, donde cada host de la red está conectado a ambos anillos, aunque los dos anillos no están conectados directamente entre sí. Es análoga a la topología de anillo, con la diferencia de que, para incrementar la confiabilidad y flexibilidad de la red, hay un segundo anillo redundante que conecta los mismos dispositivos. La topología de anillo doble actúa como si fueran dos anillos independientes, de los cuales se usa solamente uno por vez.

Topología en estrella La topología en estrella tiene un nodo central desde el que se irradian todos los enlaces hacia los demás nodos. Por el nodo central, generalmente ocupado por un hub, pasa toda la información que circula por la red. .

La ventaja principal es que permite que todos los nodos se comuniquen entre sí de manera conveniente. La desventaja principal es que si el nodo central falla, toda la red se desconecta.

Topología en estrella extendida La topología en estrella extendida es igual a la topología en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central también es el centro de otra estrella. Generalmente el nodo central está ocupado por un hub o un switch, y los nodos secundarios por hubs. La ventaja de esto es que el cableado es más corto y limita la cantidad de dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central. La topología en estrella extendida es sumamente jerárquica, y busca que la información se mantenga local. Esta es la forma de conexión utilizada actualmente por el sistema telefónico.

Topología en árbol La topología en árbol es similar a la topología en estrella extendida, salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos.

El enlace troncal es un cable con varias capas de ramificaciones, y el flujo de información es jerárquico. Conectado en el otro extremo al enlace troncal generalmente se encuentra un host servidor.

Topología en malla completa En una topología de malla completa, cada nodo se enlaza directamente con los demás nodos. Las ventajas son que, como cada todo se conecta físicamente a los demás, creando una conexión redundante, si algún enlace deja de funcionar la información puede circular a través de cualquier cantidad de enlaces hasta llegar a destino. Además, esta topología permite que la información circule por varias rutas a través de la red.

La desventaja física principal es que sólo funciona con una pequeña cantidad de nodos, ya que de lo contrario la cantidad de medios necesarios para los enlaces, y la cantidad de conexiones con los enlaces se torna abrumadora.

Topología de red celular La topología celular está compuesta por áreas circulares o hexagonales, cada una de las cuales tiene un nodo individual en el centro.

La topología celular es un área geográfica dividida en regiones (celdas) para los fines de la tecnología inalámbrica. En esta tecnología no existen enlaces físicos; sólo hay ondas electromagnéticas. La ventaja obvia de una topología celular (inalámbrica) es que no existe ningún medio tangible aparte de la atmósfera terrestre o el del vacío del espacio exterior (y los satélites). Las desventajas son que las señales se encuentran presentes en cualquier lugar de la celda y, de ese modo, pueden sufrir disturbios y violaciones de seguridad. Como norma, las topologías basadas en celdas se integran con otras topologías, ya sea que usen la atmósfera o los satélites.

Topología irregular En este tipo de topología no existe un patrón obvio de enlaces y nodos. El cableado no sigue un modelo determinado; de los nodos salen cantidades variables de cables. Las redes que se encuentran en las primeras etapas de construcción, o se encuentran mal planificadas, a menudo se conectan de esta manera. Las topologías LAN más comunes son:

Ethernet: topología de bus lógica y en estrella física o en estrella extendida.

Token Ring: topología de anillo lógica y una topología física en estrella.

FDDI: topología de anillo lógica y topología física de anillo doble.

Puede influir el número de usuarios en una red en el desempeño de la misma? Explique y amplié su respuesta

Puede haber congestión, dependiendo de la cantidad de usuarios que estén conectados en la red, debido a la transmisión de datos, tamaño de los archivos que se este transmitiendo y de que aumente la capacidad de usuarios permitidos, servidores Web saturados, enrutamiento en la red de baja calidad (debido al exceso de saltos o a las distancias muy grandes)

Las necesidades del comercio mundial motivaron la construcción de los canales de Suez y Canadá. Qué situaciones análogas pueden darse en las redes de comunicaciones?

La situación análoga que se puede presentar es la creación del INTERNET, como necesidad de comunicación mundial, la necesidad de mostrar productos, servicios, la agilidad, la rapidez en la comunicación.

Realice un cuadro comparativo sobre la evolución de las Telecomunicaciones

Desde la más remota antigüedad existieron sistemas de comunicación a distancia, más o menos perfeccionados, en su mayoría haciendo uso del fuego.  Cuando se considera que comienza las telecomunicaciones como sistema organizado es a principios del siglo XIX, cuando a partir de la revolución francesa surge el telégrafo óptico como medio de comunicación de los gobiernos y por lo tanto su propiedad  y explotación es estatal.  Al desarrollarse el telégrafo eléctrico a mitad del siglo XIX, en aquellos países europeos en que existía el telégrafo óptico muy desarrollado.  Cuando en 1876 aparece el teléfono la sociedad tiene satisfechas sus necesidades de comunicación, en Europa se crean compañías privadas que explotaban e instalaban el teléfono, las primeras redes se inauguran en Londres y Paris en 1879, sin embargo cuando se presente conectar entre sí a varias poblaciones para servicios urbanos surgen dificultades, la solución es recurrir al Estado que se haga cargo de las líneas interurbanas.  En Hispanoamérica la fecha de inicio de las de comunicación telegráficas y telefónicas dependen de las circunstancias políticas de cada país,  en general puede decirse que el telégrafo pasó pronto a depender el Estado mientras que el teléfono se mantuvo en régimen de concesión.  En muchos casos fueron compañías europeas y norteamericanas o al menos con capitales de esa procedencia, las que explotaron los servicios.  También de las mismas nacionalidades fueron las que intervinieron en las Comunicaciones Internacionales con cables submarinos y más tarde con radiotelegrafía.

Con el principio del siglo XX había llegado la radio, su primer ensayo  de comunicación es intercontinental y posteriormente su aplicación es importante para la navegación, la radio no compite, al principio, con los otros servicios, y los Estados reglamentan su utilización y conceden licencias para su explotación.   Después de la primer guerra mundial y como consecuencia de los desarrollos en Radiotelefonía, para aplicaciones bélicas, especialmente en la aviación de combate, se desarrolla la Radiodifusión, que tampoco compite con las comunicaciones tradicionales y también se explota mediante concesión.   Al final de los años veinte y gracias a los Radioaficionados se descubre el fenómeno de la propagación ionosférica de ciertas ondas electromagnéticas y con ello las grandes posibilidades para las comunicaciones intercontinentales de las llamadas ondas cortas.  Para su explotación se crean compañías, que en unos casos son las mismas que explotaban los cables submarinos telegráficos y en otras son competidoras con ellas.  Todo ello da lugar  a un incremento de trafico de telegramas, base de las comunicaciones internacionales y se produce una lucha comercial, guerra de tarifas y es representativamente la época más representativa de la competencia en un mercado liberalizado y privatizado.

Durante la II guerra mundial y como consecuencia del desarrollo del RADAR, se consigue generar ondas de menor longitud, las Microondas que permiten grandes anchuras de banda mediante las cuales pueden transmitirse cientos de comunicaciones telefónicas y transmisiones de televisión, pero que ya no se propagan a través de la ionosfera y para aplicarlas a las comunicaciones internacionales es necesario recurrir a cables coaxiales submarinos que se tienden y se explotan ya no por compañías privadas, sino por Consorcios formados por Operadores, PTTs,  e inversiones independientes.   La consecuencia de un repetidor sumergido en la mitad de la década de los cincuenta fue un inicio de la nueva era de los cables coaxiales submarinos. En 1956 se tendió un cable de 36 canales denominado TAT-1 entre Escocia y Canadá, seguido después por el TAT-2 entre Francia y Canadá.  En 1961 se cruza el Atlántico entre Gran Bretaña y Canadá con un cable para 60 circuitos el CANTAT-1.

Realice un cuadro comparativo sobre la evolución de la Informática

Primera generación

Las primeras ideas para simular o imitar la evolución natural con el objeto de resolver problemas vinieron de Von Neumann, incluso antes del descubrimiento del ADN. Von Neumann afirmó que la vida debía de estar apoyada por un código que a la vez describiera como se puede construir un ser vivo, y tal que ese ser creado fuera capaz de autorreproducirse; por tanto, un autómata o máquina autorreproductiva tendría que ser capaz, aparte de contener las instrucciones para hacerlo, de copiar tales instrucciones a su descendencia.

Sin embargo, no fue hasta mediados de los años cincuenta, cuando el rompecabezas de la evolución fue prácticamente completado, cuando Box comenzó a pensar en imitarla para, en su caso, mejorar procesos industriales. La técnica de Box [#!Box57!#], denominada EVOP (Evolutionary Operation), consistía en elegir una serie de variables que regían un proceso industrial. Sobre esas variables se creaban pequeñas variaciones que formaban un hipercubo, variando el valor de las variables una cantidad fija. Se probaba entonces con cada una de las esquinas del hipercubo durante un tiempo, y al final del periodo de pruebas, un comité humano decidía sobre la calidad del resultado. Es decir, se estaba aplicando mutación y selección a los valores de las variables, con el objeto de mejorar la calidad del proceso. Este procedimiento se aplicó con éxito a algunas industrias químicas.

Un poco más adelante, en 1958, Friedberg y sus colaboradores pensaron en mejorar el funcionamiento de un programa usando técnicas evolutivas. Para ello diseñaron un código máquina de 14 bits, y cada programa tenía 64 instrucciones. Un programa llamado Herman, ejecutaba los programas creados, y otro programa, el Teacher o profesor, le mandaba a Herman ejecutar otros programas y ver si los programas ejecutados habían realizado su tarea o no. La tarea consistía en leer unas entradas, situadas en una posición de memoria, y debían depositar el resultado en otra posición de memoria, que era examinada al terminarse de ejecutar la última instrucción.

Para hacer evolucionar los programas, Friedberg hizo que en cada posición de memoria hubiera dos alternativas; para cambiar un programa, alternaba las dos instrucciones (que eran una especie de alelos), o bien reemplazaba una de las dos instrucciones con una totalmente aleatoria.

En realidad, lo que estaba haciendo es usar mutación para generar nuevos programas; al parecer, no tuvo más éxito que si hubiera buscado aleatoriamente un programa que hiciera la misma tarea. El problema es que la mutación sola, sin ayuda de la selección, hace que la búsqueda sea prácticamente una búsqueda aleatoria.

Más o menos simultáneamente, Bremmerman [#!Bremermann62!#] trató de usar la evolución para ``entender los procesos de pensamiento creativo y aprendizaje'', y empezó a considerar la evolución como un proceso de aprendizaje. Para resolver un problema, 0codificaba las variables del problema en una cadena binaria de 0s y 1s, y sometía la cadena a mutación, cambiando un bit cada vez. Bremmerman trató de resolver problemas de minimización de funciones, aunque no está muy claro qué tipo de selección usó y el tamaño y tipo de la población. En todo caso, se llegaba a un punto, la ``trampa de Bremmerman'', en el cual la solución no mejoraba; en intentos sucesivos trató de añadir entrecruzamiento entre soluciones, pero tampoco obtuvo buenos resultados. Una vez más, el simple uso de operadores que creen diversidad no es suficiente para dirigir la búsqueda genética hacia la solución correcta; y ésto se logra aplicándolo a un concepto de la evolución darwiniano clásico: por mutación, se puede mejorar a un individuo; en realidad, la evolución actúa a nivel de población.

Segunda generación

El primer uso de procedimientos evolutivos en computación se debe a Reed, Toombs y Baricelli, que trataron de hacer evolucionar un tahúr que jugaba a un juego de cartas simplificado. Las estrategias de juego consistían en una serie de 4 probabilidades de apuesta alta o baja con una mano alta o baja, con cuatro parámetros de mutación asociados. Se mantenía una población de 50 individuos, y aparte de la mutación, había intercambio de probabilidades entre dos padres. Es de suponer que los perdedores se eliminaban de la población (tirándolos por la borda). Aparte de, probablemente, crear buenas estrategias, llegaron a la conclusión de que el entrecruzamiento no aportaba mucho a la búsqueda.

Los algoritmos genéticos (AG) fueron ideados por John Holland en los '60 y desarrollados e investigados por Holland y sus colegas de la Universidad de Michigan en los '60 y '70. En contraste con lo que otros investigadores intentaban, Holland no pretendía resolver problemas específicos, sino estudiar formalmente el fenómeno de la adaptación tal y como ocurre en la naturaleza, y desarrollar métodos para aplicar los mecanismos de la adaptación natural a sistemas de computadores. Holland, en su libro ``Adaptation in natural and Artificial systems'' [#!Holland75!#] presentó el algoritmo genético como una abstracción de la evolución biológica y dio los principios teóricos para la adaptación con algoritmos genéticos.

Más o menos a mediados de los años 60, Rechenberg  y Schwefel describieron las estrategias de evolución (EE). Las estrategias de evolución son métodos paramétricos de optimización, que trabajan con poblaciones de cromosomas compuestos por números reales. Hay diversos tipos de estrategias de evolución, que se verán más adelante. En la más común, se crean nuevos individuos de la población añadiendo un vector mutación a los cromosomas existentes en la población; en cada generación, se elimina un porcentaje de la población, y los restantes generan la población total, mediante mutación y cruce. La magnitud del vector mutación se calcula adaptativamente. Una revisión sobre las estrategias evolutivas se puede encontrar en Bäck, Hoffmeister y Schwefel.

A partir de los años 60 se han desarrollado algoritmos o métodos que podríamos llamar evolutivos modernos, y se han seguido investigando hasta nuestros días. Algunos de ellos son simultáneos a los algoritmos genéticos, pero se desarrollaron independientemente sin conocimiento unos de otros. Uno de ellos, la programación evolutiva (PE) de Fogel, Owens y Walsh, se inició como un intento de usar la evolución para crear máquinas inteligentes, que pudieran prever su entorno y reaccionar adecuadamente a él. Para simular una máquina pensante, se utilizó un autómata celular. Un autómata celular es un conjunto de estados y reglas de transición entre ellos, de forma que, al recibir una entrada, cambia o no de estado y produce una salida.

Fogel trataba de hacer aprender a estos autómatas a encontrar regularidades en los símbolos que se le iban enviando. Como método de aprendizaje usó un algoritmo evolutivo: una población de diferentes autómatas competía para hallar la mejor solución, es decir, predecir cual iba a ser el siguiente símbolo de la secuencia con un mínimo de errores; los peores 50% eran eliminados cada generación, y sustituidos por otros autómatas resultantes de una mutación de los existentes.

De esta forma, se lograron hacer evolucionar autómatas que predecían algunos números primos (por ejemplo, uno de ellos, cuando se le daban los números más altos, respondía siempre que no era primo; la mayoría de los números mayores de 100 son no primos). En cualquier caso, estos primeros experimentos demostraron el potencial de la evolución como método de búsqueda de soluciones novedosas.

Finalmente, la programación genética (PG) se basa en la evolución de programas. Normalmente la representación usada sigue la sintaxis de programas en LISP, que esencialmente son árboles cuyos nodos internos son operadores y los externos operandos. Este tipo de estructura de datos requiere el uso de operadores de mutación y cruce específicos.

Tercera generación

Michalewicz propuso en su libro ``Genetic Algorithms + Data Structures = Evolution Programs'' [#!Michalewicz92!#,#!Michalewicz96!#] prescindir de la representación usual de los individuos en la población (en cadenas de bits o vectores de números reales, como se venía haciendo), y al mismo tiempo aplicar el paradigma principal de la programación procedural a la computación evolutiva: aplicar algoritmos a estructuras de datos, ya que son distintas y deben estar separadas, y formar programas evolutivos mediante la unión e interacción de ambos.

No obstante, la programación procedural no es el paradigma de programación más avanzado: hoy día, los lenguajes más utilizados son orientados a objetos. La computación evolutiva orientada a objetos podría definirse de la siguiente forma: Algoritmos + estructuras de datos = Objetos Evolutivos (OE). En la programación orientada a objetos, los algoritmos y las estructuras de datos a las que se aplican aquellos, se encuentran encapsulados en clases, y la interacción con las instancias de esas clases se realiza a través de la interfaz de clase.

El nivel de abstracción que se consigue haciendo uso de Objetos Evolutivos es tal que, sin ser realmente algoritmos genéticos, ni programas evolutivos, ni programas genéticos, ni otros paradigmas evolutivos definidos previamente, cualquiera de estos paradigmas puede llegar a implementarse.

Qué relación encuentra entre los numerales 11 y 12 anteriores?

Cada avance esta relacionado con el desarrollo de la comunicación por lo tanto con el desarrollo de las Telecomunicaciones.

Normas y Estándares

Taller 2

Cuál es la utilidad del uso de los estándares en comunicaciones?

La estandarización evita las arquitecturas cerradas, los monopolios y los esquemas propietarios. Cuando compramos equipos de telecomunicaciones con estándares propietarios no está garantizado que vayan a comunicarse con los demás equipos de la red. Tenemos que comprar el mismo dispositivo de la misma marca y la mayoría de las veces hasta del mismo modelo, para que exista comunicación de extremo a extremo. Los estándares son la esencia de la interconexión de redes de comunicaciones, de muchas maneras, ellos son la interconexión. Así mismo, los estándares son la base de los productos y típicamente son los que marcan la diferencia entre la comunicación y la incompatibilidad.

Son importantes porque son acuerdos documentados que contienen especificaciones técnicas u otros criterios precisos para ser usados consistentemente como reglas, guías o definiciones de características para asegurar que los materiales, productos, procesos y servicios cumplan con su propósito". Por lo tanto un estándar de telecomunicaciones "es un conjunto de normas y recomendaciones técnicas que regulan la transmisión en los sistemas de comunicaciones". Queda bien claro que los estándares deberán estar documentados, es decir escritos en papel, con objeto que sean difundidos y captados de igual manera por las entidades o personas que los vayan a utilizar.

Investigue sobre los diferentes organismos existentes para el control de los estándares

Básicamente, existen dos tipos de organizaciones que definen estándares: Las organizaciones oficiales y los consorcios de fabricantes.

El primer tipo de organismo está integrado por consultores independientes, integrantes de departamentos o secretarías de estado de diferentes países u otros individuos. Ejemplos de este tipo de organizaciones son la ITU, ISO, ANSI, IEEE, IETF, IEC, entre otras.

Los consorcios de fabricantes están integrados por compañías fabricantes de equipo de comunicaciones o desarrolladores de software que conjuntamente definen estándares para que sus productos entren al mercado de las telecomunicaciones y redes (e.g. ATM Forum, Frame Relay Forum, Gigabit Ethernet Alliance, ADSL Forum, etc). Una ventaja de los consorcios es que pueden llevar más rápidamente los beneficios de los estándares promulgados al usuario final, mientras que las organizaciones oficiales tardan más tiempo en liberarlos.

Un ejemplo característico es la especificación 100 Mbps (Fast Ethernet 100Base-T). La mayoría de las especificaciones fueron definidas por la Fast Ethernet Alliance, quién transfirió sus recomendaciones a la IEEE. La totalidad de las especificaciones fueron liberadas en dos años y medio. En contraste, a la ANSI le llevó más de 10 años liberar las especificaciones para FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Otro aspecto muy importante de los consorcios de fabricantes es que éstos tienen un contacto más cercano con el mundo real - y productos reales. Esto reduce el riesgo de crear especificaciones que son demasiado ambiciosas, complicadas, y costosas de implementar. El modelo de capas OSI (Open Systems Interconnect) de la organización ISO es el ejemplo clásico de este problema. La ISO empezó a diseñarlas a partir de una hoja de papel en blanco tratando de diseñar estándares para un mundo ideal sin existir un impulso comercial para definirlas. En cambio, los protocolos del conjunto TCP/IP fueron desarrollados por personas que tenían la imperiosa necesidad de comunicarse... ese fue su éxito. Los consorcios de fabricantes promueven la interoperatividad teniendo un amplio conocimiento del mercado.

En Estados Unidos, donde se aglutinan la mayoría de las organizaciones, la mejor manera para saber si una organización de estándares es oficial consiste en conocer si la organización está avalada por la ISO. La ANSI, IEEE y IETF, todas ellas están reconocidas por la ISO y por lo tanto son organismos oficiales. En el resto del mundo, aquellas organizaciones avaladas por la ITU o ISO son organizaciones oficiales.

Visite el sitio www.ietf.org, entérese de lo que allí hacen. Elija un proyecto y realice un informe de media página acerca del problema y la solución que se propone.

El proyecto se llama Documento de Guía para Ipsec, consiste en:

El conjunto de protocolos IPsec se utiliza para proporcionar servicios de privacidad y autentificación en la capa IP. Muchos documentos se utilizan para describir este conjunto de protocolos. 

Este proyecto tiene la intención de proporcionar recomendaciones para el desarrollo de especificaciones colaterales que describen el uso de nuevos algoritmos de autentificación y encriptación con el protocolo ESP, descripto en [ESP] y nuevos algoritmos de autentificación usados con el protocolo AH, descriptos en [AH]. ESP y AH son parte de la Arquitectura de Seguridad IP descripta en [Arch].

Existe un requisito para un procedimiento bien conocido que puede ser  usado para agregar nuevos algoritmos de encriptación o  autentificación para ESP y AH, no solamente mientras el conjunto de   documento inicial está en desarrollo sino también después que los   documentos base hayan alcanzado el estado de RFC. 

El objetivo de escribir un nuevo documento de algoritmos de  encriptación o autentificación es para concentrarse en la aplicación    de un algoritmo específico dentro de ESP y AH. Los conceptos   generales de ESP y AH, definiciones, y cuestiones relacionadas son   cubiertas en los documentos ESP y AH. Esto nos da la capacidad para agregar nuevos algoritmos y también para especificar cómo cualquier algoritmo dado puede interactuar. La idea es alcanzar el objetivo de eludir la duplicación de información y el número de documentos excesivos, el efecto llamado "explosión de borradores".

Visite los sitios de la ITU y la ISO entérese de lo que allí hacen. Analice el trabajo de estandarización que realizan y escriba un informe breve que resuma estas actividades.

La IEEE

Fundada en 1884, la IEEE es una sociedad establecida en los Estados Unidos que desarrolla estándares para las industrias eléctricas y electrónicas, particularmente en el área de redes de datos. Los profesionales de redes están particularmente interesados en el trabajo de los comités 802 de la IEEE. El comité 802 (80 porque fue fundado en el año de 1980 y 2 porque fue en el mes de febrero) enfoca sus esfuerzos en desarrollar protocolos de estándares para la interfase física de la conexiones de las redes locales de datos, las cuales funcionan en la capa física y enlace de datos del modelo de referencia OSI. Estas especificaciones definen la manera en que se establecen las conexiones de datos entre los dispositivos de red, su control y terminación, así como las conexiones físicas como cableado y conectores.

La Organización Internacional de Estándares (ISO)

La ISO es una organización no-gubernamental establecida en 1947, tiene representantes de organizaciones importantes de estándares alrededor del mundo y actualmente conglomera a más de 100 países. La misión de la ISO es "promover el desarrollo de la estandarización y actividades relacionadas con el propósito de facilitar el intercambio internacional de bienes y servicios y para desarrollar la cooperación en la esfera de la actividad intelectual, científica, tecnológica y económica". Los resultados del trabajo de la ISO son acuerdos internacionales publicados como estándares internacionales. Tanto la ISO como la ITU tienen su sede en Suiza.

Día con día las organizaciones oficiales y los consorcios de fabricantes están gestando estándares con el fin de optimizar la vida diaria. En la industria global de redes, los fabricantes que puedan adoptar los estándares a sus tecnologías serán los que predominen en el mercado. Los fabricantes tienen dos grandes razones para invertir en estándares. Primero, los estándares crean un nicho de mercado; segundo, los fabricantes que puedan estandarizar sus propias tecnologías podrán entrar más rápido a la competencia. Antes de comprar algún equipo de telecomunicaciones y redes, acuérdese de los estándares y elija aquellos que han sido adoptados en su país.   "Un mundo sin estándares sería un tremendo caos"

Qué tiene que ver el FCC con las comunicaciones?

Es una Agencia independiente del gobierno estadounidense responsable de la regulación de las comunicaciones interestatales e internacionales por radio televisión y cable.

Qué agencia internacional está relacionada con los estándares en ciencia y tecnología?

El Convenio Andrés Bello, como organización internacional de carácter intergubernamental, favorece el fortalecimiento de los procesos de integración y la configuración y desarrollo de un espacio cultural común. Busca generar consensos y cursos de acción en cultura, educación, ciencia y tecnología, con el propósito de que sus beneficios contribuyan a un desarrollo equitativo, sostenible y democrático de los países miembros. 

Estimular el conocimiento recíproco y la fraternidad entre los países miembros.

· Contribuir al logro de un adecuado equilibrio en el proceso de desarrollo educativo, científico, tecnológico y cultural.

· Realizar esfuerzos conjuntos en favor de la educación, la ciencia, la tecnología y la cultura que permita el desarrollo integral de sus naciones.

· Aplicar la ciencia y la tecnología a la elevación del nivel de vida de sus pueblos.

Enumere las características y funciones de cada una de las capas del modelo OSI

CAPA 7 APLICACIÓN: Se entiende directamente con el usuario final, al proporcionarle el servicio de información distribuida para soportar las aplicaciones y administrar las comunicaciones por parte de la capa de presentación.

CAPA 6  PRESENTACIÓN: Permite a la capa de aplicación interpretar el significado de la información que se intercambia. Esta realiza las conversiones de formato mediante las cuales se logra la comunicación de dispositivos.

CAPA 5 SESIÓN: Administra el diálogo entre las dos aplicaciones en cooperación mediante el suministro de los servicios que se necesitan para establecer la comunicación, flujo de datos y conclusión de la conexión.

CAPA 4  TRANSPORTE: Esta capa proporciona el control de extremo a extremo y el intercambio de información con el nivel que requiere el usuario.

Representa el corazón de la jerarquía de los protocolos que permite realizar el transporte de los datos en forma segura y económica.

CAPA 3  RED: Proporciona los medios para establecer, mantener y concluir las conexiones conmutadas entre los sistemas del usuario final. Por lo tanto, la capa de red es la más baja, que se ocupa de la transmisión de extremo a extremo.

CAPA 2  ENLACE: Asegura con confiabilidad del medio de transmisión, ya que realiza la verificación de errores, retransmisión, control fuera del flujo y la sequenciación de la capacidades que se utilizan en la capa de red.

CAPA 1  FISICO: Se encarga de las características eléctricas, mecánicas, funcionales y de procedimiento que se requieren para mover los bits de datos entre cada extremo del enlace de la comunicación.

Agrupe los niveles OSI según su función

Los siete niveles que configuran el modelo OSI suelen agruparse en 2 bloques. Los tres niveles inferiores (físico, enlace y red) constituyen el bloque de transmisión. Son niveles dependientes de la red de conmutación utilizada para la comunicación entre los 2 sistemas. En cambio, los tres niveles superiores (sesión, presentación y aplicación) son niveles orientados a la aplicación y realizan funciones directamente vinculadas con los procesos de aplicación que desea comunicarse. El nivel intermedio que queda, (transporte) enmascara a los niveles orientados a la aplicación. Un gráfico de los niveles OSI es el siguiente:

Relacione los niveles del protocolo TCP/IP con los niveles OSI

TCP/IP no es una arquitectura OSI, se pueden establecer algunas comparaciones. La familia de protocolos TCP/IP, usada en Internet, se desarrolló antes que el modelo OSI. Por tanto los niveles del Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Red no coinciden exactamente con los del modelo OSI. La familia de protocolos TCP/IP está compuesta por cinco niveles: físico, enlace de datos, red, transporte y aplicación. Los primeros cuatro niveles proporcionan estándares físicos, interfaces de red, conexión entre redes y funciones de transporte que se corresponden con los cuatro primeros niveles del modelo OSI. Sin embargo, los tres modelos superiores del modelo OSI están representados en TCP/IP mediante un único nivel denominado nivel de aplicación. TCP/IP es un protocolo jerárquico compuesto por módulos interactivos, cada uno de los cuáles proporciona una funcionalidad específica, pero que no son necesariamente interdependientes. Mientras el modelo OSI especifica qué funciones pertenecen a cada uno de sus niveles, los niveles de la familia de protocolos TCP/IP contienen protocolos relativamente independientes que se pueden mezclar y hacer coincidir dependiendo de las necesidades del sistema. El término jerárquico significa que cada protocolo de nivel superior está soportado por uno o más protocolos de nivel inferior. TCP/IP define dos protocolos en el nivel de transporte: Protocolo de Control de Transmisión TCP y Protocolo de Datagramas de usuario UDP. En el nivel de red, el principal protocolo definido por TCP/IP es el protocolo entre redes IP, aunque hay algunos otros protocolos que proporcionan movimiento de datos en este nivel.

Elabore un diagrama explicativo del concepto de capa, interface, protocolo, primitiva y servicio en la arquitectura de una red.

Que son las capas??

Capas: Las redes de ordenadores, proveen al usuario de una serie de servicios, e internamente poseen unas funciones. Todo esto es realizado por las capas o niveles de la arquitectura que posee el tipo de red. Las arquitecturas de las redes tienen una serie de capas superpuestas, una encima de otra, en la que cada una desempeña su función.

Funciones y características de las capas:

-Permiten fraccionar el desarrollo del prottocolo, que usa.

-Las capas facilitan el entendimiento del ffuncionamiento global de un protocolo.
-Facilitan las compatibilidades, tanto de ssoftware como hardware de los distintos ordenadores conectados.

-Las arquitectura o estructuras de capas soon flexibles a la hora de modificarlas.

Protocolo: Es el conjunto de normas y reglas, organizadas y convenidas de mutuo acuerdo entre todos los participantes en una comunicación.

Su misión es: hacer que la comunicación entre todos los ordenadores de una red que están usando ese protocolo sea compatible y regular algún aspecto de la misma. Estos protocolos son estandarizados por las asociaciones u organizaciones de estandarización, y los fabricantes toman en cuenta estos estándares para la realización de dispositivos tele-informáticos.

Capítulo 3:

Qué modo de transmisión se puede comparar a los siguientes justificando su respuesta:

a. Una discusión entre Lucía y Dora: en este caso el modo de transmisión es Full  dúplex: ya que se transmite en los dos sentidos simultáneamente, en forma simultanea.

b. Una conexión computador a monitor: el modo de transmisión es simplex ya que es en un solo sentido.

c. Una conversación educada entre tía Gertrudis y tía Rosana: el modo es  Full dúplex ya que se transmite en los dos sentidos simultáneamente.

d. Una emisión por televisión: el modo es Simplex ya que se transmite en un solo sentido

e. Una línea de tren reversible: el modo es Simplex ya que se transmite en un solo sentido

Realice un cuadro comparativo entre los modos de transmisión, identificando ventajas, desventajas y características

Modos de Transmisión

Antes de pasar al estudio de los medios físicos que se emplean normalmente en la transmisión de señales portadoras de información, se comentarán brevemente las dos técnicas fundamentales que permiten dicha transmisión: Transmisión de banda base (baseband) y Transmisión en banda ancha (broadband).

La Transmisión de banda base consiste en entregar al medio de transmisión la señal de datos directamente, sin que intervenga ningún proceso entre la generación de la señal y su entrega a la línea, como pudiera ser cualquier tipo de modulación.

Sin embargo, si pretendiendo optimizar la utilización del ancho de banda disponible del medio de transmisión en cuestión, se divide dicho ancho de banda en canales de anchura adecuada y, usando técnicas de modulación se inserta en cada uno de ellos una señal distinta, diremos que se está utilizando transmisión en banda ancha.

Terminología  Utilizada en la Transmisión de Datos.

La transmisión de datos entre un emisor y un receptor siempre se realiza a través de un medio, estos medios de transmisión se pueden clasificar como guiados y no guiados, en ambos casos, la comunicación se realiza en ondas electromagnéticas.

Los medios guiados son, por ejemplo, los pares trenzados, cables coaxiales, fibras ópticas, etc., la característica principal de ellos es que la transmisión se hace confinando las ondas a lo largo del camino físico. Por el contrario, los medios no guiados transmiten de forma que las ondas electromagnéticas no se confinen, ejemplos de estos medios lo son transmisión vía radio, vía satélite, etc. Se considera que el mejor de los medios guiados es la fibra óptica  y en los no guiados en los últimos años ha habido una tendencia hacia el uso del satélite.

El concepto enlace directo hace referencia al camino de transmisión  entre dos dispositivos en el que la señal se propaga directamente del emisor al receptor sin ningún otro dispositivo intermedio que no sea u amplificador o  repetidor, dichos dispositivos se utilizan para poder incrementar la señal que es enviada y pueden ser empleados tanto para medios guiados como no guiados.

Un medio de transmisión guiado es punto a punto (peer-to-peer) si proporciona un enlace directo entre dos únicos dispositivos que compartan ese medio. En una configuración guiada multipunto el mismo medio es compartido por varios dispositivos.

Un medio de transmisión puede ser:

• Simplex: Se da cuando las señales se transmiten solo en una dirección, por ejemplo, las señales de televisión o de radio.
• Half-Duplex: Cuando dos estaciones transmiten en ambas direcciones pero no lo hacen al mismo tiempo, un ejemplo puede ser el radio comunicador.
• Full-Duplex: Para este tipo de medio ambas estaciones si pueden enviar señales en ambas direcciones y de forma simultánea, como por ejemplo, el teléfono.

Relación entre Velocidad y Ancho de Banda.

Aunque una forma de onda contenga frecuencias en un rango extenso, por cuestiones prácticas, el sistema de transmisión  (transmisor + medio + receptor) solo podrá transferir una banda de frecuencias limitada, lo cual hace  que la velocidad de transmisión máxima en el medio este limitada.

Transmisión de Datos Analógicos y Digitales.

En la transmisión de datos desde una fuente hacia un destino se debe tener en cuanta la naturaleza de los datos, cómo se logra su propagación física y qué procesamiento o ajustes se necesitan a lo largo del camino para asegurar que los datos que se reciban sean los correctos. Para todas estas consideraciones, el punto crucial es el de decidir si se tratan de entidades analógicas o digitales (los términos analógicos y digitales corresponden a continua y discreta, respectivamente). Estos dos términos se aplican regularmente a datos, señalización y transmisión, esto es, en los tres casos, todos pueden ser analógicos o digitales, en los siguientes apartados veremos con un poco más de detalles todos estos conceptos y lo que conlleva cada uno de ellos.

Unidad 2: La capa Física

Capítulo 1: Transmisión de datos

Dibuje y comente las diferencias entre una señal analógica y una señal digital

En la transmisión de datos desde una fuente hacia un destino se debe tener en cuanta la naturaleza de los datos, cómo se logra su propagación física y qué procesamiento o ajustes se necesitan a lo largo del camino para asegurar que los datos que se reciban sean los correctos. Para todas estas consideraciones, el punto crucial es el de decidir si se tratan de entidades analógicas o digitales (los términos analógicos y digitales corresponden a continua y discreta, respectivamente). Estos dos términos se aplican regularmente a datos, señalización y transmisión, esto es, en los tres casos, todos pueden ser analógicos o digitales, en los siguientes apartados veremos con un poco más de detalles todos estos conceptos y lo que conlleva cada uno de ellos.

Las señales electromagnéticas desde el punto de vista de la transmisión de datos son funciones del tiempo y se pueden expresar también en función de la frecuencia, es decir, la señal esta constituida por componentes a diferentes frecuencias. Para comprender y caracterizar mejor el funcionamiento de la transmisión de datos el dominio de la frecuencia resulta ser más ilustrativo que el del tiempo, veamos la siguiente figura:

La señal electromagnética considerada como una función del tiempo puede ser tanto discreta como continua, una señal continua es aquella en la que su intensidad varia con el tiempo, esto es, que no se presentan saltos o discontinuidades. Una señal discreta es aquella cuya intensidad se mantiene constante durante un cierto intervalo de tiempo tras el cual la señal cambia a otro valor constante. Veamos las siguientes figuras:

El tipo de señales más sencillas que se puede considerar son las señales periódicas que se caracterizan por tener un patrón que se repite a lo largo del tiempo.

Cite ejemplos de dispositivos de comunicaciones que tomen como base la concentración o la multiplexación para efectuar sus operaciones de transmisión.

En las telecomunicaciones es muy usada la multiplexación para dividir las señales en el espectro radioeléctrico. De esta manera, para transmitir los canales de televisión por aire, vamos a tener un ancho de frecuencia x, el cual habrá que multiplexar para que entren la mayor cantidad posible de canales de tv. Entonces se dividen los canales en un ancho de banda de 6Mhz (en gran parte de Europa y Latinoamérica, mientras que en otros países o regiones el ancho de banda es de 8 Mhz). En este caso se utiliza una multiplexación por división de frecuencia FDM.

Confeccione un esquema con las características técnicas de cada medio de transmisión

Por medio de transmisión, la aceptación amplia de la palabra, se entiende el material físico cuyas propiedades de tipo electrónico, mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo se emplea para facilitar el transporte de información entre terminales distante geográficamente.

El medio de transmisión consiste en el elemento que conecta físicamente las estaciones de trabajo al servidor y los recursos de la red. Entre los diferentes medios utilizados en las LANs se puede mencionar: el cable de par trenzado, el cable coaxial, la fibra óptica y el espectro electromagnético (en transmisiones inalámbricas).

Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas.

Características Básicas de un Medio de Transmisión

Resistencia:

Todo conductor, aislante o material opone una cierta resistencia al flujo de la corriente eléctrica.

Un determinado voltaje es necesario para vencer la resistencia y forzar el flujo de corriente. Cuando esto ocurre, el flujo de corriente a través del medio produce calor.

La cantidad de calor generado se llama potencia y se mide en WATTS. Esta energía se pierde.

La resistencia de los alambres depende de varios factores.

*Material o Metal que se usó en su construcción.

*Alambres de acero, que podrían ser necesarios debido a altas fuerza de tensión, pierden muchas más potencia que conductores de cobre en las mismas dimensiones.

*El diámetro y el largo del material también afectan la perdida de potencia.

A medida que aumenta la frecuencia de la señal aplicada a un alambre, la corriente tiende a fluir mas cerca de la superficie, alejándose del centro de conductor.

Usando conductores de pequeños diámetro, la resistencia efectiva del medio aumenta, a medida que aumenta la frecuencia. Este fenómeno es llamado "efecto piel" y es importante en las redes de transmisión.

La resistividad usualmente se mide en “ohms” (Ω) por unidad de longitud.

Qué es el teorema de Nyquist?

Para comenzar, considérese el caso de un canal excento de ruido. En este entorno, la limitación de la velocidad de datos está impuesta por el canal de transmisión. Nyquist formalizó esta limitación afirmando que si la velocidad de transmisión de la señal es 2·B (el doble del ancho de banda), entonces, una señal con frecuencia no superior a B es suficiente para transportar a esta velocidad de transmisión y viceversa, dado un ancho de banda de B, la velocidad mayor de transmisión de la señal se que se puede conseguir es 2·B. Esta limitación esta dada por el efecto de distorsión de retardo.

La formulación de Nyquist para el caso de señales multinivel es: C = 2·B·log₂M bps; donde M es el número de señales discretas a niveles de tensión. Veamos un ejemplo:

Ejemplo: Calcular la capacidad del canal si la velocidad de transmisión es igual a 1200 bps con 5 niveles de señal.

Solución: C = 2(1200)log₂5 = (2400)( ln5 / ln2 ) = 5572.62 bps.

Recordemos que log_xy = lny / lnx.

Si las señales a transmitir son binarias (dos niveles de tensión) la velocidad de transmisión de datos que se puede conseguir con BHz es de 2·Bbps, esto es que porque, si en la formulación de Nyquist M = 2, entonces tenemos:

C = 2·B·log₂2 bps = 2·B(ln2/ln2)bps = 2·B bps, los logaritmos son eliminados.

Por tanto, para un ancho de banda dato, la velocidad de transmisión de datos se puede incrementar considerando un número de señales mayor diferentes. Sin embargo, esto supone una dificultad más en el receptor, este, en lugar de tener que distinguir una entre dos señales, deberá distinguir entre M señales posibles. El ruido y otras dificultades en la línea de transmisión  limitarán el valor de M.

Qué técnica de transmisión transmite señales analógicas?

En las redes de ordenadores, los datos a intercambiar siempre están disponibles en forma de señal digital. No obstante, para su transmisión podemos optar por la utilización de señales digitales o analógicas. La elección no será, casi nunca, una decisión del usuario, sino que vendrá determinada por el medio de transmisión a emplear.

No todos los medios de transmisión permiten señales analógicas ni todos permiten señales digitales. Como la naturaleza de nuestros datos será siempre digital, es necesario un proceso previo que adecue estos datos a la señal a transmitir. A continuación examinaremos los 2 casos posibles:

Información digital y transmisión de señal digital

Para obtener la secuencia que compone la señal digital a partir de los datos digitales se efectúa un proceso denominado codificación. Existen multitud de métodos de codificación, mencionaremos seguidamente los más usuales.

NRZ (No Return to Zero): Es el método que empleamos para representar la evolución de una señal digital en un cronograma. Cada nivel lógico 0 y 1 toma un valor distinto de tensión.

NRZI (No Return to Zero Inverted): La señal no cambia si se transmite un uno, y se invierte si se transmite un cero.

RZ (Return to Zero): Si el bit es uno, la primera mitad de la celda estará a uno. La señal vale cero en cualquier otro caso.

Manchester: Los valores lógicos no se representan como niveles de la señal, sino como transiciones en mitad de la celda de bit. Un flanco de bajada representa un cero y un flanco de subida un uno.

Manchester diferencial: Manteniendo las transiciones realizadas en el método Manchester, en este método introduce la codificación diferencial. Al comienzo del intervalo de bit, la señal se invierte si se transmite un cero, y no cambia si se transmite un uno.

Información digital y transmisión de señal analógica

Al proceso por el cual obtenemos una señal analógica a partir de unos datos digitales se le denomina modulación. Esta señal la transmitimos y el receptor debe realizar el proceso contrario, denominado demodulación para recuperar la información. El módem es el encargado de realizar dicho proceso. Algunos esquemas simples de modulación son:

FSK (Modulación por desplazamiento de la frecuencia): Se modifica la frecuencia de la portadora según el valor de bit a transmitir.

ASK (modulación por desplazamiento de la amplitud): En esta técnica no se modifica la frecuencia de la portadora sino su amplitud. Los dos valores binarios se representan mediante diferentes niveles de amplitud de esta señal.

PSK (Modulación por desplazamiento de fase): La frecuencia y la amplitud se mantiene constantes y se varía la fase de la portadora para representar los niveles uno y cero con distintos ángulos de fase.

Cuál es el propósito principal de la multiplexación?

Tres letras - ATM - se repiten cada vez más en estos días en los ambientes informáticos y de Telecomunicaciones. La tecnología llamada Asynchronous Transfer Mode (ATM) Modo de Transferencia Asíncrona es el corazón de los servicios digitales integrados que ofrecerán las nuevas redes digitales de servicios integrados de Banda Ancha (B-ISDN), para muchos ya no hay cuestionamientos; el llamado tráfico del "Cyber espacio", con su voluminoso y tumultuoso crecimiento, impone a los operadores de redes públicas y privadas una voraz demanda de anchos de banda mayores y flexibles con soluciones robustas. La versatilidad de la conmutación de paquetes de longitud fija, denominadas celdas ATM, son las tablas más calificadas para soportar la cresta de esta "Ciberola" donde los surfeadores de la banda ancha navegan.

Algunos críticos establecen una analogía de la tecnología ATM con la red digital de servicios integrados o ISDN por sus siglas en inglés. Al respecto se escuchan respuestas de expertos que desautorizan esta comparación aduciendo que la ISDN es una gran tecnología que llegó en una época equivocada, en términos de que el mercado estaba principalmente en manos de actores con posiciones monopolísticas.

Ahora el mercado está cambiando, la ISDN está encontrando una gran cantidad de aplicaciones. De toda forma la tecnología ATM se proyecta para diferentes necesidades, a pesar de su estrecha relación con ISDN, en términos de volúmenes de datos, flexibilidad de conmutación y facilidades para el operador.

Los conmutadores ATM aseguran que el tráfico de grandes volúmenes es flexiblemente conmutado al destino correcto. Los usuarios aprecian ambas cosas, ya que se cansan de esperar los datos y las pantallas de llegada a sus terminales. Estas necesidades cuadran de maravilla para los proveedores de servicios públicos de salud, con requerimientos de videoconferencias médicas, redes financieras interconectadas con los entes de intermediación y validación, o con las exigencias que pronto serán familiares como vídeo en demanda para nuestros hogares con alta definición de imágenes y calidad de sonido de un CD, etc.

Para el operador, con la flexibilidad del ATM, una llamada telefónica con tráfico de voz será tarifado a una tasa diferente a la que estaría dispuesto a pagar un cirujano asistiendo en tiempo real a una operación al otro lado del mundo. Ese es una de las fortalezas de ATM usted paga solamente por la carga de celdas que es efectivamente transportada y conmutada para usted. Además la demanda por acceso a Internet ha tomado a la industria de telecomunicaciones como una tormenta. Hoy día los accesos conmutados a Internet están creando "Cuellos de Botella" en la infraestructura. Para copar este problema los fabricantes no solo han desarrollado sistemas de acceso sino aplicaciones para soluciones de fin a fin con conmutadores ATM, con solventes sistemas de administración de la red (Network Management).

En varios aspectos, ATM es el resultado de una pregunta similar a la de teoría del campo unificada en física ¿Cómo se puede transportar un universo diferente de servicio de voz, vídeo por un lado y datos por otro de manera eficiente usando una simple tecnología de conmutación y multiplexación?.

ATM contesta esta pregunta combinando la simplicidad de la multiplexación por división en el tiempo (Time Division Multiplex TDM) encontrado en la conmutación de circuitos, con la eficiencia de las redes de conmutación de paquetes con multiplexación estadística. Por eso es que algunos hacen reminiscencias de perspectivas de conmutación de circuitos mientras que otros lo hacen a redes de paquetes orientados a conexión.

MULTIPLEXACION EN ATM:

Un examen más cercano del protocolo ATM y cómo opera ayudará a explicar cómo los circuitos virtuales, las rutas virtuales, los conmutadores y los servicios que ellos acarrean se afectan entre sí.

Una conexión ATM, consiste de "celdas" de información contenidos en un circuito virtual (VC). Estas celdas provienen de diferentes fuentes representadas como generadores de bits a tasas de transferencia constantes como la voz y a tasas variables tipo ráfagas (bursty traffic) como los datos. Cada celda compuesta por 53 bytes, de los cuales 48 (opcionalmente 44) son para trasiego de información y los restantes para uso de campos de control (cabecera) con información de "quién soy" y "donde voy"; es identificada por un "virtual circuit identifier" VCI y un "virtual path identifier" VPI dentro de esos campos de control, que incluyen tanto el enrutamiento de celdas como el tipo de conexión. La organización de la cabecera (header) variará levemente dependiendo de sí la información relacionada es para interfaces de red a red o de usuario a red. Las celdas son enrutadas individualmente a través de los conmutadores basados en estos identificadores, los cuales tienen significado local - ya que pueden ser cambiados de interface a interface.

La técnica ATM multiplexa muchas celdas de circuitos virtuales en una ruta (path) virtual colocándolas en particiones (slots), similar a la técnica TDM. Sin embargo, ATM llena cada slot con celdas de un circuito virtual a la primera oportunidad, similar a la operación de una red conmutada de paquetes.

Los slots de celda no usados son llenados con celdas "idle", identificadas por un patrón específico en la cabecera de la celda. Este sistema no es igual al llamado "bit stuffing"en la multiplexación Asíncrona, ya que aplica a celdas enteras.

Diferentes categorías de tráfico son convertidas en celdas ATM vía la capa de adaptación de ATM (AAL - ATM Adaptation Layer), de acuerdo con el protocolo usado. (Más adelante se explica este protocolo).

La tecnología ATM ha sido definida tanto por el ANSI como por el CCITT a través de sus respectivos comités ANSI T1, UIT SG XVIII, como la tecnología de transporte para la B-ISDN (Broad Band Integrated Services Digital Network), la RDSI de banda ancha. En este contexto "transporte" se refiere al uso de técnicas de conmutación y multiplexación en la capa de enlace (Capa 2 del modelo OSI) para el trasiego del tráfico del usuario final de la fuente al destino, dentro de una red. El ATM Forum, grupo de fabricantes y usuarios dedicado al análisis y avances de ATM, ha aprobado cuatro velocidades UNI (User Network Interfases) para ATM: DS3 (44.736 Mbit/s), SONET STS3c (155.52 Mbit/s) y 100 Mbit/s para UNI privados y 155 Mbit/s para UNI privadas. UNI privadas se refieren a la interconexión de usuarios ATM con un switch ATM privado que es manejado como parte de la misma red corporativa. Aunque la tasa de datos original para ATM fue de 45 Mbit/s especificado para redes de operadores (carriers) con redes T3 existentes, velocidades UNI adicionales se han venido evaluando y están ofreciéndose. También hay un alto interés en interfases, para velocidades EI (2Mbps) y T1 (1,544 Mbps) para accesos ATM de baja velocidad.

PROTOCOLO ATM:

La primera capa llamada capa física (Physical Layer), define los interfases físicos con los medios de transmisión y el protocolo de trama para la red ATM es responsable de la correcta transmisión y recepción de los bits en el medio físico apropiado. A diferencia de muchas tecnologías LAN como Ethernet, que especifica ciertos medios de transmisión, (10 base T, 10 base 5, etc.) ATM es independiente del transporte físico. Las celdas ATM pueden ser transportadas en redes SONET (Synchronous Optical Network), SDH (Synchronous Digital Hierarchy), T3/E3, TI/EI o aún en modems de 9600 bps. Hay dos subcapas en la capa física que separan el medio físico de transmisión y la extracción de los datos:

La subcapa PMD (Physical Medium Depedent) tiene que ver con los detalles que se especifican para velocidades de transmisión, tipos de conectores físicos, extracción de reloj, etc., Por ejemplo, la tasa de datos SONET que se usa, es parte del PMD. La subcapa TC (Transmission Convergence) tiene que ver con la extracción de información contenida desde la misma capa física. Esto incluye la generación y el chequeo del Header Error Corrección (HEC), extrayendo celdas desde el flujo de bits de entrada y el procesamiento de celdas "idles" y el reconocimiento del límite de la celda. Otra función importante es intercambiar información de operación y mantenimiento (OAM) con el plano de administración.
La segunda capa es la capa ATM. Ello define la estructura de la celda y cómo las celdas fluyen sobre las conexiones lógicas en una red ATM, esta capa es independiente del servicio. El formato de una celda ATM es muy simple. Consiste de 5 bytes de cabecera y 48 bytes para información.

Las celdas son transmitidas serialmente y se propagan en estricta secuencia numérica a través de la red. El tamaño de la celda ha sido escogido como un compromiso entre una larga celda, que es muy eficiente para transmitir largas tramas de datos y longitudes de celdas cortas que minimizan el retardo de procesamiento de extremo a extremo, que son buenas para voz, vídeo y protocolos sensibles al retardo. A pesar de que no se diseñó específicamente para eso, la longitud de la celda ATM acomoda convenientemente dos Fast Packets IPX de 24 bytes cada uno.

Los comités de estándares han definido dos tipos de cabeceras ATM: los User-to-Network Interface (UNI) y la Network to Network Interface (UNI). La UNI es un modo nativo de interfaz ATM que define la interfaz entre el equipo del cliente (Customer Premises Equipment), tal como hubs o routerss ATM y la red de área ancha ATM (ATM WAN). La NNI define la interfase entre los nodos de la redes (los switches o conmutadores) o entre redes. La NNI puede usarse como una interfase entre una red ATM de un usuario privado y la red ATM de un proveedor público (carrier). Específicamente, la función principal de ambos tipos de cabeceras de UNI y la NNI, es identificar las "Virtual paths identifiers" (VPIS) y los "virtual circuits" o virtual channels"(VCIS) como identificadores para el ruteo y la conmutación de las celdas ATM.

La capa de adaptación de ATM:

La tercer capa es la ATM Adaptation Layer (AAL). La AAL juega un rol clave en el manejo de múltiples tipos de tráfico para usar la red ATM, y es dependiente del servicio. Especificamente, su trabajo es adaptar los servicios dados por la capa ATM a aquellos servicios que son requeridos por las capas más altas, tales como emulación de circuitos, (circuit emulation), vídeo, audio, frame relay, etc. La AAL recibe los datos de varias fuentes o aplicaciones y las convierte en los segmentos de 48 bytes. Cinco tipos de servico AAL están definidos actualmente:

La capa de Adaptación de ATM yace entre el ATM layer y las capas más altas que usan el servicio ATM. Su propósito principal es resolver cualquier disparidad entre un servicio requerido por el usuario y atender los servicios disponibles del ATM layer. La capa de adaptación introduce la información en paquetes ATM y controla los errores de la transmisión. La información transportada por la capa de adaptación se divide en cuatro clases según las propiedades siguientes:

Que la información que esta siendo transportada dependa o no del tiempo.

Tasa de bit constante/variable.

Modo de conexión.

Estas propiedades definen ocho clases posibles, cuatro se definen como B-ISDN Clases de servicios. La capa de adaptación de ATM define 4 servicios para equiparar las 4 clases definidas por B-ISDN:

·                     AAL-1

·                     AAL-2

·                     AAL-3

·                     AAL-4

La capa de adaptación se divide en dos subcapas:

1)Capa de convergencia (convergence sublayer (CS)) :

En esta capa se calculan los valores que debe llevar la cabecera y los payloads del mensaje. La información en la cabecera y en el payload depende de la clase de información que va a ser transportada.

2)Capa de Segmentación y reensamblaje (segmentationand reassembly (SAR))

Esta capa recibe los datos de la capa de convergencia y los divide en trozos formando los paquetes de ATM. Agrega la cabecera que llevara la información necesaria para el reensamblaje en el destino.

La subcapa CS es dependiente del servicio y se encarga de recibir y paquetizar los datos provenientes de varias aplicaciones en tramas o paquete de datos longitud variable.

Estos paquetes son conocidos como (CS - PDU) CONVERGENCE SUBLAYER PROTOCOL DATA UNITS.

Luego, la sub capa recibe los SAR CS - PDU, los reparte en porciones del tamaño de la celda ATM para su transmisión. También realiza la función inversa (reemsamblado) para las unidades de información de orden superior. Cada porción es ubicada en su propia unidad de protocolo de segmentación y reemsable conocida como (SAR - PDU) SEGMENTATION AND REASSEMBLER PROTOCOL DATA UNIT, de 48 bytes.

Finalmente cada SAR - PDU se ubica en el caudal de celdas ATM con su header y trailer respectivos.

AAL1:

AAL-1 se usa para transferir tasas de bits constantes que dependen del tiempo. Debe enviar por lo tanto información que regule el tiempo con los datos. AAL-1 provee recuperación de errores e indica la información con errores que no podrá ser recuperada.

Capa de convergencia:

Las funciones provistas a esta capa difieren dependiendo del servicio que se proveyó. Provee la corrección de errores.

Capa de segmentación y reensamblaje:

En esta capa los datos son segmentados y se les añade una cabecera. La cabecera contiene 3 campos (ver diagrama) 

·                     Número de secuencia usado para detectar una inserción o perdida de un paquete.

·                     Número de secuencia para la protección usado para corregir errores que ocurren en el numero de secuencia.

·                     Indicador de capa de convergencia usado para indicar la presencia de la función de la capa de convergencia.

ALL 2:

AAL-2 se usa para transferir datos con tasa de bits variable que dependen del tiempo. Envía la información del tiempo conjuntamente con los datos para que esta puede recuperarse en el destino. AAL-2 provee recuperación de errores e indica la información que no puede recuperarse.

Capa de convergencia:

Esta capa provee para la corrección de errores y transporta la información del tiempo desde el origen al destino.

Capa de segmentación y recuperación:

El mensaje es segmentado y se le añade una cabecera a cada paquete. La cabecera contiene dos campos.

Numero de secuencia que se usa para detectar paquetes introducidas o perdidas.

El tipo de información es:

BOM, comenzando de mensaje

COM, continuación de mensaje

EOM, fin de mensaje o indica que el paquete contiene información de tiempo u otra.

El payload también contiene dos de campos :  

Indicador de longitud que indica el numero de bytes validos en un paquete parcialmente lleno.

CRC que es para hacer el control de errores.

AAL 3:

AAL-3 se diseña para transferir los datos con tasa de bits variable que son independientes del tiempo. AAL-3 puede ser dividido en dos modos de operación:

Fiable: En caso de perdida o mala recepción de datos estos vuelven a ser enviados. El control de flujo es soportado.

No fiable: La recuperación del error es dejado para capas mas altas y el control de flujo es opcional.

Capa de convergencia:

La capa de convergencia en AAL 3 es parecida al ALL 2. Esta subdividida en dos secciones:

Parte común de la capa de convergencia. Esto es provisto también por el AAL-2 CS. Añade una cabecera y un payload a la parte común (ver diagrama)

La cabecera contiene 3 campos:

Indicador de la parte común que dice que el payload forma parte de la parte común.

Etiqueta de comienzo que indica el comienzo de la parte común de la capa de convergencia.

Tamaño del buffer que dice al receptor el espacio necesario para acomodar el mensaje.

El payload también contiene 3 campos:

Alineación es un byte de relleno usado para hacer que la cabecera y el payload tengan la misma longitud.

Fin de etiqueta que indica el fin de la parte común de la CS(capa de convergencia).

El campo de longitud tiene la longitud de la parte común de la CS.

1. Parte especifica del servicio. Las funciones proveídas en esta que capa dependen de los servicios pedidos. Generalmente se incluyen funciones para la recuperación y detección de errores y puede incluir también funciones especiales.

Capa de segmentación y reensamblaje

En esta capa los datos son partidos en paquetes de ATM. Una cabecera y el payload que contiene la información necesaria para la recuperación de errores y reensamblaje se añaden al paquete. La cabecera contiene 3 campos:

1) Tipo de segmento que indica que parte de un mensaje contiene en payload. Tiene uno de los siguientes valores:

·                     BOM: Comenzando de mensaje

·                     COM: Continuación de mensaje

·                     EOM: Fin de mensaje

·                     SSM: Mensaje único en el segmento

2) Numero de secuencia usado para detectar una inserción o una perdida de un paquete.

3) Identificador de multiplexación. Este campo se usa para distinguir datos de diferentes comunicaciones que ha sido multiplexadas en una única conexión de ATM.

El payload contiene dos de campos:

1) Indicado de longitud que indica el número de bytes útiles en un paquete parcialmente lleno.

2) CRC es para el control de errores.

ALL 4:

AAL-4 se diseña para transportar datos con tasa de bits variable independientes del tiempo. Es similar al AAL3 y también puede operar en transmisión fiable y o fiable. AAL-4 provee la capacidad de transferir datos fuera de una conexión explícita. 

AAL 2, AAL 3/4 y AAL 5 manejan varios tipos de servicios de datos sobre la base de tasas de bits variables tales como Switched Multimegabit Data Service (SMDS), Frame Relay o tráfico de redes de área local (LAN). AAL 2 y AAL 3 soportan paquetes orientados a conexión.

(El término orientado a conexión describe la transferencia de datos después del establecimiento de un circuito virtual).

PROBLEMAS EN ATM:

En el pasado los protocolos de comunicaciones de datos evolucionaron en respuesta a circuitos poco confiables. Los protocolos en general detectan errores en bits y tramas perdidas, luego retransmiten los datos.

Los usuarios puede que jamás vean estos errores reportados, la degradación de respuesta o de caudal (through put) serían los únicos síntomas.

A diferencia de los mecanismos de control extremo a extremo que utiliza TCP en internerworking, la capacidad de Gbit/seg de la red ATM genera un juego de requerimientos necesarios para el control de flujo. Si el control del flujo se hiciese como una realimentación del lazo extremo a extremo, en el momento en que el mensaje de control de flujo arribase a la fuente, ésta habría transmitido ya algunos Mbytes de datos en el sistema, exacerbando la congestión. Y en el momento en que la fuente reaccionase al mensaje de control, la condición de congestión hubiese podido desaparecer apagando innecesariamente la fuente. La constante de tiempo de la realimentación extremo a extremo en las redes ATM (retardo de realimentación por producto lazo - ancho de banda) debe ser lo suficientemente alta como para cumplir con las necesidades del usuario sin que la dinámica de la red se vuelva impractica.

Las condiciones de congestión en las redes ATM están previstas para que sean extremadamente dinámicas requiriendo de mecanismos de hardware lo suficientemente rápidos para llevar a la red al estado estacionario, necesitando que la red en sí, éste activamente involucrada en el rápido establecimiento de este estado estacionario. Sin embargo, esta aproximación simplista de control reactivo de lazo cerrado extremo a extremo en condiciones de congestión no se considera suficiente para las redes ATM.

El consenso entre los investigadores de este campo arroja recomendaciones que incluyen el empleo de una colección de esquemas de control de flujo, junto con la colocación adecuada de los recursos y dimensionamiento de las redes, para que aunados se pueda tratar y evadir la congestión ya sea:

Detectando y manipulando la congestión que se genera tempranamente monitoreando de cerca las entradas/salidas que están dentro de los conmutadores ATM y reaccionando gradualmente a medida que vaya arribando a ciertos niveles prefijados.

Tratando y controlando la inyección de la conexión de datos dentro de la red en la UNI (unidad interfaz de red) de tal forma que su tasa de inyección sea modulada y medida allí primero, antes de tener que ir a la conexión de usuario a tomar acciones mas drásticas.

El estado de la red debe ser comunicado a la UNI, generando rápidamente una celda de control de flujo siempre que se vaya a descartar una celda en algún nodo debido a congestión. La UNI debe entonces manejar la congestión, cambiando su tasa de inyección o notificándola a la conexión de usuario para que cese el flujo dependiendo del nivel de severidad de la congestión.

El mayor compromiso durante el control de congestión es el de tratar y afectar solo a los flujos de conexión que son responsables de la congestión y actuar de forma transparente frente a los flujos que observan buen comportamiento. Al mismo tiempo, permitir que el flujo de conexión utilice tanto ancho de banda como necesite sino hay congestión.

La recomendación UIT - T I. 371 especifica un contrato de tráfico que define como el tráfico del usuario seria administrado. El contrato que existe para cada conexion virtual (virtual path o virtual channel), es básicamente un acuerdo entre el usuario y la red con respecto a la Calidad de Servicio (Quality Of Service - Q o S) y los parámetros que regulan el flujo de celdas. Estos descriptores de trafico dependen de una particular clase de servicio y pueden incluir bajo la especificación del ATM Forum UNI / a cinco Q o S referenciados en los AALS. El objetivo de estas sub clases de servicio es agrupar características de servicio como requerimiento de ancho de banda similares, sensibilidad a la perdida de datos y retardos para un correcto manejo de los datos en los puertos de acceso ATM, etc. Estos parámetros pueden incluir el Sustained Cell Rate (SCR), el Mínimum Cell Rate (MCR), el Peak Cell Rate (PCR) y/o el Burst Tolerance (BT). Para soportar todas las diferentes clases de servicios definidos por los estándares el switch ATM debe ser capaz de definir éstos parámetros en base a cada VC o cada VP y debe proveer amortiguadores (buffers) para absorber las ráfagas de trafico.

INTEROPERABILIDAD ENTREFRAME RELAY Y ATM

El objetivo final para todos los servicios descritos anteriormente es una migración suave de Frame Relay y/o SMDS a redes ATM. Por ejemplo la recomendación UIT - T I.555, provee un marco para la interoperabilidad de Frame Relay y ATM.

Para alcanzar una máxima eficiencia se trata de brindar este servicio de interoperabilidad en la capa más baja posible mediante conversión de protocolo.

PRIMER ESCENARIO:

Cuando el servicio de Frame Relay es dado sobre la RDSI en banda ancha y los usuarios se conectan a través de la UNI de Frame Relay.

Qué técnica de multiplexación transmite señales digitales?

Multiplexores

Las facilidades de transmisión son caras y, a menudo, dos equipos terminales de datos que se comunican por cables coaxiales, enlaces por microondas, o satélite, no utilizan la capacidad total del canal, desperdiciando parte de la anchura de banda disponible. Este problema se soluciona mediante unos equipos denominados multiplexores, que reparten el uso del medio de transmisión en varios canales independientes que permiten accesos simultáneos a los usuarios, siendo totalmente transparente a los datos transmitidos.

En un extremo, los multiplexores son equipos que reciben varias secuencias de datos de baja velocidad y las transforman en una única secuencia de datos de alta velocidad, que se transmiten hacia un lugar remoto. En dicho lugar, otro multiplexor realiza la operación inversa obteniendo de nuevo los flujos de datos de baja velocidad originales. A esta función se la denomina demultiplexar.

do que se efectuarán varias transmisiones distintas por la misma línea, la tasa de eficiencia del canal se ve notablemente mejorada.

Existen dos técnicas fundamentales para llevar a cabo la multiplexación:

• Division de Frecuencia (MDF)
• División en el Tiempo (MTC)

Multiplexación por División en Frecuencia (MDF)

La multiplexación por división en frecuencia es una técnica que consiste en dividir mediante filtros el espectro de frecuencias del canal de transmisión y desplazar la señal a transmitir dentro del margen del espectro correspondiente mediante modulaciones, de tal forma que cada usuario tiene posesión exclusiva de su banda de frecuencias (llamadas subcanales).

En el extremo de la línea, el multiplexor encargado de recibir los datos realiza la demodulación la señal, obteniendo separadamente cada uno de los subcanales. Esta operación se realiza de manera transparente a los usuarios de la línea. Se emplea este tipo de multiplexación para usuarios telefónicos, radio, TV que requieren el uso continuo del canal.

Este proceso es posible cuando la anchura de banda del medio de transmisión excede de la anchura de banda de las señales a transmitir. Se pueden transmitir varias señales simultáneamente si cada una se modula con una portadora de frecuencia diferente, y las frecuencias de las portadoras están lo suficientemente separadas como para que no se produzcan interferencias. Cada subcanal se separa por unas bandas de guarda para prevenir posibles interferencias por solapamiento.

La señal que se transmite a través del medio es analógica, aunque las señales de entrada pueden ser analógicas o digitales. En el primer caso se utilizan las modulaciones AM, FM y PM para producir una señal analógica centrada en la frecuencia deseada. En el caso de señales digitales se utilizan ASK, FSK, PSK y DPSK.

En el extremo receptor, la señal compuesta se pasa a través de filtros, cada uno centrado en una de las diferentes portadoras. De este modo la señal se divide otra vez y cada componente se demodula para recuperar la señal.

La técnica de MDF presenta cierto grado de normalización. Una norma de gran uso es la correspondiente a 12 canales de voz, cada uno de 4.000 Hz (3.100 para el usuario y el resto para la banda de guarda) multiplexado en la banda de 60-108 Khz. A esta unidad se le llama grupo. Muchos proveedores de servicios portadores ofrecen a sus clientes una línea alquilada de 48 a 56 Kbps, basada en un grupo.

Se pueden multiplexar cinco grupos (60 canales de voz) para formar un supergrupo. La siguiente unidad es el grupo maestro, que está constituido por cinco supergrupos (de acuerdo con las normas del UIT) o por diez grupos (de acuerdo a Bell System).

Multiplexación por División en el Tiempo (MTC)

La multiplexación por división de tiempo es una técnica para compartir un canal de transmisión entre varios usuarios. Consiste en asignar a cada usuario, durante unas determinadas "ranuras de tiempo", la totalidad del ancho de banda disponible. Esto se logra organizando el mensaje de salida en unidades de información llamadas tramas, y asignando intervalos de tiempo fijos dentro de la trama a cada canal de entrada. De esta forma, el primer canal de la trama corresponde a la primera comunicación, el segundo a la segunda, y así sucesivamente, hasta que el n-esimo más uno vuelva a corresponder a la primera.

El uso de esta técnica es posible cuando la tasa de los datos del medio de transmisión excede de la tasa de las señales digitales a transmitir. El multiplexor por división en el tiempo muestrea, o explora, cíclicamente las señales de entrada (datos de entrada) de los diferentes usuarios, y transmite las tramas a través de una única línea de comunicación de alta velocidad. Los MDT son dispositivos de señal discreta y no pueden aceptar datos analógicos directamente, sino demodulados mediante un módem.

Los MDT funcionan a nivel de bit o a nivel de carácter. En un MDT a nivel de bit, cada trama contiene un bit de cada dispositivo explorado. El MDT de caracteres manda un carácter en cada canal de la trama. El segundo es generalmente más eficiente, dado que requiere menos bits de control que un MDT de bit. La operación de muestreo debe ser lo suficientemente rápida, de forma que cada buffer sea vaciado antes de que lleguen nuevos datos.

Los sistemas MIC, sistema de codificación digital, utilizan la técnica MDT para cubrir la capacidad de los medios de transmisión. La ley de formación de los sucesivos órdenes de multiplexación responde a normalizaciones de carácter internacional, con vista a facilitar las conexiones entre diversos países y la compatibilidad entre equipos procedentes de distintos fabricantes.

El UIT/UIT recomienda, como primer escalón de la jerarquía de multiplexación por división en el tiempo, 24 ó 32 (30 + 2) canales telefónicos, sistemas utilizados en Estados Unidos y Japón el primero y en Europa, el segundo. Según la recomendación G-732 del UIT, el sistema MIC primario europeo multiplexa a nivel de muestra 30 canales de voz, además de un canal de alineación y otro de señalización, formando una trama de 256 bits (32 canales, una muestra por canal y 8 bits por muestra) a una frecuencia de 8 Khz (doble ancho de banda que el canal telefónico), de lo que resulta una velocidad de 2.048 kbps.

En los equipos múltiplex MIC secundario, terciario, etc., se lleva a cabo una multiplexación en el tiempo (MDT) por entrelazado de impulsos (bit a bit) a diferencia de los equipos MIC primarios.

El UIT ha recomendado cuatro jerarquías de multiplexación para equipos MIC. El equipo múltiplex digital que combina las señales de salida de cuatro equipos múltiplex primarios MIC se denomina equipo múltiplex digital de segundo orden. Los equipos múltiplex digitales de tercer orden combinarían las señales de salida de cuatro equipos múltiplex de segundo orden, etc.

Así, el segundo nivel de multiplexación acepta cuatro señales digitales a 2.048 kbps para formar una señal a 8.448 kbps. El tercer nivel agrupa cuatro señales de 8.448 kbps en una de 34.368 kbps. El cuarto nivel agrupa cuatro señales de nivel tres en una señal de 13.9264 kbps. Por último, en la misma proporción, el quinto nivel produce una señal de 565 Mbps.

Multiplexación estadística

En situaciones reales, ningún canal de comunicaciones permanece continuamente transmitiendo, de forma que, si se reserva automáticamente una porción del tiempo de transmisión para cada canal, existirán momentos en los que, a falta de datos del canal correspondiente, no se transmita nada y, en cambio, otros canales esperen innecesariamente. La idea de esta multiplexación consiste en transmitir los datos de aquellos canales que, en cada instante, tengan información para transmitir.

Los multiplexores MDT estadísticos (MDTE) asignan dinámicamente los intervalos de tiempo entre los terminales activos y, por tanto, no se desaprovecha la capacidad de la línea durante los tiempos de inactividad de los terminales.

El funcionamiento de estos multiplexores permite que la suma de las velocidades de los canales de entrada supere la velocidad del canal de salida. Si en un momento todos los canales de entrada tienen información, el tráfico global no podrá ser transmitido y el multiplexor necesitará almacenar parte de esta información.

Los multiplexores estadísticos han evolucionado en un corto período de tiempo convirtiéndose en máquinas muy potentes y flexibles. Han acaparado prácticamente el mercado de la MDT y constituyen actualmente una seria competencia a los MDF. Estos proporcionan técnicas de control de errores y control del flujo de datos. Algunos proporcionan la circuitería de modulación para realizar la interfaz con redes analógicas.

De otra forma, sería necesario usar módem separados. El control de flujo se emplea para prevenir el hecho de que los dispositivos puedan enviar datos a un ritmo excesivo a las memorias tampón buffer de los multiplexores.

Tienen nivel físico las redes inalámbricas?

Redes inalambricas.

Una de las tecnologías más prometedoras y discutidas en esta década es la de poder comunicar computadoras mediante tecnología inalámbrica. La conexión de computadoras mediante Ondas de Radio o Luz Infrarroja, actualmente está siendo ampliamente investigado. Las Redes Inalámbricas facilitan la operación en lugares donde la computadora no puede permanecer en un solo lugar, como en almacenes o en oficinas que se encuentren en varios pisos.

También es útil para hacer posibles sistemas basados en plumas. Pero la realidad es que esta tecnología está todavía en pañales y se deben de resolver varios obstáculos técnicos y de regulación antes de que las redes inalámbricas sean utilizadas de una manera general en los sistemas de cómputo de la actualidad.

No se espera que las redes inalámbricas lleguen a remplazar a las redes cableadas. Estas ofrecen velocidades de transmisión mayores que las logradas con la tecnología inalámbrica. Mientras que las redes inalámbricas actuales ofrecen velocidades de 2 Mbps, las redes cableadas ofrecen velocidades de 10 Mbps y se espera que alcancen velocidades de hasta 100 Mbps. Los sistemas de Cable de Fibra Optica logran velocidades aún mayores, y pensando futuristamente se espera que las redes inalámbricas alcancen velocidades de solo 10 Mbps.

Sin embargo se pueden mezclar las redes cableadas y las inalámbricas, y de esta manera generar una "Red Híbrida" y poder resolver los últimos metros hacia la estación. Se puede considerar que el sistema cableado sea la parte principal y la inalámbrica le proporcione movilidad adicional al equipo y el operador se pueda desplazar con facilidad dentro de un almacén o una oficina. Existen dos amplias categorías de Redes Inalámbricas:

De Larga Distancia.- Estas son utilizadas para transmitir la información en espacios que pueden variar desde una misma ciudad o hasta varios países circunvecinos (mejor conocido como Redes de Area Metropolitana MAN); sus velocidades de transmisión son relativamente bajas, de 4.8 a 19.2 Kbps.

De Corta Distancia.- Estas son utilizadas principalmente en redes corporativas cuyas oficinas se encuentran en uno o varios edificios que no se encuentran muy retirados entre si, con velocidades del orden de 280 Kbps hasta los 2 Mbps.

Existen dos tipos de redes de larga distancia: Redes de Conmutación de Paquetes (públicas y privadas) y Redes Telefónicas Celulares. Estas últimas son un medio para transmitir información de alto precio. Debido a que los módems celulares actualmente son más caros y delicados que los convencionales, ya que requieren circuiteria especial, que permite mantener la pérdida de señal cuando el circuito se alterna entre una célula y otra. Esta pérdida de señal no es problema para la comunicación de voz debido a que el retraso en la conmutación dura unos cuantos cientos de milisegundos, lo cual no se nota, pero en la transmisión de información puede hacer estragos. Otras desventajas de la transmisión celular son:

La carga de los teléfonos se termina fácilmente.

La transmisión celular se intercepta fácilmente (factor importante en lo relacionado con la seguridad).

Las velocidades de transmisión son bajas.

Todas estas desventajas hacen que la comunicación celular se utilice poco, o únicamente para archivos muy pequeños como cartas, planos, etc.. Pero se espera que con los avances en la compresión de datos, seguridad y algoritmos de verificación de errores se permita que las redes celulares sean una opción redituable en algunas situaciones.

La otra opción que existe en redes de larga distancia son las denominadas: Red Pública De Conmutación De Paquetes Por Radio. Estas redes no tienen problemas de pérdida de señal debido a que su arquitectura está diseñada para soportar paquetes de datos en lugar de comunicaciones de voz. Las redes privadas de conmutación de paquetes utilizan la misma tecnología que las públicas, pero bajo bandas de radio frecuencia restringidas por la propia organización de sus sistemas de cómputo.

Unidad 2: La capa Física

Capítulo 2: Medios de Transmisión

Medios de transmisión

Par trenzado blindado (STP)

El cable de par trenzado blindado (STP) combina las técnicas de blindaje, cancelación y trenzado de cables. Cada par de hilos está envuelto en un papel metálico. Los 4 pares de hilos están envueltos a su vez en una trenza o papel metálico. Generalmente es un cable de 150 ohmios. Tal como se especifica en las instalaciones de redes Ethernet, el STP reduce el ruido eléctrico, tanto dentro del cable (acoplamiento par a par o diafonía) como fuera del cable (interferencia electromagnética [EMI] e interferencia de radiofrecuencia [RFI]). El cable de par trenzado blindado comparte muchas de las ventajas y desventajas del cable de par trenzado no blindado (UTP). El cable STP brinda mayor protección ante toda clase de interferencias externas, pero es más caro y es de instalación más difícil que el UTP.

Un nuevo híbrido de UTP con STP tradicional se denomina UTP blindado (ScTP), conocido también como par trenzado de papel metálico (FTP) . ScTP consiste, básicamente, en cable UTP envuelto en un blindaje de papel metálico. Generalmente el cable es de 100 ó 120 ohmios.

Los materiales metálicos de blindaje utilizados en STP y ScTP deben estar conectados a tierra en ambos extremos. Si no están debidamente conectados a tierra (o si existe cualquier discontinuidad en toda la extensión del material de blindaje, debido, por ejemplo, a una terminación o instalación inadecuadas), el STP y el ScTP se vuelven susceptibles a problemas de ruido, ya que permiten que el blindaje funcione como una antena que recibe señales no deseadas. Sin embargo, este efecto funciona en ambos sentidos. El papel metálico (blindaje) no sólo impide que las ondas electromagnéticas entrantes produzcan ruido en los cables de datos, sino que mantiene en un mínimo la radiación de ondas electromagnéticas salientes, que de otra manera pueden producir ruido en otros dispositivos. Los cables STP y ScTP no pueden tenderse sobre distancias tan largas como las de otros medios para networking (tales como cable coaxial y fibra óptica) sin que se repita la señal. El uso de aislamiento y blindaje adicionales aumenta de manera considerable el tamaño, peso y costo del cable. Además, los materiales de blindaje hacen que las terminaciones sean más difíciles y aumentan la probabilidad de que se produzcan defectos de mano de obra. Sin embargo, el STP y el ScTP todavía desempeñan un papel importante, especialmente en Europa.

Par trenzado no trenzado (UTP).

El cable de par trenzado no blindado (UTP) es un medio compuesto por cuatro pares de hilos, que se usa en diversos tipos de redes. Cada uno de los 8 hilos de cobre individuales del cable UTP está revestido de un material aislador. Además, cada par de hilos está trenzado. Este tipo de cable se basa sólo en el efecto de cancelación que producen los pares trenzados de hilos para limitar la degradación de la señal que causan la EMI y la RFI. Para reducir aún más la diafonía entre los pares en el cable UTP, la cantidad de trenzados en los pares de hilos varía. Al igual que el cable STP, el cable UTP debe seguir especificaciones precisas con respecto a cuanto trenzado se permite por unidad de longitud del cable.

Cuando se usa como medio de networking, el cable UTP tiene cuatro pares de hilos de cobre de calibre 22 ó 24. El UTP que se usa como medio de networking tiene una impedancia de 100 ohmios. Esto lo diferencia de los otros tipos de cables de par trenzado como, por ejemplo, los que se utilizan para el cableado telefónico. El hecho de que el cable UTP tiene un diámetro externo pequeño (aproximadamente 0,43 cm), puede ser ventajoso durante la instalación. Como el UTP se puede usar con la mayoría de las principales arquitecturas de networking, su popularidad va en aumento.

El cable de par trenzado no blindado presenta muchas ventajas. Es de fácil instalación y es más económico que los demás tipos de medios para networking. De hecho, el cable UTP cuesta menos por metro que cualquier otro tipo de cableado de LAN,  sin embargo, la ventaja real es su tamaño. Debido a que su diámetro externo es tan pequeño, el cable UTP no llena los conductos para el cableado tan rápidamente como sucede con otros tipos de cables. Este puede ser un factor sumamente importante para tener en cuenta, en especial si se está instalando una red en un edificio antiguo. Además, si se está instalando el cable UTP con un conector RJ, las fuentes potenciales de ruido de la red se reducen enormemente y prácticamente se garantiza una conexión sólida y de buena calidad.

El cableado de par trenzado presenta ciertas desventajas. El cable UTP es más susceptible al ruido eléctrico y a la interferencia que otros tipos de medios para networking y la distancia que puede abarcar la señal sin el uso de repetidores es menos para UTP que para los cables coaxiales y de fibra óptica.

En una época el cable UTP era considerado más lento para transmitir datos que otros tipos de cables. Sin embargo, hoy en día ya no es así. De hecho, en la actualidad, se considera que el cable UTP es el más rápido entre los medios basados en cobre.

Cable coaxial

El cable coaxial está compuesto por dos elementos conductores. Uno de estos elementos (ubicado en el centro del cable) es un conductor de cobre, el cual está rodeado por una capa de aislamiento flexible. Sobre este material aislador hay una malla de cobre tejida o una hoja metálica que actúa como segundo alambre del circuito, y como blindaje del conductor interno. Esta segunda capa, o blindaje, ayuda a reducir la cantidad de interferencia externa. Este blindaje está recubierto por la envoltura del cable.

Para las LAN, el cable coaxial ofrece varias ventajas. Se pueden realizar tendidos entre nodos de red a mayores distancias que con los cables STP o UTP, sin que sea necesario utilizar tantos repetidores. Los repetidores reamplifican las señales de la red de modo que puedan abarcar mayores distancias. El cable coaxial es más económico que el cable de fibra óptica y la tecnología es sumamente conocida. Se ha usado durante muchos años para todo tipo de comunicaciones de datos. ¿Se le ocurre algún otro tipo de comunicación que utilice cable coaxial?

Al trabajar con cables, es importante tener en cuenta su tamaño. A medida que aumenta el grosor, o diámetro, del cable, resulta más difícil trabajar con él. Debe tener en cuenta que el cable debe pasar por conductos y cajas existentes cuyo tamaño es limitado. El cable coaxial viene en distintos tamaños. El cable de mayor diámetro se especificó para su uso como cable de backbone de Ethernet porque históricamente siempre poseyó mejores características de longitud de transmisión y limitación del ruido. Este tipo de cable coaxial frecuentemente se denomina thicknet o red gruesa. Como su apodo lo indica, debido a su diámetro, este tipo de cable puede ser demasiado rígido como para poder instalarse con facilidad en algunas situaciones. La regla práctica es: "cuanto más difícil es instalar los medios de red, más cara resulta la instalación." El cable coaxial resulta más costoso de instalar que el cable de par trenzado. Hoy en día el cable thicknet casi nunca se usa, salvo en instalaciones especiales.

En el pasado, un cable coaxial con un diámetro externo de solamente 0,35 cm (a veces denominado thinnet ( red fina)) se usaba para las redes Ethernet. Era particularmente útil para instalaciones de cable en las que era necesario que el cableado tuviera que hacer muchas vueltas. Como la instalación era más sencilla, también resultaba más económica. Por este motivo algunas personas lo llamaban cheapernet (red barata). Sin embargo, como el cobre exterior o trenzado metálico del cable coaxial comprende la mitad del circuito eléctrico, se debe tener un cuidado especial para garantizar su correcta conexión a tierra. Esto se hace asegurándose de que haya una sólida conexión eléctrica en ambos extremos del cable. Sin embargo, a menudo, los instaladores omiten hacer esto. Como resultado, la conexión incorrecta del material de blindaje constituye uno de los problemas principales relacionados con la instalación del cable coaxial. Los problemas de conexión resultan en ruido eléctrico que interfiere con la transmisión de señales sobre los medios de red. Es por este motivo que, a pesar de su diámetro pequeño, thinnet ya no se utiliza con tanta frecuencia en las redes Ethernet.

Fibra óptica

El cable de fibra óptica es un medio de networking que puede conducir transmisiones de luz moduladas. Si se compara con otros medios para networking, es más caro, sin embargo, no es susceptible a la interferencia electromagnética y ofrece velocidades de datos más altas que cualquiera de los demás tipos de medios para networking descritos aquí. El cable de fibra óptica no transporta impulsos eléctricos, como lo hacen otros tipos de medios para networking que usan cables de cobre. Más bien, las señales que representan a los bits se convierten en haces de luz. Aunque la luz es una onda electromagnética, la luz en las fibras no se considera inalámbrica ya que las ondas electromagnéticas son guiadas por la fibra óptica. El término "inalámbrico" se reserva para las ondas electromagnéticas irradiadas, o no guiadas.

La comunicación por medio de fibra óptica tiene su origen en varias invenciones del siglo XIX.. Sin embargo, el uso de la fibra óptica para comunicaciones no era factible hasta la década de 1960, cuando se introdujeron por primera vez fuentes de luz láser de estado sólido y materiales de vidrio de alta calidad sin impurezas.  Las promotoras del uso generalizado de la fibra óptica fueron las empresas telefónicas, quienes se dieron cuenta de los beneficios que ofrecía para las comunicaciones de larga distancia.

El cable de fibra óptica que se usa en networking está compuesto por dos fibras envueltas en revestimientos separados. Si se observa una sección transversal de este cable, veremos que cada fibra óptica se encuentra rodeada por capas de material amortiguador protector, normalmente un material plástico como Kevlar, y un revestimiento externo. El revestimiento exterior protege a todo el cable. Generalmente es de plástico y cumple con los códigos aplicables de incendio y construcción. El propósito del Kevlar es brindar una mayor amortiguación y protección para las frágiles fibras de vidrio que tienen el diámetro de un cabello. Siempre que los códigos requieran que los cables de fibra óptica deban estar bajo tierra, a veces se incluye un alambre de acero inoxidable como refuerzo.

Las partes que guían la luz en una fibra óptica se denominan núcleo y revestimiento. El núcleo es generalmente un vidrio de alta pureza con un alto índice de refracción Cuando el vidrio del núcleo está recubierto por una capa de revestimiento de vidrio o de plástico con un índice de refracción bajo, la luz se captura en el núcleo de la fibra. Este proceso se denomina reflexión interna total y permite que la fibra óptica actúe como un "tubo de luz", guiando la luz a través de enormes distancias, incluso dando vuelta en codos.

Comunicación inalámbrica

Las señales inalámbricas son ondas electromagnéticas que pueden recorrer el vacío del espacio exterior y medios tales como el aire. Por lo tanto, no es necesario un medio físico para las señales inalámbricas, lo que hace que sean un medio muy versátil para el desarrollo de redes. La figura representa una onda electromagnética.

Puede resultarle sorprendente el hecho de que, a pesar de que todas las ondas (ondas de potencia, ondas de radio, microondas, ondas de luz infrarroja, ondas de luz visible, ondas de luz ultravioleta, rayos x y rayos gamma) parecen ser muy distintas, todas comparten algunas características muy importantes:

1. Todas estas ondas tienen un patrón energético similar al que se representa en la figura.
2. Todas estas ondas viajan a la velocidad de la luz, c = 299. 792.458 metros por segundo, en el vacío. Para ser más precisos, esta velocidad podría denominarse velocidad de las ondas electromagnéticas.
3. Todas estas ondas cumplen con la ecuación (frecuencia) x (longitud de onda) = c.
4. Todas estas ondas viajan por el vacío. Sin embargo, interactúan de manera muy diferente con los distintos materiales.

La diferencia principal entre las distintas ondas electromagnéticas es la frecuencia. Las ondas electromagnéticas de baja frecuencia tienen una longitud de onda larga (la distancia entre un pico de la onda sinusoidal y el siguiente pico), mientras que las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta.

Una aplicación común de la comunicación inalámbrica de datos es la que corresponde a los usuarios móviles. Algunos ejemplos de usuarios móviles incluyen:

• los pasajeros de automóviles o aviones
• los satélites
• las sondas espaciales remotas
• los transbordadores espaciales y las estaciones espaciales
• cualquier persona/cualquier cosa/cualquier lugar/cualquier momento que requiera comunicaciones de datos de red,
• comunicaciones independientes del uso de cables de cobre o la fibra óptica

Otra aplicación común de las comunicaciones de datos inalámbricas son las LAN inalámbricas (WLAN), que se desarrollan según los estándares IEEE 802.11. Las WLAN normalmente utilizan ondas de radio (por ejemplo, 902 MHz), microondas (por ejemplo, 2,4 GHz) y ondas infrarrojas (por ejemplo, 820 nanómetros) para las comunicaciones. Las tecnologías inalámbricas son una parte fundamental del futuro del networking.

El origen de las señales en la fibra óptica es 

Los circuitos de fibra óptica son filamentos de vidrio flexibles, del espesor de un pelo. llevan mensajes en forma de haces de luz que realmente pasan a través de ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y esquinas) sin interrupción.

Las fibras ópticas pueden ahora usarse como los alambres de cobre convencionales, tanto en pequeños ambientes autónomos (tales como sistemas de procesamiento de datos de aviones), como en grandes redes geográficas (como los sistemas de largas líneas urbanas mantenidos por compañías telefónicas).

El concepto de las comunicaciones por ondas luminosas ha sido conocido por muchos años. sin embargo, no fue hasta mediados de los años setenta que se publicaron los resultados del trabajo teórico. éstos indicaban que era posible confiar un haz luminoso en una fibra transparente flexible y proveer así un análogo óptico de la señalización por alambres electrónicamente. el problema técnico que se había de resolver para el avance de la fibra óptica residía en las fibras mismas, que absorbían luz que dificultaba el proceso. para la comunicación práctica, la fibra óptica debe transmitir señales luminosas detectables por muchos kilómetros. el vidrio ordinario tiene un haz luminoso de pocos metros. se han desrrollado nuevos vidrios muy puros con transparencias mucho mayores que la del vidrio ordinario. estos vidrios empezaron a producirse a principios de los setenta. este gran avance dio ímpetu a la industria de fibras ópticas. se usaron láseres o diodos emisores de luz como fuente luminosa en los cables de fibras ópticas. ambos han de ser miniaturizados para componentes de sistemas fibro-ópticos, lo que ha exigido considerable labor de investigación y desarrollo. los láseres generan luz "coherente" intensa que permanece en un camino sumamente estrecho. los diodos emiten luz "incoherente" que ni es fuerte ni concentrada. lo que se debe usar depende de los requisitos técnicos para diseñar el circuito de fibras ópticas dado.

La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre. con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica.

Los dos constituyentes esenciales de las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento. el nùcleo es la parte más interna de la fibra y es la que guía la luz. consiste en una o varias hebras delgadas de vidrio o de plástico con diámetro de 50 a 125 micras. el revestimiento es la parte que rodea y protege al núcleo. el conjunto de núcleo y revestimiento está a su vez rodeado por un forro o funda de plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, el aplastamiento, los roedores, y otros riesgos del entorno.

El despliegue tiene en general tres tipos de trazado fundamentales: ruta carretera, vía ferroviaria o líneas de alta tensión.

El   caso   colombiano:      cablenet

A través de la línea de fibra óptica extendida en 1990 por telecom en asocio con att, se enlaza a barranquilla con san juan de puerto rico,y desde aquí, con los estados unidos. se pueden transmitir simultáneamente 10.000 llamadas desde y hacia diferentes puntos del caribe y de norteamérica. la ventaja de este enlace, en comparación con la comunicación satelital, es la mayor calidad y nitidez de transmisión.

Ahora con tv cable fibra óptica, desde su casa u oficina, usted podrá volar a través de la superautopista de la información y disfrutar de todos los beneficios del más avanzado sistema de conexión a internet:

· Velocidad de conexión y transmisión de datos.

· Video y sonido en tiempo real.

· Acceso ilimitado y continuo las 24 horas del día, sin congestiones.

· Conexión directa de fibra óptica sin ocupar su línea telefónica.

· Posibilidad de conexión simultánea para ocho computadores en red con un sólo cablemodem.

Explique por qué el ancho de banda de los pares trenzados y los cables coaxiales disminuye con la distancia.

Consideraciones sobre el cableado de par trenzado

El cable de par trenzado se utiliza si:

La LAN tiene una limitación de presupuesto.

Se desea una instalación relativamente sencilla, donde las conexiones de los equipos sean simples.

No se utiliza el cable de par trenzado si:

La LAN necesita un gran nivel de seguridad y se debe estar absolutamente seguro de la integridad de los datos.

Los datos se deben transmitir a largas distancias y a altas velocidades.

Unidad 2: La capa Física

Capítulo 3: Codificación de datos

Defina el concepto de codificación

Codificación  Efectiva

Una de las formas en que los datos pueden ser capturados precisa y eficientemente es mediante un empleo como conocimiento de varios códigos . El proceso de poner datos ambiguos o problemáticos en unos cuantos dígitos o letras fácilmente capturables es llamado codificación (que no debe ser confundida con la codificación de programa).

La codificación ayuda a que el analista de sistemas alcance el objetivo de eficiencia, debido a que los datos que son codificados requieren  menos tiempo para su captura y reducen la cantidad de conceptos capturados. La codificación también puede ayudar en el reordenamiento adecuado de los datos en un punto posterior del proceso de transformación de datos.

Además los datos codificados pueden ahorrar espacio valioso de memoria y de almacenamiento. Resumiendo, la codificación es una forma de ser elocuente, pero escueto, en la captura de datos.

Objetivos de la Codificación

Hacer el Seguimiento de Algo

A veces queremos simplemente identificar una persona, lugar o cosa para hacer el seguimiento de ella. Por ejemplo, un establecimiento que fabrica mobiliario con tapicería personalizada necesita asignar un número de trabajo a un proyecto.

El vendedor necesita saber el nombre y la dirección del cliente, pero el gerente del taller o  los trabajadores que ensamblan los muebles no necesitan saber quien es el cliente. por consecuencia, se asigna un numero arbitrario al trabajo. El numero puede ser aleatorio o secuencial, tal como se describe en la sección siguiente.

Códigos de Secuencia Simple:

El código de secuencia simple es un número que es asignado a algo que necesita ser numerado. Por lo tanto, no tiene relación con los datos mismos. Este es un numero de fácil referencia para que la compañía pueda llevar cuenta del pedido en proceso, Es más eficiente teclear el trabajo “5676” en vez de esa mecedora café y negro con asiento de cuero para el  Sr.  Arturo Cárdenas.

El usar un código de secuencia en vez de un número al azar tiene algunas ventajas:

Elimina la posibilidad de asignar un mismo numero .

Da a los usuarios una aproximación de cuándo fue recibido el pedido.

Los códigos de secuencia se deben usar cuando el orden del procesamiento requiere conocimiento de la secuencia en la que los conceptos entran al sistema o el orden en que se desarrollan los eventos.

Códigos de Derivación Alfabética:

Hay veces en que no es deseable usar códigos en secuencia. El caso mas obvio es cuando no se desea que alguien que lea el código se imagine que tantos números han sido asignados. Otra situación en donde los códigos en secuencia pueden no ser útiles es cuando se desea un código más complejo para evitar errores costosos, un posible error podría ser sumar un pago a la cuenta 223 cuando lo que se trata es sumarlo a la cuenta 224  al teclear un digito incorrecto, El Código de Derivación Alfabética, es un enfoque usado comúnmente para identificar un numero de cuenta.

Como Clasificar la Información

La codificación logra la habilidad de distinguir entre clases de conceptos, las clasificaciones son necesarias para muchos objetivos, por ejemplo, reflejar qué partes de un plan de seguro médico tiene un empleado o mostrar cuál estudiante ha terminado los requerimientos  básicos de sus cursos.

Para ser útiles, las clases deben ser mutuamente excluyentes. Por ejemplo, si un estudiante está en clase F, que significa estudiante de primer año, habiendo terminado de 0 a 36 horas de créditos, no debe también ser clasificable como  estudiante de segundo año (S), clases traslapantes podrían ser  F= 0-36 horas de créditos y S=32-64 horas de créditos, etc. Los datos no son claros y son fácilmente interpretables cuando la codificación de las clases no es mutuamente excluyente.

Códigos de Clasificación :

Los códigos de clasificación, se unen para distinguir un grupo de datos que tienen características especiales de otro. Los códigos de Clasificación pueden consistir de una sola letra o numero. Son una manera abreviada para describir una persona, lugar, cosa o suceso.

Los Códigos de clasificación  se listan en manuales o se distribuyen para que los usuarios puedan localizarlos fácilmente. Muchas veces los usuarios llegan a familiarizarse tanto con los códigos frecuentemente usados que los memorizan. Un usuario clasifica un concepto, y luego teclea su código directamente en la terminal de                                                                                                                                                                                       su sistema de línea o lo escribe en un documento fuente de un sistema por lotes. 

Códigos de secuencia en bloque:

Anteriormente tratamos los códigos en secuencia. El Código de secuencia en bloque es una extensión del código de secuencia, las principales categorías de software son hojas de calculo, paquetes de base de datos, paquetes de procesador de palabras y paquete de presentación. A estos le son asignados números secuenciales en los siguientes “bloques” o Rangos : hojas de calculo 100-199, base de datos 200-299.

La ventaja del código de secuencia en bloque es que los datos son agrupados de acuerdo con características comunes y,  al mismo tiempo, se aprovecha la simplicidad de la asignación del siguiente numero disponible (dentro del bloque, por supuesto ) para el siguiente concepto se necesita identificación.

Como Ocultar la Información

Se pueden usar códigos, para ocultar información que no queremos que los demás conozcan. Hay muchas razones por las cuales un negocio quiera hacer esto por ejemplo,  tal vez una corporación no quiera que la información de un archivo de personal sea accesada por el personal de captura de datos.

Una tienda pueda querer que sus vendedores conozcan el precio al mayoreo que les muestre que tan bajo puede negociar un precio, pero lo pueden codificar en las etiquetas de precios para impedir que los clientes lo sepan. Un restaurante puede capturar información acerca del servicio sin dejar que el cliente sepa el nombre del mesero. El siguiente es un ejemplo de Ocultamiento de Información mediante códigos.

Códigos de Cifrado:

Tal vez el método de codificación más simple es la sustitución directa de una letra por otra, un numero por otro o una letra por un numero. Un tipo popular de acertijo, llamado un criptograma, es un ejemplo de asociación de letras.

COMO EXPONER LA INFORMACIÓN:

A veces es deseable revelar información mediante un código, En una tienda de ropa , la información acerca del departamento, producto, color y talla se imprime junto con el precio en la etiqueta de cada articulo. Esto ayuda a los vendedores y almacenistas a localizar el lugar de la mercancía .

Otra razón para revelar información mediante códigos es hacer más significativa la captura de datos. Un numero de parte, nombre o descripción familiar da soporte a una captura de datos. Un numero de parte, nombre o descripción familiar da soporte a una captura más precisa. Los ejemplos de códigos de la siguiente sección explican cómo pueden realizarse esos conceptos.

Códigos de Subconjuntos de Dígitos Significativos:

Cuando es posible describir un producto por medio de su pertenencia a muchos subgrupos podemos usar un código de subconjunto de dígitos significativos                                                                                                                                              que nos ayude a describirlo.  

Para el observador casual o cliente, la descripción del concepto parece ser un numero largo. Sin Embargo, para los vendedores el numero esta compuesto de unos cuantos números mas pequeños, teniendo cada uno su significado propio. Los primeros tres dígitos representan el departamento, los siguientes tres el producto, los siguientes tres el color, y los últimos tres la talla. En este caso la ventaja, del uso de un código de subconjunto de dígitos significativos es la habilidad para localizar los conceptos que pertenecen a determinado grupo o clase

Códigos Nomónicos:

Un Nemónico, es una ayuda para la memoria . cualquier código que ayude a la persona de captura de datos recuerde la manera de teclear la fecha, o que el usuario final recuerde como usar la información, puede ser considerado un nemónico, usando una combinación de letras y símbolos se logra una forma clara para codificar  un producto de tal forma que el código sea visto y comprendido fácilmente.

Solicitud de Acción Adecuada

Los códigos son necesarios frecuentemente para dar instrucciones a las computadora o al tomador de decisiones sobre la acción a tomar. A esos códigos se les menciona generalmente como “códigos de función” y toman la forma, por lo general, de código de secuencia o nemónicos .

Código de Función:

Las funciones que desea el analista o programador que ejecuta la computadora con los datos son capturadas  en códigos de función. Las indicaciones completas sobre las actividades a ser realizadas son reemplazadas mediante el uso de un código numérico o alfanumérico corto.

Lineamientos Generales para la Codificación

En las secciones anteriores examinamos los objetivos para el uso de diferentes tipos de códigos para capturar y almacenar datos. A continuación examinaremos unas cuantas experiencias para establecer un sistema de codificación.

Sea Conciso, los códigos deben ser concisos. Los códigos excesivamente largos significan mas tecleos y, por consecuencia, mas errores. Los códigos largos también significan que el almacenamiento de información de una base de datos requerirán mas memoria.

Los códigos cortos  son fáciles de recordar y fáciles de capturar . si los códigos son largos deben ser divididos en subcodigos . por ejemplo  5678923453127 puede ser dividido con guiones de la siguiente manera: 5678-923-453-127, esto es un enfoque mas manejable y aprovecha la forma en que se sabe que la gente procesa información en grupos cortos.

Mantenga los Códigos Estables :

Estabilidad significa que el código de identificación para un cliente no debe cambiar cada vez que se reciben nuevos datos.  Anteriormente presentamos un código de derivación alfabética para una lista de suscritores de una revista. La flecha de expiración no fue parte del código de identificación del suscriptor, debido a que es muy probable que cambie.

No cambie las abreviaturas del código en un sistema nemónico. Una vez que ha escogido las abreviaturas del código no trate de revisarlas, debido a que esto hace extremadamente difícil la adaptación del personal de captura.

Asegúrese que los  Códigos sean Únicos

Para que funcionen los códigos deben ser únicos. Tome nota de todos los códigos usados en el sistema para asegurarse de que no esta asignando el mismo numero o nombre de código a los mismos conceptos. Los números y nombres de código son una parte esencial de las entradas de los diccionarios de datos.

Permita que los Códigos sean Ordenables:

Si va a manejar los datos en forma útil, los códigos deben ordenables. Por ejemplo si decide codificar la fecha como MMMDDAA, donde los primeros tres símbolos fueran el mes como abreviatura de tres letras, los dos siguientes fueran el número de día y los dos últimos el año, y luego tratara de ordenar las fechas en orden ascendente, tanto los años como los meses estarían fuera de orden . Asegúrese de que pueda hacer lo que pretende con los códigos que crea. Los códigos numéricos son mas fáciles de ordenar que los alfanuméricos y, por lo tanto, considere la conversación a números cada vez que sea práctica.

Evite los Códigos Confusos

Trate de evitar el uso de caracteres de codificación que parezcan o se oigan iguales. Los caracteres O (la letra  O ) y el 0 (el numero 0) son fácilmente confundidos, y también sucede con la letra Z y el numero 2  por lo tanto, códigos como B1C y 280Z son insatisfactorios.  

Cuál es la diferencia entre codificación y modulación?

Normalmente, la modulación en frecuencia se abrevia como FM o AFM (Advanced Frecuency Modulation). Este tipo de síntesis fue en gran medida el responsable de la gran expansión comercial de los sintetizadores digitales durante la segunda mitad de la década de los 80. Básicamente se trata de controlar la frecuencia de un oscilador de audio por medio de la frecuencia de otro oscilador de audio. Lo más interesante que ofrece este método es la posibilidad de generar una amplia paleta de sonidos con espectros amplios y unos transitorios de ataque muy poderosos y definidos; recuérdese que los primeros sintetizadores FM, como el DX7, popularizaron unos sonidos de piano, campanas y similares muy característicos. Pero, a pesar de que muchos tienden a asociar a los sintetizadores FM con este tipo de sonidos, sus posibilidades de creación sonora van mucho más allá. La síntesis FM fue 'inventada' por John M. Chowning en la universidad de Stanford, y se estuvo utilizando en el entorno musical académico mucho tiempo antes de que Yamaha se fijara en el invento y decidiera comercializarlo. Esta implementación comercial de Yamaha introdujo en esta técnica un gran número de restricciones, pero también alguna ampliación importante, como el uso de la realimentación.

El concepto de modulación en frecuencia es muy antiguo pero, en lo que a tareas de síntesis sonora se refiere, podemos encontrarla en diferentes formatos. De entrada la mayoría de los sintetizadores analógicos. O incluso los híbridos digitales/analógicos, son capaces de realizar síntesis FM básica; Sin embargo, dado que el FM se apoya fundamentalmente en las relaciones de frecuencia entre los osciladores involucrados en el proceso, resulta fundamental que la estabilidad de la afinación sea muy alta. Por otro lado, la síntesis FM se convierte en una herramienta versátil solo cuando se cuenta con varios osciladores con envolventes múltiples para controlar su amplitud; esto hace que su implementación analógica precise de un número demasiado elevado de componentes o módulos, lo que lo hace poco rentable. La solución real y comercialmente viable llegó de la mano de la implementación digital del método, que consiguió Yamaha a través del diseño de unos circuitos integrados que incorporaban todos los elementos necesarios.

El FM digital se presenta en diferentes variantes:

Dependiendo del número de osciladores (mínimo, obviamente, dos, aunque la mayoría de sintetizadores comerciales utilizan 4 o 6, y algunos han llegado a incorporar hasta 10).

Si incorporan o no una envolvente para cada oscilador (algunos de los chips fabricados por Yamaha para su utilización en productos de otras marcas carecían de ella).

Las posibilidades de variación en la interconexión de los diferentes osciladores o, como es más conocido, él número de algoritmos y conexiones de modulación y realimentación.

Qué es la codificación digital a digital?

El término comunicaciones digitales abarca un área extensa de técnicas de comunicaciones, incluyendo transmisión digital y radio digital. La transmisión digital es la transmisión de pulsos digitales, entre dos o más puntos, de un sistema de comunicación. El radio digital es la transmisión de portadoras analógicas moduladas, en forma digital, entre dos o más puntos de un sistema de comunicación. Los sistemas de transmisión digital requieren de un elemento físico, entre el transmisor y el receptor, como un par de cables metálicos, un cable coaxial, o un cable de fibra óptica. En los sistemas de radio digital, el medio de transmisión es el espacio libre o la atmósfera de la Tierra.

En un sistema de transmisión digital, la información de la fuente original puede ser en forma digital o analógica. Si está en forma analógica, tiene que convertirse a pulsos digitales, antes de la transmisión y convertirse de nuevo a la forma analógica, en el extremo de recepción. En un sistema de radio digital, la señal de entrada modulada y la sedal de salida demodulada, son pulsos digitales.

Qué es la conversión de analógico a digital?

Una conversión analógica-digital consiste en la trascripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (encriptación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.

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• Noviembre 2006 (1)

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