Conceptos Fundamentales de Telemática

Elementos Clave de los Sistemas Telemáticos

  • DTE (Equipo Terminal de Datos): Transmite información en forma digital sobre una línea de comunicación.
  • DCE (Equipo de Comunicación de Datos): Transforma la señal para su transmisión y controla que se realice con el menor error posible.

Tipos de Transmisión de Datos

  • Transmisión Asíncrona: Se transmite un único carácter delimitado entre un bit de comienzo y un bit de final.
  • Transmisión Síncrona: Se transmite una cadena de caracteres, consiguiendo mayor velocidad de transmisión.

Sentido de las Transmisiones

  • Simplex: Información unidireccional.
  • Semidúplex: Información en ambos sentidos de forma alternativa.
  • Dúplex: Información en ambos sentidos de forma simultánea.

Flujo de las Transmisiones

  • Simétricos: El caudal de información es igual en ambos sentidos.
  • Asimétricos: El caudal de información no es igual en ambos sentidos.

Tipos de Líneas de Comunicación

  • Línea a dos hilos: Parte de la red de telefonía analógica.
  • Línea a cuatro hilos: Un par de cables para cada sentido de la transmisión.
  • Línea dedicada: Conexión punto a punto.
  • Línea multipunto: Conexión entre múltiples puntos.

Parámetros Clave de la Transmisión

  • Ancho de banda: Caudal de información que un canal puede soportar. Se mide en bps en señales digitales, y en analógica es un margen de frecuencias que se reservan para transmitir, midiéndose en Hz.
  • Velocidad de transmisión: El número máximo de bits que puede transmitirse. Se denomina bit rate y se mide en bps.
  • Throughput: Es el volumen de información que fluye a través de un sistema.
  • BER (Bit Error Rate): Número de bits erróneos que se producen en una transmisión digital.
  • Velocidad de modulación: El número máximo de veces que puede cambiar el estado de señalización en la línea. Se mide en baudios.

Medios de Transmisión

Medios de Transmisión Guiados

  • Cable coaxial: Es el que tiene menor atenuación y menor interferencia.
  • Cable de pares trenzados: Formado por dos cables aislados enrollados el uno sobre el otro. Según el apantallamiento puede ser: UTP, STP o FTP.
    • Cables balanceados: Utilizan un cable de ida y otro de vuelta.
  • Cable de fibra óptica: Las señales digitales que se transmiten son moduladas como pulsos luminosos. Para que la señal se propague, el índice de refracción del núcleo tiene que ser mayor que el índice de refracción del revestimiento.
    • Para la comunicación bidireccional (a menudo lograda con dos transmisiones simplex), se requieren dos fibras, dos tipos de diodos y dos tipos de fibras.
    • Las ventanas de trabajo son las longitudes de onda central de la fuente luminosa que utilizamos para transmitir la información a lo largo de la fibra.
    • En fibra multimodo, con luz normal, el haz produce un ensanchamiento del pulso debido a los diferentes haces de luz (‘modos’) que viajan por la fibra. La dispersión es provocada por los pulsos de luz que llegan al extremo del cable en momentos distintos.
  • Corrientes portadoras: Utiliza la red eléctrica de distribución para enviar la información.
  • Guíaondas: Se emplea en sistemas de comunicaciones de microondas. Se emplean conductores huecos.

Medios de Transmisión No Guiados

  • Radio: Red local que utiliza tecnología de radiofrecuencia para enlazar los equipos conectados a la red, en lugar de los cables coaxiales o de fibra óptica que se utilizan en las LAN convencionales cableadas.
  • Radio UHF: Las redes basadas en equipos de radio en UHF necesitan para su instalación y uso una licencia administrativa. Tienen la ventaja de no verse interrumpidas por cuerpos opacos, pudiendo salvar obstáculos físicos gracias a su cualidad de difracción.
  • Infrarrojo: Los infrarrojos son ondas electromagnéticas que se propagan en línea recta, siendo susceptibles de ser interrumpidas por cuerpos opacos.
  • Bluetooth: Nombre común de la especificación industrial IEEE 802.15.1, que define un estándar global de comunicación inalámbrica que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia seguro, global y sin licencia de corto rango.
  • Satélite: Las comunicaciones VSAT suelen consistir en redes mixtas de comunicaciones, ya que normalmente necesitan, además de la conexión vía onda de radio con el satélite, una conexión con la red telefónica.
  • Láser: Resulta muy útil para conexiones punto a punto con visibilidad directa, utilizándose fundamentalmente para interconectar segmentos distantes de redes locales convencionales.

Perturbaciones en la Transmisión

Las perturbaciones en la transmisión se producen por factores internos o externos, generando distorsión de la señal en amplitud, frecuencia o fase, así como fenómenos de intermodulación.

  • Reflexión de red: Cuando los pulsos de voltaje, o bits, son discontinuos, se puede reflejar algo de energía. Dicha energía puede interferir con los bits posteriores.
  • Dispersión, desfase y latencia:
    • Dispersión: Se produce cuando la señal es más amplia que el tiempo.
    • Desfase: Es producido por diferentes sincronismos de los equipos origen y destino.
    • Latencia o retraso: Es provocada por la propia naturaleza del medio y por dispositivos de red.
  • Ruido: No existe una señal eléctrica que no tenga ruido. Es aditivo a la señal.
  • Diafonía o Crosstalk: Es causado por las interferencias de los pares adyacentes, en los cables que están incorrectamente apantallados.
  • EMI/RFI: Son tipos de ruido en la línea eléctrica que pueden interferir con el desempeño del equipo y causar pérdidas en la memoria.
  • Atenuación: Cualquier señal al propagarse por un medio de transmisión pierde potencia. La señal se reduce con la distancia.

Modulación de Señales

La modulación es el proceso que adapta la señal antes de ser enviada. En la modulación intervienen tres señales: moduladora, portadora y señal modulada. La modulación se logra mediante la utilización de una portadora sinusoidal. Variando los parámetros de esta señal, tendremos tres tipos de modulación:

  • Modulación por Amplitud (ASK)
  • Modulación por Frecuencia (FSK)
  • Modulación por Fase (PSK)
  • Modulación en Amplitud en Cuadratura (QAM): Se pueden enviar dos señales diferentes simultáneamente sobre una misma portadora.

Técnicas de Transmisión Digital

Son técnicas utilizadas para adaptar la señal digital al medio físico de transmisión.

  • Dato analógico – Señal analógica: Si coincide el ancho de banda de ambos, se envían los datos tal cual; si no, hay que modular los datos.
  • Dato digital – Señal analógica: En el transmisor (Tx) se modula la señal analógica para que lleve los datos digitales y en el receptor (Rx) se demodula (Módem).
  • Dato analógico – Señal digital: En el transmisor (Tx) se codifican los datos analógicos en digitales y en el receptor (Rx) se decodifican (Códec).
  • Dato digital – Señal digital: Si se dispone de dos niveles de tensión, se envían los datos directamente. Si se dispone de más niveles, se convierten antes de enviar.

Modulación por Pulsos (MIC o PCM)

Esta técnica de modulación es la que hoy en día se utiliza para las transmisiones telefónicas de voz.

  • Muestreo: El muestreo va verificando la señal continua (analógica) en voltaje a intervalos de tiempo regulares y muy cortos de duración. Estos intervalos de tiempo son iguales.
  • Cuantificación: Se asignan una serie de valores discretos de amplitud a esas muestras, con lo cual tendremos un error de cuantificación, que sería la diferencia entre el valor real de la muestra y el valor aproximado que se ha tomado.
  • Codificación: En la codificación, esos valores discretos se numeran utilizando el código binario adecuado.

Multiplexación de Señales

La multiplexación es el conjunto de técnicas que permite la transmisión simultánea de múltiples señales (canales) a través de un único enlace de datos.

Multiplexación por División de Frecuencia (FDM)

  • Cada señal de entrada se modula con una frecuencia portadora distinta y estas tienen que estar lo suficientemente separadas para que los anchos de banda no se solapen. Generalmente para señales analógicas.

Multiplexación por División de Ondas (WDM)

  • Conceptualmente igual que FDM, pero la multiplexación y demultiplexación involucran señales luminosas a través de fibra óptica.

Multiplexación por División en el Tiempo (TDM)

  • Este sistema consiste en asignar a cada uno de los canales de entrada al MUX un tiempo fijo para transmitir, durante el cual tendrá disponible todo el ancho de banda del canal principal para él.
  • STDM (Statistical Time Division Multiplexing): Este sistema consiste en asignar intervalos de tiempo a cada canal dependiendo de la actividad de estos canales.
  • PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy): Es un conjunto de sistemas de transmisión que utiliza dos pares de alambres y un método de multicanalización por división para interpolar múltiples canales de voz y datos digitales.
  • SONET/SDH (Synchronous Optical Networking / Synchronous Digital Hierarchy): SONET es el estándar norteamericano de transmisión de fibra óptica, mientras que SDH es el estándar europeo. Los sistemas de transmisión SONET/SDH están diseñados para sobrellevar las deficiencias de compatibilidad de los sistemas de transmisión PDH.