RED TELEFONICA:
La
red telefónica es la de mayor cobertura
geográfica, la que mayor número de usuarios tiene, y ocasionalmente se ha
afirmado que es "el sistema más complejo del que dispone la
humanidad". Permite establecer una llamada entre dos usuarios en cualquier
parte del planeta de manera distribuida, automática, prácticamente instantánea.
Este es el ejemplo más importante de una red con conmutación de circuitos.
Una
llamada iniciada por el usuario origen llega a la red por medio de un canal de
muy baja capacidad, el canal de acceso, dedicado precisamente a ese usuario
denominado línea de abonado. En un extremo de la línea de abonado se encuentra
el aparato terminal del usuario (teléfono o fax) y el otro está conectado al
primer nodo de la red, que en este caso se llamó central local. La función de
una central consiste en identificar en el número seleccionado, la central a la
cual está conectado el usuario destino y enrutar la llamada hacia dicha
central, con el objeto que ésta le indique al usuario destino, por medio de una
señal de timbre, que tiene una llamada. Al identificar la ubicación del destino
reserva una trayectoria entre ambos usuarios para poder iniciar la
conversación. La trayectoria o ruta no siempre es la misma en llamadas
consecutivas, ya que ésta depende de la disponibilidad instantánea de canales
entre las distintas centrales.
Existen
2 tipos de redes telefónicas, las redes publicas que a su vez se dividen en red
publica móvil y red publica fija. Y también existen las redes telefónicas
privadas que están básicamente formadas por un conmutador.
Las
redes telefónicas publicas fijas, están formados por diferentes tipos de
centrales, que se utilizan según el tipo de llamada realizada por el usuarios.
Éstas son: CCA – Central con Capacidad de Usuario, CCE – Central con Capacidad de Enlace, CTU – Central de Transito Urbano, CTI – Central de Transito Internacional, CI – Central Internacional, CM – Central Mundial.
Es
evidente que por la dispersión geográfica de la red telefónica y de sus
usuarios existen varias centrales locales, las cuales están enlazadas entre sí
por medio de canales de mayor capacidad, de manera que cuando ocurran
situaciones de alto tráfico no haya un bloqueo entre las centrales. Existe una
jerarquía entre las diferentes centrales que les permite a cada una de ellas
enrutar las llamadas de acuerdo con los tráficos que se presenten.
Los
enlaces entre los abonados y las centrales locales son normalmente cables de
cobre, pero las centrales pueden comunicarse entre sí por medio de enlaces de
cable coaxial, de fibras ópticas o de canales de microondas. En caso de enlaces
entre centrales ubicadas en diferentes ciudades se usan cables de fibras
ópticas y enlaces satelitales, dependiendo de la distancia que se desee cubrir.
Como las necesidades de manejo de tráfico de los canales que enlazan centrales
de los diferentes niveles jerárquicos aumentan conforme incrementa el nivel
jerárquico, también las capacidades de los mismos deben ser mayores en la misma
medida; de otra manera, aunque el usuario pudiese tener acceso a la red por
medio de su línea de abonado conectada a una central local, su intento de
llamada sería bloqueado por no poder establecerse un enlace completo hacia la
ubicación del usuario destino (evidentemente cuando el usuario destino está
haciendo otra llamada, al llegar la solicitud de conexión a su central local,
ésta detecta el hecho y envía de regreso una señal que genera la señal de
"ocupado").
La red
telefónica está organizada de manera jerárquica. El nivel más bajo (las
centrales locales) está formado por el conjunto de nodos a los cuales están
conectados los usuarios. Le siguen nodos o centrales en niveles superiores,
enlazados de manera tal que entre mayor sea la jerarquía, de igual manera será
la capacidad que los enlaza. Con esta arquitectura se proporcionan a los
usuarios diferentes rutas para colocar sus llamadas, que son seleccionadas por
los mismos nodos, de acuerdo con criterios preestablecidos, tratando de que una
llamada no sea enrutada más que por aquellos nodos y canales estrictamente
indispensables para completarla (se trata de minimizar el número de canales y
nodos por los cuales pasa una llamada para mantenerlos desocupados en la medida
de lo posible).
Asimismo
existen nodos (centrales) que permiten enrutar una llamada hacia otra
localidad, ya sea dentro o fuera del país. Este tipo de centrales se denominan
centrales automáticas de larga distancia. El inicio de una llamada de larga
distancia es identificado por la central por medio del primer dígito (en
México, un "9"), y el segundo dígito le indica el tipo de enlace
(nacional o internacional; en este último caso, le indica también el país de
que se trata). A pesar de que el acceso a las centrales de larga distancia se
realiza en cada país por medio de un código propio, éste señala, sin lugar a
dudas, cuál es el destino final de la llamada. El código de un país es
independiente del que origina la llamada.
Cada
una de estas centrales telefónicas, están divididas a su vez en 2 partes
principales:
- Parte de Control:
- Parte de Conmutación: se encarga de las interconexiones necesarias en los equipos para poder realizar las llamadas.
Nodos de conmutación:
Los
nodos son parte fundamental en cualquier red de telecomunicaciones, son los
encargados de realizar las diversas funciones de procesamiento que requieren
cada una de las señales o mensajes que circulan o transitan a través de los
enlaces de la red. Desde un punto de vista topológico, los nodos proveen los
enlaces físicos entre los diversos canales que conforman la red. Los nodos de
una red de telecomunicaciones son equipos (en su mayor parte digitales, aunque
pueden tener alguna etapa de procesamiento analógico, como un modulador) que
realizan las siguientes funciones:
a) Establecimiento
y verificación de un protocolo. Los nodos de la red de telecomunicaciones
realizan los diferentes procesos de comunicación de acuerdo a un conjunto de
reglas conocidas como protocolos; éstos se ejecutan en los nodos, garantizando
una comunicación exitosa entre sí, utilizando para ello, los canales que los
enlazan.
b) Transmisión. Existe la
necesidad de hacer uso eficiente de los canales, por lo cual, en esta función,
los nodos adaptan al canal, la información o los mensajes en los cuales está
contenida, para su transporte eficiente y efectivo a través de la red.
c) Interfase. En esta función el nodo se encarga de proporcionar al
canal las señales que serán transmitidas de acuerdo con el medio de que está
formado el canal. Esto es, si el canal es de radio, las señales deberán ser
electromagnéticas a la salida del nodo, independientemente de la forma que
hayan tenido a su entrada y también de que el procesamiento en el nodo haya
sido por medio de señales eléctricas.
d) Recuperación. Si durante una transmisión se interrumpe la posibilidad
de terminar exitosamente la transferencia de información de un nodo a otro, el
sistema, a través de sus nodos, debe ser capaz de recuperarse y reanudar en
cuanto sea posible la transmisión de aquellas partes del mensaje que no fueron
transmitidas con éxito.
e) Formateo. Cuando un
mensaje transita a lo largo de una red, pero principalmente cuando existe una
interconexión entre redes que manejan distintos protocolos, puede ser necesario
que en los nodos se modifique el formato de los mensajes para que todos los
nodos de la red (o de la conexión de redes) puedan trabajar con éste; esto se
conoce con el nombre de formateo (o, en su caso, de reformateo).
f) Enrutamiento. Cuando un
mensaje llega a un nodo de la red de telecomunicaciones, debe tener información
acerca de los usuarios de origen y destino; es decir, sobre el usuario que lo
generó y aquel al que está destinado. Sin embargo, cada vez que el mensaje
transita por un nodo y considerando que en cada nodo hay varios enlaces
conectados por los que, al menos en teoría, el mensaje podría ser enviado a
cualquiera de ellos, en cada nodo se debe tomar la decisión de cuál debe ser el
siguiente nodo al que debe enviarse el mensaje para garantizar que llegue a su
destino rápidamente. Este proceso se denomina enrutamiento a través de la red.
La selección de la ruta en cada nodo depende, entre otros factores, del número
de mensajes que en cada momento están en proceso de ser transmitidos a través
de los diferentes enlaces de la red.
g) Repetición. Existen
protocolos que entre sus reglas tienen una previsión por medio de la cual el
nodo receptor detecta si ha habido algún error en la transmisión. Esto permite
al nodo destino solicitar al nodo previo que retransmita el mensaje hasta que
llegue sin errores y el nodo receptor pueda, a su vez, retransmitirlo al siguiente
nodo.
h) Direccionamiento. Un nodo requiere la capacidad de identificar
direcciones para poder hacer llegar un mensaje a su destino, principalmente
cuando el usuario final está conectado a otra red de telecomunicaciones.
i) Control de
flujo. Todo canal de comunicaciones tiene una
cierta capacidad de manejar mensajes; cuando el canal está saturado no se deben
enviar más por medio de ese canal, hasta que los previamente enviados hayan
sido entregados a sus destinos.
Las
funciones que se han descrito, son las más importantes, por lo tanto son las
que deben tener instrumentadas los nodos de una red compleja. Por ejemplo, si
una red consiste solamente en dos nodos a cada uno de los cuales están
conectados una variedad de usuarios, es evidente que no se requieren funciones
tales como direccionamiento o enrutamiento en cada uno de ellos.
El
valor de las telecomunicaciones es el conjunto de servicios que se ofrecen por
medio de las redes y que se ponen a disposición de los usuarios. Es decir, del
tipo de comunicación que se puede establecer y del tipo de información que se
puede enviar a través de éstas. Por ejemplo, a través de la red telefónica se
prestan servicios de comunicación oral a personas y empresas. Entre éstos están
el servicio telefónico local (tanto residencial como comercial e industrial),
el servicio de larga distancia nacional y el servicio de larga distancia
internacional, aunque en los últimos años se pueden hacer también,
transmisiones de fax y de datos.
Por
medio de una red de televisión por cable se pueden prestar servicios de
distribución de señales de televisión a residencias en general, pero
últimamente se han iniciado servicios restringidos, como son los servicios de
"pago por evento". Es posible que gracias a los avances tecnológicos
en diversos campos, en un futuro no muy lejano estén interconectadas las redes
de telefonía con las de televisión por cable, y a través de esta interconexión
los usuarios podrán explotar simultáneamente la gran capacidad de las redes de
cable para televisión y la gran cobertura y capacidad de procesamiento que
tienen las redes telefónicas.
La
conmutación se puede dar de 2 formas:
a.
Conmutación de circuitos: en la que primero
se establece la trayectoria a seguir
b.
Conmutación de paquetes: la cual funciona a
traves de ráfagas de información.
Señalización:
Es la
forma en que se va a comunicar el equipo
1.
Señalización de línea: se da entre centrales
2.
Señalización de usuario: se da entre el
usuario y la central
3.
Señalización de registro: se da entre
centrales.
La
comunicación entre 2 usuarios se da de la siguiente manera:
1.
Cuando un abonado levanta el auricular de su aparato telefónico, la central lo
identifica y le envía una "invitación a marcar".
2. La
central espera a recibir el número seleccionado, para, a su vez, escoger una
ruta del usuario fuente al destino.
3. Si
la línea de abonado del usuario destino está ocupada, la central lo detecta y
le envía al usuario fuente una señal ("tono de ocupado").
4. Si
la línea del usuario destino no está ocupada, la central a la cual está
conectado genera una señal para indicarle al destino la presencia de una
llamada.
5. Al
contestar la llamada el usuario destino, se suspende la generación de dichas
señales.
6. Al
concluir la conversación, las centrales deben desconectar la llamada y poner
los canales a la disposición de otro usuario, a partir de ese momento.
7. Al
concluir la llamada se debe contabilizar su costo para su facturación, para ser
cobrado al usuario que la inició.
En una
red telefónica conmutada, la señalización transporta la inteligencia necesaria
para que un abonado se comunique con cualquier otro de esa red. La señalización
indica al switch que un abonado desea servicio, le proporciona los datos
necesarios para identificar al abonado distante que se solicite y entonces
enruta debidamente la llamada a lo largo de su trayectoria.
La
señalización da también al abonado cierta información de estado, por ejemplo:
tono de invitación, de ocupado y timbrado.
Funciones
de Señalización:
Supervisión
- Control (Forward) – Tomar – Retener – Liberar - Estado (Backward) - Desocupado -
Ocupado - Desconectar – Dirección
- Estación - Decádica – DTMF – Digital - Enrutamiento
- Canal – Troncal - Auditiva/Visual – Alerta – Timbrado - Aviso
descolgado – Progreso - Tono de marcar -
Tono de ocupado - Señalización por canal - sociado (SAC).- Cada canal lleva la voz y su
propia señalización. Ejemplo: ISDN
Señalización
por canal común (SCC).- Cada canal lleva la voz y un canal exclusivo lleva la
señalización de todos los canales. Ejemplo: R2-MTC
La
señalización de supervisión proporciona la información acerca de la línea o el
circuito e indica si el circuito está en uso o no. Informa al switch y a los
circuitos troncales de interconexión acerca de las condiciones en la línea. Por
ejemplo que la parte que llama ha descolgado o colgado y que la parte llamada
ha descolgado/colgado. Estos dos términos son convenientes para designar las
dos condiciones de señalización en una troncal o enlace. Si la TK está
desocupada se indica la condición de colgado (on hook) y si la TK está ocupada
se indica la condición de descolgado (off hook).
Señalización
E&M (Ear and Mouth).- Esta es la forma más común de supervisión de TK. La
señalización E&M existe únicamente entre el punto interfecial entre el TK y
el switch.
____
____________
| |___ ___ _______
/ / \
\ | |======| |=============| |
/
\====| PBX |======|E&M|=============| PSTN |
/__________\
|________|======|___|=============|_______|
Cuando
decimos que un enlace usa E&M a cuatro hilos es porque tenemos dos hilos
para transmisión, 2 hilos para recepción, uno para E y otro para M. Un E&M
a dos hilos usa uno para transmisión, el mismo para recepción y otro para E y
también para M. El primero se conoce como Full Duplex, el segundo se llama Half
Duplex.
On Hook = Colgado
Off Hook = Descolgado
Señalización
E&M tipo 1 Señalización E&M tipo 2
Condición
M E Condición M/SB E/SG
On Hook GND Abierto On Hook Abierto Abierto
Off Hook -48 Vcd GND Off Hook -48 Vcd GND
Señalización
E&M tipo 3 Señalización E&M tipo 4
Condición
M/SB E/SG Condición M/SB E/SG
On
Hook Abierto Abierto On Hook Abierto Abierto
Off Hook -48 Vcd GND Off Hook GND GND
Señalización
E&M tipo 5
Condición
M/SG E/SG
On Hook Abierto Abierto
Off Hook GND GND
Ground
Start es una señalización de supervisión, el PSTN libera la línea cuando ya no
se encuentra en uso. En contraste el Loop Start que es una señal de supervisión
donde el abonado es el que libera la línea.
Llamada
Entrante:
____________
3 2 1 _______ ____________
/ / \
\ + - + | | / / \ \
/ B
\===============| PSTN |======/ A \
/__________\
- + - |_______| /__________\
1) A
esperando que B conteste.
2)
Durante la llamada.
3)
Cuando cuelga B toda la línea de B A PSTN se libera.
Cuando
B contesta a A, el PBSTN cambia la polaridad y se establece la comunicación. La
llamada no acaba hasta que A cuelgue.
Llamada
Saliente:
____________
5 4 3 2 1 _______ ____________
/ / \
\ + - + - + | | / / \ \
/ A
\=================| PSTN |======/ B \
/__________\
- + - + - |_______| /__________\
1) A
termina de marcar.
2) B
descuelga.
3)
Durante la llamada.
4)
Cuelga B.
5)
Cuelga A.
Cuando
A acaba de marcar, el PSTN cambia la polaridad, cuando B contesta se vuelve a
cambiar la polaridad. Cuando B cuelga cambia una vez más
Ingeniería de tráfico
Se
suele medir el tráfico telefónico de un PBX contando el número de troncales
utilizadas en una unidad de tiempo, se grafica como histograma. Estas gráficas
ayudan a determinar las horas picos y para verificar que la infraestructura sea
suficiente. Existe una ley empírica en donde se establece que se necesitan tres
troncales por cada extensión. Esto varía dependiendo del giro de la empresa.
La
Ruta Es el conjunto de troncales o enlaces que interconectan una CT con otra o
una CT con un PBX. El dimensionamiento de la ruta es la determinación del
número de troncales o enlaces requeridos en la conexión de la central A a la
central B. Para estar en posibilidad de dimensionar correctamente una ruta se
deberá tener idea de su posible utilización, es decir del número de
conversaciones que se intentarán establecer al mismo tiempo sobre dicha ruta.
Esta utilización se puede definir mediante dos parámetros:
Razón
de llamadas.- Número de veces que se utiliza una ruta o trayectoria por unidad
de tiempo, definida también como intensidad de llamadas por trayectoria durante
la hora ocupada.
Tiempo
de retención.- Duración de la ocupación de la trayectoria por llamada, duración
promedio de ocupación.
Otras
definiciones:
Tráfico
cruzado.- Es el tráfico que realmente fue conducido o establecido a través de las
centrales.
Tráfico
ofrecido.- Es el volumen de tráfico demandado a la central.
Congestión.-
Diferencia entre tráfico ofrecido y cruzado.
Para
dimensionar una trayectoria se debe obtener la intensidad de tráfico
representativo de una temporada ocupada y observando la variación de un día
típico se notará que cierto periodo de una hora es el que muestra la mayor
lectura pico a pico.
Tráfico
telefónico.- Es la acumulación de llamadas telefónicas en un grupo de circuitos
o troncales considerando tanto su duración como su cantidad.
A = C
x T = Flujo Telefónico = Cantidad de llamadas por hora x Duración promedio de
la llamada
La
unidad del flujo telefónico es llamadas/hora, una llamada/hora es la cantidad
que representa una o más llamadas que tienen la duración agregada o acumulada
de una hora. La unidad más usada en tráfico es el erlang, un erlang de
intensidad de tráfico sobre un circuito determinado significa la ocupación
continua de tal circuito. Ejemplo: Si se tienen 10 TK (troncales) y se tienen 5
erlangs, se esperaría encontrar la mitad de los circuitos ocupados en el
momento de la observación.
Supóngase
una CT con 10,000 abonados en la que no más del 25% requieren el servicio en
forma simultánea. Por lo tanto se dimensiona la central con equipo suficiente para
2,500 conversaciones simultáneas. Cuando el usuario 2,501 intente comunicarse
no lo logrará debido a que todo el equipo de conexión estará ocupado aún cuando
la línea deseada esté libre. Esta llamada 2,501 se conoce como llamada
bloqueada , dicha llamada ha encontrado congestionamiento. En un conmutador
bien diseñado se espera que durante la hora pico se presenten momentos de
congestionamiento en los que los intentos adicionales por establecer llamadas
encontrarán bloqueo.
Grado
de servicio.- Expresa la posibilidad de encontrar congestionamiento durante la
hora pico. El grado de servicio típico es de P=0.01, esto significa que en
promedio, en la hora pico se pierde una de cada cien llamadas.
P =
Total llamadas perdidas / Total llamadas ofrecidas
Disponibilidad
de un circuito telefónico.- Modelo para estimar la disponibilidad del circuito,
¿qué proporción del tiempo el circuito se encuentra libre? Suponiendo que es un
proceso estocástico:
a) Las
llamadas son aleatorias con distribución de Poisson. La velocidad media de
arribo es Lambda [1/T = 1/Tiempo]
b) La
duración de cada llamada, que se llama "tiempo ocupado" (holding
time), se encuentra exponencialmente distribuida con media 1/Mu, se conoce como
tiempo de servicio.
Modulación:
La
modulación de la portadora para que pueda transportar impulsos se puede
efectuar a nivel bajo o alto. En el primer caso, la señal de frecuencia audio
del micrófono, con una amplificación pequeña o nula, sirve para modular la
salida del oscilador y la frecuencia modulada de la portadora se amplifica
antes de conducirla a la antena; en el segundo caso, las oscilaciones de
radiofrecuencia y la señal de frecuencia audio se amplifican de forma
independiente y la modulación se efectúa justo antes de transmitir las
oscilaciones a la antena. La señal se puede superponer a la portadora mediante
modulación de frecuencia (FM) o de amplitud (AM).
La
forma más sencilla de modulación es la codificación, interrumpiendo la onda
portadora a intervalos concretos mediante una clave o conmutador para formar
los puntos y las rayas de la radiotelegrafía de onda continua.
La
onda portadora también se puede modular variando la amplitud de la onda según
las variaciones de la frecuencia e intensidad de una señal sonora, tal como una
nota musical. Esta forma de modulación, AM, se utiliza en muchos servicios de
radiotelefonía, incluidas las emisiones normales de radio. La AM también se
emplea en la telefonía por onda portadora, en la que la portadora modulada se
transmite por cable, y en la transmisión de imágenes estáticas a través de
cable o radio.
En la
FM, la frecuencia de la onda portadora se varía dentro de un rango establecido
a un ritmo equivalente a la frecuencia de una señal sonora. Esta forma de
modulación, desarrollada en la década de 1930, presenta la ventaja de generar
señales relativamente limpias de ruidos e interferencias procedentes de fuentes
tales como los sistemas de encendido de los automóviles o las tormentas, que
afectan en gran medida a las señales AM. Por tanto, la radiodifusión FM se
efectúa en bandas de alta frecuencia (88 a 108 MHz), aptas para señales grandes
pero con alcance de recepción limitado.
Las
ondas portadoras también se pueden modular variando la fase de la portadora
según la amplitud de la señal. La modulación en fase, sin embargo, ha quedado
reducida a equipos especializados.
El
desarrollo de la técnica de transmisión de ondas continuas en pequeños impulsos
de enorme potencia, como en el caso del radar, planteó la posibilidad de otra
forma nueva de modulación, la modulación de impulsos en tiempo, en la que el
espacio entre los impulsos se modifica de acuerdo con la señal.
La
información transportada por una onda modulada se devuelve a su forma original
mediante el proceso inverso, denominado demodulación o detección. Las emisiones
de ondas de radio a frecuencias bajas y medias van moduladas en amplitud. Para
frecuencias más altas se utilizan tanto la AM como la FM; en la televisión
comercial de nuestros días, por ejemplo, el sonido va por FM, mientras que las
imágenes se transportan por AM. En el rango de las frecuencias superaltas (por
encima del rango de las ultraaltas), en el que se pueden utilizar anchos de
banda mayores, la imagen también se transmite por FM. En la actualidad, tanto
el sonido como las imágenes se pueden enviar de forma digital a dichas
frecuencias.
Modulación por pulsos codificados (PCM)
Puede
ser descrita como un método de conversión de analógico a digital. Esta
conversión está basada en tres principios: Muestreo, Cuantificación y
Codificación.
a)
Muestreo: Consiste en tomar valores instantáneos de la señal analógica a
intervalos de tiempo determinados. Se toma el doble de la frecuencia de la
señal.
b)
Cuantificación: Los continuos valores de amplitud de la señal muestrada son
descompuestas por un número finito de amplitudes. Las amplitudes alineadas
están divididas dentro de intervalos y todas las muestras cuyas amplitudes caen
dentro de un intervalo específico son dadas por la misma amplitud de salida.
Por ejemplo con una resolución de 8 bits se pueden tener 256 distintos valores
de amplitud.
c)
Codificación: Los procesos de muestreo y cuantificación producen una
representación de la señal original. Para la codificación se usa un código de
informática, tomando en cuenta que dicho código debe tener mayor capacidad de
sincronización, mayor capacidad para la detección de errores y mayor inmunidad
al ruido. Esta etapa usa un CODEC (codificador - decodificador).
La
modulación tipoPCM se usa extensivamente en la telefonía digital (en los SPC,
Storage Program Control que usan el multiplexeo por división de tiempo, TDM).
Se nombra a un canal de 64 kbps como un Clear Channel o un Toll Quality. Sin
embargo se suele usar velocidades de 32, 16, 8 y hasta 4 kbps para meter dos,
cuatro, ocho y hasta 16 conversaciones telefónicas en un solo canal de 64 kbps.
Ventajas de la comunicación digital
- Se
pueden lograr mayores distancias.
- Es menos sensible al ruido.
- Mejor utilización del ancho de banda (Con el uso de un MUX).
- Mayor privacia y seguridad de la información.
- Se pueden integrar voz y datos en el mismo medio de comunicación.
Desventajas de la comunicación digital
·
Los niveles de la señal de cuantificación
están igualmente espaciados.
·
Los niveles de la señal de amplitudes
pequeñas se distorsionan.
·
Se tienen errores de cuantificación.
Multiplexaje:
Técnica
utilizada en comunicaciones y operaciones de entrada y salida para transmitir
simultáneamente a través de un único canal o una sola línea varias señales
diferentes. Para mantener la integridad de cada una de las señales a lo largo
del canal, el multiplexado permite separarlas por tiempo, espacio o frecuencia.
El dispositivo utilizado para combinar las señales se denomina multiplexor.
TDM Time Division Multiplexing
Es la
intercalación en tiempo de muestras de diferentes fuentes de tal forma que la
información de esas fuentes sea transmitida en serie sobre un mismo canal de
comunicación. Es el método de combinar diversas señales muestradas en una
secuencia definida.
Para
multiplexar canales de audio se usan MUX estáticos o estadísticos. Los primeros
asignan un tiempo determinado a cada canal, aún y cuando no estén en uso. Los
estadísticos, por el contrario, sólo asignan tiempo a los canales que se
encuentran en uso. Se suelen multiplexar 30 canales de voz (64 kbps), reservando
2 canales para señalización y control, en un canal de 2048 Mbps.
Estándares
para TDM
Denominación
Canales de Voz Velocidad (Mbps)
DS-1
24 1.544
DS-1C
48 3.152
DS-2
672 44.736
DS-4
4032 274.176
CCITT
No.
E-1 30
2.048 1
E-2
120 8.448 2
E-3
480 34.368 3
E-4
1920 139.264 4
E-5
7680 565.148 5
Sistema
de telefonía que no requiere de un enlace fijo, por ejemplo vía cable
telefónico, para la transmisión y recepción. Utiliza la radiotransmisión
mediante ondas hercianas, como la radio convencional, por lo que el terminal
emitirá y recibirá las señales con una antena hacia y desde el repetidor más
próximo (antenas repetidoras de telefonía móvil) o vía satélite. Las primeras
emisiones de telefonía móvil se remontan al uso de radiotransmisores instalados
en vehículos, de uso militar o institucional; como referencia se cita la
primera utilización por parte de la policía de Detroit en 1921. Los
radioteléfonos propiamente dichos se introdujeron en 1946 en Estados Unidos; al
siguiente año, la Bell Telephone desarrolló la tecnología celular, base de los
modernos sistemas de telefonía móvil propiamente dicha. Con todo, no se vieron
desarrollos civiles hasta 1956, cuando se instaló en Suecia un terminal para
automóviles, de 40 kg, que se alimentaba de la batería del vehículo. En Japón
se puso en marcha el primer sistema de telefonía móvil celular en 1979; le
siguió el Reino Unido, en 1983
Funcionamiento
del sistema
La
telefonía móvil celular se basa en un sistema de áreas de transmisión, células,
que abarcan áreas comprendidas entre 1,5 y 5 km, dentro de las cuales existen
una o varias estaciones repetidoras, que trabajan con una determinada
frecuencia, que debe ser diferente de las células circundantes. El teléfono
móvil envía la señal, que es recibida por la estación y remitida a través de la
red al destinatario; conforme se desplaza el usuario, también se conmuta la
célula receptora, variando la frecuencia de la onda herciana que da soporte a
la transmisión. Según los sistemas, la señal enviará datos secuencialmente o
por paquetes, bien como tales o comprimidos y encriptados.
Sistemas digitales
En la
actualidad, la mayoría de los sistemas de telefonía celular emplean sistemas
digitales, que han sustituido a los analógicos de primera generación (1G); estos
sistemas fueron introducidos en España en 1990 (MoviLine de la compañía
Telefónica). El primer sistema digital europeo (GSM de Global System for Mobile
Communication), conocido vulgarmente como sistema celular de segunda generación
(2G), se comenzó a implantar en 1992, y en 1995 operó por primera vez en
España; con él se puso en marcha el sistema de transmisión de mensajes cortos
de texto, SMS (Short Messaging Service), y el acceso a Internet mediante la
tecnología WAP (Wireless Application Protocol). Ya en 2000 en Europa y en 2002
en Estados Unidos, comenzaron a comercializarse los sistemas dotados con GPRS
(General Packet Radio Service, servicio general de radio mediante paquetes de
información); se le conoce como sistema de telefonía 2,5G, una tecnología
intermedia entre los sistemas de segunda y tercera generación. Entre sus
novedades destaca la posibilidad de recepción y envío continuo de grupos de
datos mediante el protocolo IP (Internet Protocol), que mejora sustancialmente
la navegación a través de la red y el poder superar el límite de 160 caracteres
en los SMS, a la vez que permite enviar y recibir imágenes y elementos
multimedia.
Los
sistemas de tercera generación (3G), explotados comercialmente en Japón desde
2001 por parte de la NTT DoCoMo, han sufrido repetidos aplazamientos por
problemas tecnológicos y logísticos en todo el mundo, lo que ha retrasado
sustancialmente su comercialización. En Europa y parte de Asia se ha optado en
2000 por el sistema UMTS (Universal Mobile Communication Service, servicio
móvil universal para comunicaciones), y en Estados Unidos y parte de Asia y
América, por el denominado sistema CDMA-2000; ambos forman parte del IMT-2000,
un estándar de la International Telecommunications Union (ITU), con sede en
Ginebra, Suiza. Los sistemas 3G se apoyan fundamentalmente en dos estándares,
el CDMA-2000 (Code Division Multiple Access 2000) y W-CDMA (Wideband Code
Division Multiple Access), y otros propietarios de ciertos operadores, como el
del antes citado NTT DoCoMo, siendo incompatibles entre sí y diferenciándose en
la velocidad máxima de transmisión de datos. Los sistemas CDMA son más
sencillos de implementar y proporcionan hasta tres veces mayor capacidad de
transmisión; en el emisor se convierten los datos a formato digital y se
comprimen, el receptor además de recibir los paquetes de datos y
decodificarlos, hace una comprobación de errores y los reconvierte a formato de
onda, en su caso, para transmisiones de voz.
Mensajería y multimedia
Con la
aparición de los sistemas digitales (telefonía de segunda generación, 2G), los
terminales disponen de la capacidad de enviar y recibir mensajes cortos de
texto (SMS), que operan de manera muy similar a los mensajes de correo
electrónico en Internet, aunque especificando como destinatario un número de
terminal y no un identificador de usuario. Con la aparición de los sistemas
2,5G y 3G se han implantado los servicios EMS (Enhanced Messaging Service) y
MMS (Multimedia Message Service), que ofrecen mejoras en el servicio SMS básico
sobre texto; así, admiten texto de dimensiones ilimitadas, inclusión de
imágenes, melodías y animaciones y, en el caso del MMS, posibilitan el envío y
recepción de todo tipo de elementos multimedia, incluidos vídeos. Para utilizar
EMS y MMS se requiere, respectivamente, de terminales de telefonía móvil GPRS y
UMTS u otro 3G.
La
integración de los teléfonos celulares con la informática móvil ha llegado en
dos formas diferentes: con la conectividad de los teléfonos móviles con un PDA
mediante tecnologías inalámbricas, como infrarrojos o Bluetooth, y con la
integración física de ambos dispositivos en un mismo aparato, como es el caso
de los PocketPC Phone Edition y otros que funcionan bajo Linux o Palm
Las generaciones te la telefonía celular
Primera generación (1G)
La 1G
de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979 y se caracterizó por se
analógica y estrictamente para voz. La calidad de los enlaces era muy baja,
tenían baja velocidad (2400 bauds). En cuanto a la transferencia entre celdas,
era muy imprecisa ya que contaban con una baja capacidad (Basadas en FDMA,
Frequency Division Multiple Access) y, además, la seguridad no existía. La
tecnología predominante de esta generación es AMPS (Advanced Mobile Phone
System).
Segunda generación (2G)
La 2G
arribó hasta 1990 y a diferencia de la primera se caracterizó por ser digital.
EL sistema 2G utiliza protocolos de codificación más sofisticados y se emplea
en los sistemas de telefonía celular actuales. Las tecnologías predominantes
son: GSM (Global System por Mobile Communications); IS-136 (conocido también
como TIA/EIA136 o ANSI-136) y CDMA (Code Division Multiple Access) y PDC
(Personal Digital Communications), éste último utilizado en Japón.
Los
protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de información más
altas por voz, pero limitados en comunicación de datos. Se pueden ofrecer
servicios auxiliares, como datos, fax y SMS (Short Message Service). La mayoría
de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de encripción. En Estados
Unidos y otros países se le conoce a 2G como PCS (Personal Communication
Services).
Generación 2.5 G
Muchos
de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se moverán a las redes
2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnología 2.5G es más rápida, y
más económica para actualizar a 3G.
La
generación 2.5G ofrece características extendidas, ya que cuenta con más
capacidades adicionales que los sistemas 2G, como: GPRS (General Packet Radio
System), HSCSD (High Speed Circuit Switched), EDGE (Enhanced Data Rates for
Global Evolution), IS-136B e IS-95Bm ebtre otros. Los carriers europeos y
estadounidenses se moverán a 2.5G en el 2001. Mientras que Japón irá directo de
2G a 3G también en el 2001.
Tercera generación 3G.
La 3G
se caracteriza por contener a la convergencia de voz y datos con acceso
inalámbrico a Internet; en otras palabras, es apta para aplicaciones multimedia
y altas transmisiones de datos.
Los
protocolos empleados en los sistemas 3G soportan altas velocidades de
información y están enfocados para aplicaciones más allá de la voz como audio
(mp3), video en movimiento, videoconferencia y acceso rápido a Internet, sólo
por nombrar algunos. Se espera que las redes 3G empiecen a operar en el 2001 en
Japón, por NTT DoCoMo; en Europa y parte de Asia en el 2002, posteriormente en
Estados Unidos y otros países.
Asimismo,
en un futuro próximo los sistemas 3G alcanzarán velocidades de hasta 384 kbps,
permitiendo una movilidad total a usuarios, viajando a 120 kilómetros por hora
en ambientes exteriores. También alcanzará una velocidad máxima de 2 Mbps,
permitiendo una movilidad limitada a usuarios, caminando a menos de 10
kilómetros por hora en ambientes estacionarios de corto alcance o en
interiores.
En
relación a las predicciones sobre la cantidad de usuarios que podría albergar
3G, The Yanlee Gropu anticipa que en el 2004 habrá más de 1,150 millones en el
mundo, comparados con los 700 millones que hubo en el 2000. Dichas cifras nos
anticipan un gran número de capital involucrado en la telefonía inalámbrica, lo
que con mayor razón las compañías fabricantes de tecnología, así como los
proveedores de servicios de telecomunicaciones estarán dispuestos a invertir su
capital en esta nueva aventura llamada 3G.
Elementos
básicos de un sistema de transmisión de datos:
EMISOR
------> CANAL ------> RECEPTOR
Señal: energía física que soporta la información,
transportándola a través del canal. la más usada es la señal electromagnética
(telégrafo, teléfono, radio, televisión...)
Señales:
·
Analógicas:
representan una gama de valores cuya variación se produce de forma continua
Digitales: Su variación es discontínua. Sus valores tienen forma
de impulsos, cada uno de los cuales representa un dígito 0 y 1.
Velocidad de transmisión: cantidad de señales que pueden transmitirse en un
intervalo de tiempo. la unidad es el bit por segundo (bps) o baudio. existen
tres tipos:
baja velocidad: menos de
600 bps
media velocidad: 600
- 10.000 bps
alta velocidad: más de 10.000
bps
Ancho de
banda: gama de frecuencias que pueden transmitirse
por canal, comprendidas entre unos límtes superior e inferior.
banda estrecha: bajas
velocidades de transmisión (líneas telegráficas)
banda de voz: un poco
más ancha. usadas para la voz
banda ancha: grandes
volúmenes de datos a altas velocidades. cables coaxiales.
Distorsión: ruido, alteraciones que sufre la señal portadora
(propiedades eléctricas, vibraciones, etc). la señal también suele disminuir.
soluciones: disminuir la velocidad, aumentar la potencia.
Direccionabilidad: capacidad para desplazar datos en varias direcciones.
-
Simplex: flujo de
datos sólo en un sentido. ejemplo: ratón ----> ordenador
- Semidúplex
(half duplex): transmisión en ambos
sentidos, pero no simultáneamente. Primero transmite uno y después el otro.
- Dúplex
(full duplex): o llamada también
"bidireccional". se transmiten datos en ambas direcciones simultánea
e independientemente. ordenador – módem
Disposición: forma en la cual están conectados mediante un canal de
transmisión los distintos puntos que se pretende comunicar.
Canales
punto a punto: Conexión directa entre
2 estaciones:
Canales multipunto: Conexión de más de 2 estaciones. Una controla el
funcionamiento de las demás.
Tipo de
flujo de datos:
Transmisión
en paralelo (centronics): todos los
bits que componen un carácter se envían simultáneamente con un circuito físico
para cada uno. Ejemplo: la impresora.
Transmisión en serie: una sola línea contiene los bits enviados. Se emplea en
largas distancias. Los bits de control y sincronización están intercambiados.
Es necesario discernir cuando comienza la transmisión y cuando termina. Hay dos
formas de transmitir los caracteres en serie:
Transmisión
síncrona:
- se
usa para gran velocidad
- los
datos se transmiten a velocidad constante
- no
son necesarios los bits de comienzo y fin de caracter
- los
caracteres se almacenan en un búffer hasta que está completo, momento en que la
información es enviada rápidamente.
Transmisión
asíncrona:
-
llamada también start-stop, cada grupo de bits va precedido y seguido por bits
de control. El bit de arranque suele ser 0. Se utiliza en sistemas que
funcionen simultáneamente y a baja velocidad.
Modem y sus aplicaciones
Inicialmente
del término inglés modem, es un acrónimo de ‘modulador/demodulador’. Se trata
de un equipo, externo o interno (tarjeta módem), utilizado para la comunicación
de computadoras a través de líneas analógicas de transmisión de voz y/o datos.
El módem convierte las señales digitales del emisor en otras analógicas,
susceptibles de ser enviadas por la línea de teléfono a la que deben estar conectados
el emisor y el receptor. Cuando la señal llega a su destino, otro módem se
encarga de reconstruir la señal digital primitiva, de cuyo proceso se encarga
la computadora receptora. En el caso de que ambos puedan estar transmitiendo
datos simultáneamente en ambas direcciones, emitiendo y recibiendo al mismo
tiempo, se dice que operan en modo full-duplex; si sólo puede transmitir uno de
ellos y el otro simplemente actúa de receptor, el modo de operación se denomina
half-duplex. En la actualidad, cualquier módem es capaz de trabajar en modo
full-duplex, con diversos estándares y velocidades de emisión y recepción de
datos.
Para
convertir una señal digital en otra analógica, el módem genera una onda
portadora y la modula en función de la señal digital. El tipo de modulación
depende de la aplicación y de la velocidad de transmisión del módem. Un módem
de alta velocidad, por ejemplo, utiliza una combinación de modulación en
amplitud y de modulación en fase, en la que la fase de la portadora se varía
para codificar la información digital. El proceso de recepción de la señal
analógica y su reconversión en digital se denomina demodulación. La palabra
módem es una contracción de las dos funciones básicas: modulación y
demodulación. Además, los módems se programan para ser tolerantes a errores;
esto es, para poder comprobar la corrección de los datos recibidos mediante
técnicas de control de redundancia (véase CRC) y recabar el reenvío de aquellos
paquetes de información que han sufrido alteraciones en la transmisión por las
líneas telefónicas.
Los
primeros equipos eran muy aparatosos y sólo podían transmitir datos a unos 100
bits por segundo. Los más utilizados en la actualidad en los ordenadores
personales transmiten y reciben la información a más de 33 kilobits por segundo
(33 K o 33 kbps). Hoy día casi todos incluyen funciones de fax y de contestador
automático de voz. Mediante sistemas de compresión de datos se mejora su
eficiencia, de manera que éstos son transmitidos en paquetes comprimidos, que
se descomprimen en el destino antes de ser procesados por la computadora
receptora. Algunos de los módems más recientes permiten, además, la
simultaneidad de la comunicación de datos vía módem y el uso del teléfono de
voz, todo dentro de una misma línea física.
Los sistemas
más avanzados de comunicación, como las líneas RDSI y ADSL, utilizan módems
especiales y, en su caso, se acompañan con tarjetas de red para la entrada en
la computadora.
Interfaces
Interfaz,
punto en el que se establece una conexión entre dos elementos, que les permite
trabajar juntos. La interfaz es el medio que permite la interacción entre esos
elementos. En el campo de la informática se distinguen diversos tipos de
interfaces que actúan a diversos niveles, desde las interfaces claramente
visibles, que permiten a las personas comunicarse con los programas, hasta las
imprescindibles interfaces hardware, a menudo invisibles, que conectan entre sí
los dispositivos y componentes dentro de los ordenadores o computadoras. Las
interfaces de usuario cuentan con el diseño gráfico, los comandos, mensajes y
otros elementos que permiten a un usuario comunicarse con un programa. Las
microcomputadoras disponen de tres tipos básicos de interfaces de usuario (que
no necesariamente son excluyentes entre sí): la interfaz de línea de comandos,
reconocible por los símbolos A o C del sistema MS-DOS, que responde a los
comandos introducidos por el usuario; la interfaz controlada por menús
utilizada en muchas aplicaciones (por ejemplo Lotus 1-2-3) ofrece al usuario
una selección de comandos, permitiéndole elegir uno de ellos presionando la
tecla de la letra correspondiente (o una combinación de teclas), desplazando el
cursor con las teclas de dirección o apuntando con el mouse (ratón); y la
interfaz gráfica de usuario, una característica de los equipos Apple Macintosh
y de los programas basados en ventanas (como los del entorno Windows),
representa visualmente los conceptos, por ejemplo un escritorio, y permite al
usuario no sólo controlar las opciones de los menús, sino también el tamaño, la
posición y el contenido de una o más ventanas o áreas de trabajo que aparezcan
en pantalla.
En el
interior de las computadoras, donde el software funciona a niveles menos
visibles, existen otros tipos de interfaces, como las que hacen posible que los
programas trabajen con el sistema operativo y las que permiten al sistema
operativo trabajar con el hardware de la computadora.
En
hardware se entienden por interfaces las tarjetas, los conectores y otros
dispositivos con que se conectan los diversos componentes a la computadora para
permitir el intercambio de información. Existen, por ejemplo, interfaces
estandarizadas para la transferencia de datos, como el RS-232-C y el SCSI, que
permiten interconectar computadoras e impresoras, discos duros y otros
dispositivos.
El Modelo OSI
La ISO
(http://www.iso.orghttp://www.iso.org) ha definido un modelo de 7 capas que
describe cómo se transfiere la información desde una aplicación de software a
través del medio de transmisión hasta una aplicación en otro elemento de la
red.
Capa Física.
La
capa física tiene que ver con el envío de bits en un medio físico de
transmisión y se asegura que éstos se transmitan y reciban libres de errores.
También describe los eléctricos y mecánicos asociados con el medio y los
conectores así como los tiempos aprobados para enviar o recibir una señal.
También especifica si el medio permite la comunicación simplex, half duplex o
full duplex.
Capa de Enlace.
En esta capa se toman los bits que entrega la capa física y los agrupa en
algunos cientos o miles de bits para formar los frames. En este nivel se
realiza un chequeo de errores y si devuelven acknowledges al emisor. La Capa de
Enlace es la encargada de detectar si un frame se pierde o daña en el medio
físico. De ser éste el caso, debe de retransmitirlo, aunque en ocasiones dicha
operación provoca que un mismo frame se duplique en el destino, loa que obliga
a esta capa a detectar tal anomalía y corregirla. En este nivel se decide
Capa de Red.
Se
encarga de controlar la operación de la subred. Su tarea principal es decidir
cómo hacer que los paquetes lleguen a su destino dados un origen y un destino
en un formato predefinido por un protocolo. Otra función importante en este
nivel es la resolución de cuellos de botella. En estos casos se pueden tener
varias rutas para dar salida a los paquetes y en base a algunos parámetros de
eficiencia o disponibilidad se eligen rutas dinámicas de salida. cómo accesar
el medio físico.
Capa de Transporte.
La
obligación de la capa de transporte es tomar datos de la capa de sesión y
asegurarse que dichos datos llegan a su destino. En ocasiones los datos que
vienen de la capa de sesión exceden el tamaño máximo de transmisión (Maximum
Transmission Unit o MTU) de la interfaz de red, por lo cual es necesario
partirlos y enviarlos en unidades más pequeñas, lo que origina la fragmentación
y ensamblado de paquetes cuyo control se realiza en esta capa. Otra función en
esta capa es la de multiplexar varias conexiones que tienen diferentes
capacidades de transmisión para ofrecer una velocidad de transmisión adecuada a
la capa de sesión. La última labor importante de la capa de transporte es
ofrecer un mecanismo que sirva para identificar y diferenciar las múltiples
conexiones existentes, así como determinar en qué momento se inician y se
terminan las conversaciones (esto es llamado control de flujo).
Capa de Sesión.
Esta
capa establece, administra y finaliza las sesiones de comunicación entre las
entidades de la capa de presentación. Las sesiones de comunicación constan de
solicitudes y respuestas de servicio que se presentan entre aplicaciones
ubicadas en diferentes dispositivos de red. Estas solicitudes y respuestas
están coordinadas por protocolos implementados en esta capa. Otro servicio de
este nivel es la sincronización y el establecimiento de puntos de chequeo. Por
ejemplo, si se hace necesario transferir un archivo muy grande entre dos nodos
que tienen una alta probabilidad de sufrir una caída, es lógico pensar que una
transmisión ordinaria nunca terminaría porque algún interlocutor se caerá y se
perderá la conexión. La solución es que se establezcan cada pocos minutos un
punto de chequeo de manera que si la conexión se rompe más tarde se pueda
reiniciar a partir del punto de chequeo, lo cual ahorrará tiempo y permitirá
tarde o temprano la terminación de la transferencia.
Capa de Presentación.
La
capa de presentación provee servicios que permiten transmitir datos con alguna
sintaxis propia para las aplicaciones o para el nodo en que se está trabajando.
Como existen computadores que interpretan sus bytes de una manera diferente que
otras (Big Endian versus Little Endian), es en esta capa donde es posible
convertir los datos a un formato independiente de los nodos que intervienen en
la transmisión.
Capa de Aplicación.
En
esta capa se encuentran aplicaciones de red que permiten explotar los recursos
de otros nodos. Dicha explotación se hace, por ejemplo, a través de emulación
de terminales que trabajan en un nodo remoto, interpretando una gran variedad
de secuencias de caracteres de control que permiten desplegar en el terminal
local los resultados, aún cuando éstos sean gráficos. Una situación similar se
da cuando se transmiten archivos de un computador que almacena sus archivos en
un formato dado a otro, que usa un formato distinto. Es posible que el programa
de transferencia realice las conversiones necesarias de manera que el archivo
puede usarse inmediatamente bajo alguna aplicación.
Los
protocolos son como reglas de comunicación que permiten el flujo de información
entre computadoras distintas que manejan lenguajes distintos, por ejemplo, dos
computadores conectados en la misma red pero con protocolos diferentes no
podrían comunicarse jamás, para ello, es necesario que ambas "hablen"
el mismo idioma, por tal sentido, el protocolo TCP/IP fue creado para las
comunicaciones en Internet, para que cualquier computador se conecte a
Internet, es necesario que tenga instalado este protocolo de comunicación
TCP/IP
El protocolo TCP/IP (Transmition Control
Protocol/Internet Protocol) hace posible enlazar cualquier tipo de
computadoras, sin importar el sistema operativo que usen o el fabricante. Este
protocolo fue desarrollado originalmente por el ARPA (Advanced Research
Projects Agency) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
Actualmente, es posible tener una red mundial llamada Internet usando este
protocolo. Este sistema de IP permite a las redes enviar correo electrónico
(e-mail), transferencia de archivos (FTP) y tener una interacción con otras
computadoras (TELNET)no importando donde estén localizadas, tan solo que sean
accesibles a través de Internet.
|
Arquitectura de Interconexión de Redes en TCP/IP
Características
|
|
·
Protocolos de no conexión en
el nivel de red.
·
Conmutación de paquetes entre
nodos.
·
Protocolos de transporte con
funciones de seguridad.
·
Conjunto común de programas
de aplicación.
|
Para entender el funcionamiento de los protocolos TCP/IP
debe tenerse en cuenta la arquitectura que ellos proponen para comunicar redes.
Tal arquitectura ve como iguales a todas las redes a conectarse, sin tomar en
cuenta el tamaño de ellas, ya sean locales o de cobertura amplia. Define que
todas las redes que intercambiarán información deben estar conectadas a una
misma computadora o equipo de procesamiento (dotados con dispositivos de
comunicación); a tales computadoras se les denominan compuertas, pudiendo
recibir otros nombres como enrutadores o puentes.
|
Direcciones IP
|
|
·
Longitud de 32 bits.
·
Identifica a las redes y a
los nodos conectados a ellas.
·
Especifica la conexión entre
redes.
·
Se representan mediante
cuatro octetos,
escritos en formato decimal, separados por puntos. |
Para que en una red dos computadoras puedan comunicarse
entre sí ellas deben estar identificadas con precisión Este identificador puede
estar definido en niveles bajos (identificador físico) o en niveles altos
(identificador lógico) de pendiendo del protocolo utilizado. TCP/IP utiliza un
identificador denominado dirección Internet o dirección IP, cuya longitud es de
32 bytes. La dirección IP identifica tanto a la red a la que pertenece una
computadora como a ella misma dentro de dicha red.
|
Clases
de Direcciones IP
|
|||
|
Clases
|
Número de Redes
|
Número de Nodos
|
Rango de Direcciones IP
|
|
A
|
127
|
16,777,215
|
1.0.0.0 a la 127.0.0.0
|
|
B
|
4095
|
65,535
|
128.0.0.0 a la 191.255.0.0
|
|
C
|
2,097,151
|
255
|
192.0.0.0 a la 223.255.255.0
|
Tomando
tal cual está definida una dirección IP podría surgir la duda de cómo
identificar qué parte de la dirección identifica a la red y qué parte al nodo
en dicha red. Lo anterior se resuelve mediante la definición de las
"Clases de Direcciones IP". Para clarificar lo anterior veamos que
una red con dirección clase A queda precisamente definida con el primer octeto
de la dirección, la clase B con los dos primeros y la C con los tres primeros
octetos. Los octetos restantes definen los nodos en la red específica.
Protocolos Token Passing
Estos
protocolos se pueden considerar como un conjunto de líneas punto a punto
simplex que interconectan nodos en un anillo, que puede ser lógico y/o físico.
Los frames se transmiten en un determinado sentido dentro del anillo y dan la
vuelta completa, lo que para efectos prácticos implica que la red funciona como
un medio broadcast. Cada estación de la red puede funcionar en uno de los dos
modos siguientes:
Modo escucha.
Cada
frame que se recibe del nodo anterior se transmite al siguiente.
Modo transmisión.
El
nodo emite un frame hacia el siguiente nodo, y paralelamente, recibe y procesa
los bits que le llegan del nodo anterior en el anillo.
En un
determinado momento, sólo un nodo de la red puede estar en modo transmisión, y
los demás deben estar a la escucha. Si no hay tráfico en la red todos los nodos
están escuchando.
Un
protocolo token passing funciona de la siguiente manera :
·
Cuando ningún host desea transmitir, todos
están en modo escucha y se envía por el anillo un frame especial denominado
token. El token va pasando de un host a otro indefinidamente.
·
Cuando algún nodo desea transmitir debe
esperar a que pase por él el token. En ese momento, se apodera de éste,
típicamente convirtiendo el token en el delimitador de inicio del frame. A
partir de ese momento, el nodo pasa a modo transmisión y envía el frame al
siguiente nodo.
·
Todos los demás hosts del anillo, incluido el
destino, siguen en modo escucha, retransmitiendo el frame recibido hacia el
siguiente nodo. El host destino, además de retransmitirlo, retiene una copia
del frame que pasará al nivel de red para su proceso.
·
Al finalizar la vuelta, el emisor empieza a
recibir su propio frame. Éste puede optar por descartarlo o compararlo con el
frame enviado para verificar si la transmisión ha sido correcta.
·
Cuando el nodo ha terminado de transmitir el
último bit del frame pueden ocurrir dos cosas: que restaure el token en el
anillo inmediatamente, o que espere hasta recibir, de la estación anterior, su
frame, y sólo entonces restaure el token . El primer modo de
funcionamiento recibe un nombre especial, y se le conoce como Early Token
Release.
Si el
emisor tiene varios frames listos para emitir puede enviarlos sin liberar el
token, hasta consumir el tiempo máximo permitido, denominado token-holding
time. Una vez agotados los frames que hubiera en el buffer, o el tiempo
permitido el nodo restaura el token en el anillo. Bajo ninguna circunstancia un
host debe estar en modo transmisión durante un tiempo superior al token-holding
time. Este protocolo genera problemas nuevos: qué pasa si se pierde un frame?
qué pasa si el nodo encargado de regenerar el token falla?. En toda red token
passing existe una estación monitora que se ocupa de resolver estas situaciones
y garantizar el normal funcionamiento del protocolo. En caso de problemas
restaurará un token en el anillo para que el tráfico pueda seguir circulando
normalmente. Cualquier estación de una red token passing está capacitada para
actuar como monitor en caso necesario. Cuando un nodo se añade a la red queda a
la escucha en busca de tokens o datos. Si no detecta actividad, emite un frame
de control especial denominado claim token. Si existe ya un monitor éste responderá
con un token a la petición. Si no, el recién incorporado recibirá su propio
claim token, momento en el cual pasará a constituirse en monitor. Existe
también un mecanismo de prioridades, el que funciona de la siguiente manera:
existen bits en el frame que permiten establecer la prioridad de un nodo, por
lo que nodos de mayor prioridad podrán tomar el control del token aunque algún
host, pero de menor prioridad, esté transmitiendo. Una vez finalizada la
transferencia, se debe devolver la prioridad que tenía al token.
La transmisión inalámbrica
Actualmente
han aparecido redes locales basadas en ondas de radio e infrarrojos.
Típicamente una LAN inalámbrica está formada por un conjunto de estaciones
base, unidas entre sí por algún tipo de cable, y una serie de estaciones
móviles que comunican con la estación base más próxima. El conjunto de
estaciones base forma en realidad un sistema celular en miniatura. Una red de
este tipo presenta nuevos problemas al control de acceso al medio, entre estos
cabe destacar que no puede darse por sentado que todos los nodos tienen acceso
a escuchar si cualquiera de los posibles emisores está utilizando el canal
(recordar que el alcance es limitado), por lo tanto, el sensar el canal puede
no llegar a útil. Además de esto, es necesario considerar que no resulta
práctico tener un canal (frecuencia) para transmitir y otro distinto para
recibir. Por otra parte, deben considerarse aspectos provenientes de la
naturaleza de la situación: en primer lugar, las transmisiones son
omnidireccionales y, en segundo lugar, las colisiones ocurren en el radio del
receptor, pues no son "importantes'' para el emisor como es en el caso de
CSMA/CD. Finalmente, un elemento no menor a considerar tiene que ver con la
potencia consumida por un elemento que continuamente esté sensando el canal
para transmitir. Esto, en el caso de usuario móviles implicaría un excesivo
consumo de baterías, situación que no es deseada. Las consideraciones
anteriores llevan a la generación de dos nuevos problemas a resolver en las
comunicaciones inalámbricas. Si se supone lo siguiente: existen cuatro nodos A,
B, C y D situados en línea y separados, por ejemplo, 10 metros (Figura a)), el
alcance máximo de cada uno de ellos es un poco mayor que la distancia que los
separa, por ejemplo, 12 metros; y el protocolo de transmisión a utilizar será
CSMA (notar que esto expresamente lleva a sensar el canal antes de transmitir).
La secuencia de sucesos para transmitir un frame podrían ser la siguiente: A
desea transmitir datos a B, al detectar el medio lo encuentra libre y comienza
la transmisión. A está transmitiendo a B y C también desea transmitir datos
hacia B, detecta el medio y lo encuentra libre (C no escucha a A pues esta a 20
m de distancia), por lo tanto, C empieza a transmitir. El resultado es una
colisión en el receptor B que no es detectada ni por A ni por C. Esto se conoce
como el problema de la estación oculta (Figura b)). Si ahora, con la
misma distribución de nodos, ocurre lo siguiente: B desea transmitir datos hacia
A, detecta el medio libre e inicia la transmisión. A continuación, C desea
transmitir datos hacia D, y como detecta que B está transmitiendo espera a que
termine para evitar una colisión. El resultado es que una transmisión que en
principio podría haberse hecho sin interferencias (ya que A no puede escuchar a
C y D no puede escuchar a B) no se lleva a cabo, reduciendo así la eficiencia
del sistema. Esto se conoce como el problema de la estación expuesta
(Figura c)). Notar que la trasmisión puede llevarse a cabo si no se sensa el
canal, y no existirán problemas de colisiones, debido a que estás tienen efecto
sólo en el receptor, el cual es inalcanzable en este caso.
RED
SATELITAL:
Un
satélite puede definirse como un repetidor radioeléctrico ubicado en el
espacio, que recibe señales generadas en la tierra, las amplifica y las vuelve a enviar a la tierra, ya sea al mismo punto donde se origino la señal u otro punto distinto.
Una red satelital
consiste de un transponder (dispositivo receptor-transmisor), una estación
basada en tierra que controlar su funcionamiento y una red de usuario,
de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión
y recepción del tráfico de comunicaciones, a través del sistema de satélite.
CARACTERISTICAS DE LAS REDES SATELITALES
·
Las transmisiones son realizadas a altas
velocidades en Giga Hertz.
·
Son muy costosas, por lo que su uso se ve
limitado a grandes empresas y países
·
Rompen las distancias y el tiempo
.
ELEMENTOS DE LAS REDES SATELITALES
·
Transponders
Es un
dispositivo que realiza la funcion de recepción y transmisión. Las señales recibidas son amplificadas antes
de ser retransmitidas a la tierra. Para evitar interferencias les cambia la
frecuencia.
·
Estaciones terrenas
Las
estaciones terrenas controlan la recepción con el satélite y desde el satélite,
regula la interconexión entre terminales, administra los canales de salida,
codifica los datos y controla la velocidad de transferencia.
Consta
de 3 componentes:
·
Estación receptora: Recibe toda la informacion generada en la estación transmisora y retransmitida por el satélite.
· Antena: Debe captar la radiacion del
satélite y concentrarla en un foco donde esta ubicado el alimentador. Una
antena de calidad debe
ignorar las interferencias y los ruidos en la mayor medida posible.
Estos
satélites están equipados con antenas receptoras y con antenas transmisoras. Por medio de ajustes en los patrones
de radiación de las antenas pueden generarse cubrimientos globales, cubrimiento
a solo un país (satélites domésticos), o conmutar entre una gran variedad de
direcciones.
·
Estación emisora: Esta compuesta por el
transmisor y la antena de emisión.
La potencia emitida es alta para que la señal del satélite sea buena. Esta señal debe
ser captada por la antena receptora. Para cubrir el trayecto ascendente envía
la información al satélite con la modulacion y portadora adecuada.
Como
medio de transmisión físico se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se utilizan señales de microondas para la transmisión por satélite, estas son unidireccionales, sensibles a
la atenuación producida por la lluvia, pueden ser de baja o de alta frecuencia
y se ubican en el orden de los 100 MHz hasta los 10 GHz.
CLASIFICACION DE LAS TRANSMISIONES SATELITALES
Las
transmisiones de satélite se clasifican como bus o carga útil. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil. La de carga útil es la información
del usuario que será transportada a través del sistema.
En el
caso de radiodifusión directa de television vía satélite el servicio que se da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere una
estación transmisora única, que emite los programas hacia el satélite, y varias estaciones terrenas de recepción solamente,
que toman las señales provenientes del satélite. Existen otros tipos de servicios que son bidireccionales donde las estaciones terrenas son de transmisión y
de recepción.
Uno de
los requisitos más importantes del sistema es conseguir que las estaciones sean
lo más económicas posibles para que puedan ser accesibles a un gran numero de
usuarios, lo que se consigue utilizando antenas de diámetro chico y
transmisores de baja potencia. Sin embargo hay que destacar que es la economia de escala (en aquellas aplicaciones que lo permiten) el factor determinante para la
reducción de los costos.
Modelos de enlace del sistema satelital
Esencialmente,
un sistema satelital consiste de tres secciones básicas: una subida, un
transponder satelital y una bajada.
·
Modelo de subida
El
principal componente dentro de la sección de subida, de un sistema satelital,
es el transmisor de la estación terrena. Un típico transmisor de la estación
terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de microondas de IF a
RF, un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda
del espectro de salida (un filtro pasa-banda de salida).
El
modulador de IF convierte las señales de banda base de entrada a una frecuencia
intermedia modulada e FM, en PSK o en QAM. El convertidor (mezclador y filtro
pasa-banda) convierte la IF a una frecuencia de portadora de RF apropiada. El
HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y potencia de salida para
propagar la señal al transponder del satélite. Los HPA comúnmente usados son
klystons y tubos de onda progresiva.
Transponder
Un
típico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de
entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un translador de frecuencia, un amplificador de potencia
de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida.
El
transponder es un repetidor de RF a RF. Otras configuraciones de transponder
son los repetidores de IF, y de banda base, semejantes a los utilizados en los
repetidores de microondas.
El BPF
de entrada limita el ruido total aplicado a la entrada del LNA (un dispositivo
normalmente utilizado como LNA, es un diodo túnel).
La
salida del LNA alimenta un translador de frecuencia (un oscilador de
desplazamiento y un BPF), que se encarga de convertir la frecuencia de subida
de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja.
El
amplificador de potencia de bajo nivel, que es comúnmente un tubo de ondas progresivas (TWT), amplifica la señal de RF para su posterior transmisión
por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena.
También
pueden utilizarse amplificadores de estado sólido (SSP), los cuales en la actualidad, permiten obtener un mejor nivel
de linealidad que los TWT.
La
potencia que pueden generar los SSP, tiene un máximo de alrededor de los 50
Watts, mientras que los TWT pueden alcanzar potencias del orden de los 200
Watts.
Modelo de bajada
Un
receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un convertidor
de RF a IF. El BPF limita la potencia del ruido de entrada al LNA. El LNA es un
dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de
diodo túnel o un amplificador parametrico. El convertidor de RF a IF es una
combinación de filtro mezcador/pasa-bandas que convierte la señal de RF a una
frecuencia de IF.
Satélites orbitales
Los
satélites orbitales o también llamados no sincronos, giran alrededor de la
Tierra en un patrón elíptico o circular de baja altitud. Si el satélite esta
girando en la misma direccion que la rotación de la Tierra y a una velocidad angula superior que la de
la Tierra, la órbita se llama órbita progrado. Si el satélite esta girando en
la dirección opuesta a la rotación de la Tierra, o en la misma dirección, pero
a una velocidad angular menor a la de la Tierra, la órbita se llama órbita
retrograda.
De
esta manera, los satélites no sincronos esta alejándose continuamente o cayendo
a tierra y no permanecen estacionarios en relación a ningún punto en particular
de la Tierra. Por lo tanto los satélites no sincronos se tiene que usar cuando
están disponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15
minutos por órbita.
Otra
desventaja de los satélites orbitales es la necesidad de equipo complicado y
costoso para rastreo en las estaciones terrestres. Cada estación terrestre debe
localizar el satélite conforme esta disponible en cada órbita y después unir
sus antenas al satélite y localizarlo cuando pasa por arriba. Una gran ventaja
de los satélites orbitales es que los motores de propulsión no se requieren a bordo de los satélites para mantenerlos en
sus órbitas respectivas.
Otros
parámetros característicos de los satélites orbitales, son el apogeo y perigeo.
El apogeo es la distancia más lejana, de la Tierra, que un satélite orbital
alcanza, el perigeo es la distancia mínima; la línea colateral, es la línea que
une al perigeo con el apogeo, en el centro de la Tierra.
Se
observa en la imagen a continuación, que la órbita del satélite la cual es altamente elíptica,
con un apogeo de aproximadamente 40000 km y un perigeo de aproximadamente 1000
km.
Satélites geoestacionarios
Los
satélites geoestacionarios o geosincronos son satélites que giran en un patrón
circular, con una velocidad angular igual a la de la Tierra. Por lo tanto
permanecen en una posición fija con respecto a un punto específico en la
Tierra. Una ventaja obvia es que están disponibles para todas las estaciones de
la Tierra, dentro de su sombra, el 100% de las veces.
La
sombra de un satélite incluye a todas las estaciones de la Tierra que tienen un
camino visible a el y están dentro del patrón de radiación de las antenas del
satélite. Una desventaja obvia es que a bordo, requieren de dispositivos de
propulsión sofisticados y pesados para mantenerlos fijos en una órbita. El
tiempo de órbita de un satélite geoesincrono es de 24 h, igual que la Tierra.
·
Parámetros típicos de la órbita geoestacionaria.
Es
posible calcular algunos parámetros típicos de la órbita geoestacionaria, tales
como la altura del satélite, o la velocidad del mismo, partiendo de las leyes básicas de la fisica.
Como
es sabido un satélite geoestacionario tiene un periodo de rotación igual al de
la Tierra, por lo tanto deberemos saber con exactitud dicho periodo de
rotación. Para ello se considera el día sidereo, que es el tiempo de rotación
de la Tierra medido con respecto a una estrella lejana y que difiere del día
solar o medido con respecto al sol.
La
duración de este día sidereo es de 23h 56 min. 4.1seg, y es el tiempo que se
utiliza para los cálculos.
Existen
tres trayectos que un satélite puede tomar, conforme gira alrededor de la
Tierra:
1.
2.
Cuando el satélite gira en una órbita arriba
del ecuador, se llama
órbita ecuatorial.
3.
Cuando el satélite gira en una órbita que lo
lleva arriba de los polos norte y sur, se llama órbita polar.
4.
Cualquier otro trayecto orbital se llama
órbita inclinada.
Un
nodo ascendente, es el punto en donde la órbita cruza el plano ecuatorial de
sur a norte; un nodo descendente, es el punto donde la órbita cruza el plano
ecuatorial de norte a sur. La línea que une a los nodos ascendentes y
descendentes por el centro de la Tierra, se llama línea de nodos.
Como
primera medida para describir el paso de un satélite en órbita, se debe
designar un punto de observacion o un punto de referencia. Este punto podrá tratarse de un lugar distante,
tal como una estrella, o un punto en la superficie de la tierra, o también el
centro de la Tierra, que a su vez el centro de gravedad del cuerpo principal.
En
caso de tomar como lugar de observación un punto en la superficie de la Tierra,
deberemos estar en condiciones de localizar dicho punto mediante algún metodo.
Este
método de localización es a través del meridiano. Estas líneas conforman un
cuadriculado sobre la superficie de la Tierra. Las líneas verticales se
denominan Longitud y las líneas horizontales se denominan Latitud.
Las
líneas de Longitud se extienden desde el Polo Norte al Polo Sur, es decir que son círculos iguales al contorno de la Tierra
que se interceptan en los polos. Se ha definido por convención, como primer
meridiano o Longitud cero grados, al meridiano que pasa por la ciudad de
Greenwich, tomando el nombre de dicha ciudad.
En
total son 360 líneas, lo que equivale a 18 círculos completos. De esta manera
se componen los 360 grados de Longitud, partiendo desde la línea de Longitud 00
hacia el Este.
Las
líneas de Latitud están conformadas por 180 círculos paralelos y horizontales,
siendo el círculo mayor el ubicado en la línea del Ecuador denominada Latitud
cero grados.
De
esta forman existen 900 hacia el hemisferio Norte, denominados Latitud Positiva
y 900 hacia el hemisferio Sur, denominados Latitud Negativa.
Por lo
tanto mediante la intersección de las coordenadas de Latitud y Longitud
podremos localizar un punto que este sobre la superficie de la Tierra.
En
cuanto a un satélite, este se encuentra en el espacio, y su posición puede ser
estimada con una Latitud, una Longitud y una altura. Dicha altura estará
referida a un punto sobre la Tierra que es la intersección de la recta que une
al satélite con el centro de la Tierra y la superficie terrestre.
.
Para
orientar una antena desde una estación terrena hacia un satélite, es necesario
conocer el ángulo de elevación y azimut. Estos se llaman ángulos de vista.
Angulo de elevación
El
ángulo de elevación es el ángulo formado entre la dirección de viaje de una onda
radiada desde una antena de estación terrena y la horizontal, o el ángulo de la
antena de la estación terrena entre el satélite y la horizontal. Entre más
pequeño sea el ángulo de elevación, mayor será la distancia que una onda
propagada debe pasar por la atmósfera de la Tierra. Como cualquier onda propagada a través de la atmósfera
de la Tierra, sufre absorción y, también, puede contaminarse severamente por el
ruido. De esta forma, si el ángulo de elevación es demasiado pequeño y la
distancia de la onda que esta dentro de la atmósfera de la Tierra es demasiado
larga, la onda puede deteriorarse hasta el grado que proporcione una
transmisión inadecuada. Generalmente, 5º es considerado como el mínimo ángulo
de elevación aceptable.
Azimut
Azimut
se define como el ángulo de apuntamiento horizontal de una antena. Se toma como
referencia el Norte como cero grados, y si continuamos girando en el sentido de
las agujas del reloj, hacia el Este, llegaremos a los 900 de Azimut.
Hacia
el Sur tendremos los 1800 de Azimut, hacia el Oeste los 2700 y por ultimo
llegaremos al punto inicial donde los 3600 coinciden con los 00 del Norte.
El
ángulo de elevación y el azimut, dependen ambos, de la latitud de la estación
terrena, así como el satélite en órbita.
Hay
dos clasificaciones principales para los satélites de comunicaciones: hiladores
(spinners) y satélites estabilizadores de tres ejes.
Los
satélites spinners, utilizan e movimiento angular de su cuerpo giratorio para proporcionar una estabilidad de giro.
Con un
estabilizador de tres ejes, el cuerpo permanece fijo en relación a la
superficie de la Tierra, mientras que el subsistema interno proporciona una
estabilización de giro.
Los
satélites geosincronos deben compartir un espacio y espectro de frecuencia
limitados, dentro de un arco especifico en una órbita geoestacionaria. A cada
satélite de comunicacion se asigna una longitud en el arco geoestacionario, aproximadamente a 36000
km, arriba del ecuador. La posición en la ranura depende de la banda de
frecuencia de comunicación utilizada. Los satélites trabajando, en o casi la
misma frecuencia, deben estar lo suficientemente separados en el espacio para
evitar interferir uno con otro. Hay un limite realista del numero de estructuras satelitales que pueden estar estacionadas, en un área especifica del
espacio.
La
separación espacial requerida depende de las siguientesvariables:
1.
Ancho de haz y radiación del lóbulo lateral
de la estación terrena y antenas del satélite.
2.
Frecuencia de la portadora de RF.
3.
Técnica de codificacion o
de modulación usada.
4.
Limites aceptables de interferencia.
5.
Potencia de la portadora de transmisión.
Generalmente
se requieren 3 a 6º de separación espacial dependiendo de las variables
establecidas anteriormente.
Las
frecuencias de portadora, más comunes, usadas para las comunicaciones por
satélite, son las bandas 6/4 y 14/12 GHz. El primer numero es la frecuencia de
subida (ascendente, estación terrena a transponder) y el segundo numero es la
frecuencia de bajada(descendente, transponder a estación terrena). Entre mas
alta sea la frecuencia de la portadora, más pequeño es el diámetro requerido de
la antena para una ganancia especifica.
La
mayoría de los satélites domésticos utilizan la banda de 6/4 GHZ, esta banda
también se usa extensamente para los sistemas de microondas terrestres, por lo que se debe tener cuidado cuando se
diseña una red satelital para evitar interferencias con los enlaces de
microondas establecidas. Ciertas posiciones en la órbita geosincrona tienen más demanda que otras.
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