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UD.1 INTRODUCCION A LAS COMUNICACIONES
UD 1: INTRODUCCION A LAS COMUNICACIONES
INDICE DEL TEMA
1. INTRODUCCION
2. PROCESO TELEMATICO Y TELEINFORMATICA
A) CONCEPTO DE TRANSMISIÓN
B) COMUNICACIÓN
C) CIRCUITOS DE DATOS
3. LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES
A) EL EMISOR Y EL RECEPTOR
B) EL TRANSDUCTOR
C) EL CANAL
D) OTROS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES
4. EXPLOTACIÓN DE LOS CIRCUITOS DE DATOS
A) TIPOS DE COMUNICACIONES
B) SEÑAL
C) TIPOS DE TRANSMISIONES
D) MODULACIÓN
E) LA MULTIPLEXACION
5. LAS LINEAS DE COMUNICACIÓN
6. LA RED TELEFONICA
7. REDES DE AREA LOCAL
8. REDES DE AREA EXTENSA
9. OTRAS REDES
10.ESTANDARIZACION
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1. INTRODUCCION
En la evolución histórica de la informática existe un momento
histórico importantísimo: la aparición del primer ordenador personal
en el año 1981, ya que permite el acceso a la informática a millones
de usuarios, que a la larga van a necesitar intercambiar la
información que procesan. Si esto lo unimos a la apertura de Internet
a todo el público, estos hechos hacen que en la sociedad actual las
redes se hayan desarrollado no solo en el mundo empresarial sino
también en el ámbito doméstico. En un principio surgen los
programas de comunicaciones para añadir esta funcionalidad, más
tarde los propios sistemas operativos añaden estas utilidades, para
que en esta última etapa los sistemas operativos integren toda la
arquitectura de protocolos de red.
2. PROCESO TELEMÁTICO Y TELEINFORMATICA
Telemática surge de la asociación de las palabras
telecomunicaciones e informática. La podemos definir como la ciencia
que estudia el conjunto de técnicas que es necesario usar para poder
transmitir datos dentro de un sistema informático, o entre puntos del
mismo situados en lugares remotos usando redes de
telecomunicaciones.
Podemos definir teleproceso o proceso telemático como aquel en
el que es necesario el transporte de los datos desde su origen al lugar
del. En los procesos telemáticos dos o más dispositivos se pueden
comunicar de manera automática entre sí.
A) CONCEPTO DE TRANSMISIÓN
La transmisión es el proceso por el que se transportan señales de
un lugar a otro. Las señales son entidades de naturaleza diversa que
e manifiestan como entidades físicas, principalmente
electromagnéticas y mecánicas: luminosas, eléctricas, acústicas, etc.
Los parámetros de cualquier transmisión son siempre
magnitudes físicas: tensión, intensidad de corriente, presión,
frecuencia, amplitud, etc.
B) COMUNICACIÓN
La comunicación es el proceso por el que se transporta
información sabiendo que esta información viaja sobre una señal que
la transmite.
La transmisión se refiere al transporte de las señales físicas
necesarias para que se produzca un fenómeno telemático, mientras
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que la comunicación se refiere más bien al transporte de la
información.
C) CIRCUITO DE DATOS
El circuito de datos está formado por los siguientes elementos:
- Equipo Terminal de datos (ETD): Es aquel elemento del
circuito que funciona como origen o destino de la información.
Puede ser un sofisticado ordenador, un simple Terminal o una
impresora.
- Equipo Terminal de circuito de datos (ECD): Es el equipo
que está al final del circuito y adecua las señales que
proceden del canal de comunicaciones para que sean
entendidas por el ETD (Por ejemplo el MODEM).
- Líneas de un circuito de datos: son las líneas de
comunicación que unes los ECD´s.
- El enlace de datos: está formado por las líneas de datos que
los conectan y los controladores de las comunicaciones.
3. LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES
A) EL EMISOR Y EL RECEPTOR
El emisor es el elemento Terminal de la comunicación que se
encarga de proporcionar la comunicación y el receptor que es el
elemento Terminal de la comunicación que recibe la información
procedente del emisor.
En Informática hablamos de terminales como un equipo capaz de
constituirse en emisor o receptor de la comunicación.
Los terminales se conectan a través e las líneas formando los
circuitos de datos. Hay muchos tipos de terminales y la mayor parte
en constante evolución:
Terminales simples y autónomos:
Un Terminal simple es aquel que no posee autonomía, está
controlado por un proceso ajeno.
Un Terminal autónomo tiene una cierta capacidad de proceso
independiente. Posee su propio procesador y memoria. Un tipo
especial de terminales autónomos son los programables en los que
las tareas están asignadas a través de la carga de un programa.
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Terminales de propósito general y específicos
Un Terminal es de propósito general cuando puede desarrollar
una amplia variedad de funciones.
Un Terminal de propósito específico cumple exclusivamente la
función para la que fue diseñado.
B) EL TRANSDUCTOR
El transductor es un dispositivo encargado de transformar la
naturaleza de la señal. La señal física que más se utiliza en
Telemática es la señal eléctrica debido a su facilidad de transporte,
gobierno y transformación. Por ejemplo un micrófono o un altavoz.
C) EL CANAL
Es el elemento del sistema de comunicaciones que se encarga
del transporte de la señal sobre la que viaja la información que el
emisor y receptor pretenden intercambiar.
D) OTROS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES
Módem: Se encarga de convertir las señales eléctricas digitales en
analógicas y viceversa.
Códec: Se encarga de codificar adecuadamente las señales eléctricas
digitales acomodándolas al modo requerido por el canal, siempre
digital.
Amplificadores: Se encargan de restaurar una señal analógica
devolviéndole su amplitud original.
Repetidores: Tienen como misión regenerar las señales digitales.
Distribuidores y concentradores: Se encargan de repartir o
agrupar las señales eléctricas entre diversos emisores y receptores.
Conmutadores: Se encargan de establecer un canal de
comunicación apropiado.
Antenas: Dispositivos transductores que permiten que una señal
eléctrica se propague por un canal inalámbrico y a la inversa.
4. EXPLOTACION DE LOS CIRCUITOS DE DATOS
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A) TIPOS DE COMUNICACIONES
- Comunicación simplex: en este tipo de comunicación están
perfectamente definidos los papeles de emisor y receptor y no
se pueden intercambiar, es decir, la transmisión de datos
siempre se hace en la misma dirección. Por ejemplo los
medios de comunicación.
- Comunicación semiduplex: En este tipo de comunicación
emisor y receptor pueden intercambiarse los papeles: el
emisor en un momento puede pasar a ser receptor y
viceversa, es decir se puede cambiar la dirección de la
comunicación. Por ejemplo la comunicación entre walking
talking.
- Comunicación dúplex: en este caso la comunicación
además de ser bidireccional es simultánea.
B) SEÑAL
Se puede definir señal como la variación de una corriente
eléctrica u otra magnitud que se utiliza para transmitir información.
La propagación de la señal se hace a través de algún medio físico,
cables de corriente para transportar señales eléctricas, el aire para
señales electromagnéticas, la fibra óptica para señales luminosas,
etc.
PERTURBACIONES QUE SE PRODUCEN EN LA SEÑAL
DURANTE LA TRANSMISIÓN:
Atenuación: Es la pérdida de energía de la señal debido a la
energía. Para solucionar este problema se utilizan amplificadores o
repetidores.
Distorsión de retardo: Se produce en los medios guiados
(cables) debido a que no todas las frecuencias dentro de la misma
señal se propagan a la misma velocidad. Para corregir este problema
se utilizan ecualizadores.
Interferencia: Es la suma de otra señal a la señal emitida, con lo
que se produce la superposición de ambas.
Ruido: Se produce ruido cuando a la señal original se añaden
distintas señales de origen desconocido.
TIPOS DE SEÑALES
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- Digital: Se dice que una señal es digital cuando solo es capaz
de tomar valores finitos en el rango.
- Analógica: Se dice que una señal es analógica si es capaz de
tomar infinitos valores en el rango, es decir, entre un máximo
y un mínimo.
C) TIPOS DE TRANSMISIONES
TRANSMISIONES SÍNCRONAS Y ASÍNCRONAS
Una transmisión es asíncrona cuando el proceso de
sincronización entre emisor y receptor se realiza en cada palabra en
cada palabra de código transmitida. Esto se lleva a cabo a través de
los bits especiales que ayudan a definir el entorno de cada código.
La transmisión es síncrona cuando se efectúa sin atender a las
unidades de comunicación básicas. Los bits se envían a una moviento
constante sin discriminar los caracteres que componen.
TRANSMISIONES SERIE Y PARALELO
Se dice que una transmisión es serie cuando todas las señales se
transmiten por una única línea de datos secuencialmente. Es más
adecuada en transmisiones a largas distancias. Los bits se transmiten
en cadena por la línea de datos a una velocidad constante negociada
por el emisor y el receptor.
La transmisión de datos se efectúa en paralelo cuando se
transmiten simultáneamente un grupo de bits, uno por cada línea del
mismo canal. Los agrupamientos de bits pueden ser caracteres u
otras asociaciones en función del tipo de canal.
TRANSMISIONES ANALÓGICAS Y DIGITALES
Las transmisiones se pueden clasificar en analógicas y digitales
dependiendo del tipo de señal que utilicen. Si la señal es analógica,
capaz de tomar todos los valores posibles en un rango, se dice que la
transmisión es analógica. En cambio, cuando las señales transmitidas
son digitales (pueden tomar un número finito de valores), se dice que
la transmisión es digital.
D) MODULACIÓN
FRECUENCIA Y LONGITUD DE ONDA DE UNA SEÑAL
Nos basaremos en la señal sinusoidal.
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La frecuencia es el número de veces que la señal corta al eje de
tiempos por segundo. La frecuencia de una señal se suele representar
por la letra f.
Si se mide cuantos metros se ha propagado la señal en un
segundo de tiempo, esa cantidad es lo que se llama longitud de onda.
Se define el ancho de banda de un mensaje como la diferencia
entre la máxima y la mínima frecuencia de las señales sinusoidales en
que se puede descomponer la señal del mensaje.
La modulación es la operación por la que se pasa de la señal
digital, que proporciona el emisor, a una equivalente analógica, que
es enviada al receptor. Si el receptor es analógico, debe efectuar la
operación inversa (demodulación) con el fin de recuperar de nuevo la
señal digital original que el emisor se propuso enviarle.
El dispositivo que modula y demodula la señal digital y analógica
se llama módem.
TÉCNICAS DE MODULACIÓN
Existen multitud de posibilidades técnicas para modular una
señal. Fundamentalmente se dividen en tres grupos: modulación de
onda continua, por pulsos y codificada.
Son modulaciones en onda continua las modulaciones en AM
(Amplitud Modulada), FM (Frecuencia modulada) y PM (Fase Modulada
)
La modulación por pulsos es semejante a la de onda continua,
pero se utilizan trenes de pulsos (series de ondas cuadradas) en vez
de señales sinusoidales.
La modulación codificada es una mezcla de la modulación de
onda continua y de la modulación por pulsos.
En las trasmisiones por MODEM frecuentemente se transmiten
varios bits por pulso, codificados en fase y en amplitud
simultáneamente.
E) LA MULTIPLEXACION
La multiplexación es una técnica utilizada en comunicaciones por
la que se hace convivir en un canal señales procedentes de emisores
distintos y con destinos en un conjunto de receptores también
distintos, es decir, se trata de hacer compartir un canal físico,
estableciendo sobre él varios canales lógicos.
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Existen dos modos básicos de multiplexación de un canal: en la
frecuencia y en el tiempo.
En la multiplexación en frecuencia a cada canal lógico se le
asigna una banda de frecuencia centrada en una señal portadora
sobre la que se modulará el mensaje que utilice ese canal.
En la multiplexación en el tiempo los canales lógicos se asignan
repartiendo el tiempo de uso del canal físico entre los distintos
emisores estableciendo ranuras temporales.
5. LAS LINEAS DE COMUNICACIÓN
Se pueden definir las líneas de comunicación como las vías
físicas a través de las cuales los circuitos de datos pueden
intercambiar información. Cuando se interconectan dos o más
equipos de comunicación a través de las líneas de comunicaciones, se
dice que se construye una red de comunicación.
LÍNEAS PUNTO A PUNTO O MULTIPUNTO
Dos equipos están conectados mediante una línea punto a punto
cuando existe una línea física que los une, a través de la cual se
produce la comunicación. Ningún otro equipo puede solicitar servicios
de transmisión a esta línea. En la línea punto a punto ninguna
comunicación ajena puede interferir en ella.
Las líneas multipunto tienen una topología en forma de red
troncal constituida por un bus de comunicaciones común a todos los
equipos que se conectan a la red.
LÍNEAS PRIVADAS, PÚBLICAS Y DEDICADAS
Se dice que una línea es privada cuando tiene un propietario no
público. Las líneas utilizadas en las redes de área local son privadas.
Todo su recorrido es propiedad del titular de la red.
Las líneas denominadas públicas son las de titularidad pública.
Normalmente están en poder de las compañías telefónicas y tienen
un ámbito nacional o supernacional.
En ocasiones interesa que las líneas de datos, privadas o públicas
solo puedan ser utilizadas con exclusividad por dos usuarios o por dos
equipos concretos. Se dice, entonces que la línea es dedicada.
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6. LA RED TELEFONICA
Tras la invención del teléfono en 1876 por Alexander G. Bell, se
produjo el desarrollo de las líneas de comunicación telefónicas. Éstas
fueron incrementando tanto su longitud como su extensión, así como
los modos de operación.
La red telefónica ha constituido la estructura y base física de
muchas de las transmisiones de datos actuales.
A cualquier entidad, oficina, hogar, etc., llega una línea telefónica
por la que la compañía de comunicaciones brinda todos sus servicios
telemáticos: telefonía de voz, vídeo a la carta, TV digital, acceso a
Internet, etc.
ELEMENTOS DE LA RED TELEFÓNICA
La parte más extensa de la red telefónica es la formada por el
conjunto de las líneas de transmisión, que permiten la conexión física
de los emisores y los receptores.
En un principio estas líneas fueron exclusivamente de cables de
pares, pero también tenemos líneas de fibra óptica, cables coaxiales,
enlaces radioterrestres, satélites, etc.
Las centrales de conmutación telefónicas se encargan de
interconectar a todos los usuarios de la red telefónica. Para realizar la
conexión las centrales deben disponer de elementos que optimicen la
gestión del tráfico, la señalización, la tarifación, etc.
Las centrales de conmutación siguen evolucionando de modo que
cada vez proporcionan más servicios a los usuarios: buzón de voz,
desvío de llamadas, tarifación detallada, etc.
La estructura de la red telefónica es jerárquica. Sobre ella, los
usuarios se reparten en distintas centrales de conmutación. A su vez
varias centrales de conmutación pueden estar agrupadas por otra
central de orden jerárquico superior, formando la estructura. Hay
centrales urbanas, interurbanas, nacionales o internacionales.
Los terminales por excelencia de la red telefónica son los
teléfonos, aunque se pueden conectar fax, módem.
Un interfaz es un acoplador entre dos extremos; en el caso de la
red telefónica, podría estar constituido por la clavija que conecta el
teléfono a la red.
SERVICIOS PROPORCIONADOS POR LA RED TELEFÓNICA
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La red telefónica proporciona el servicio básico de transmisión de
voz, y otros servicios como la transmisión de datos.
Procedimiento de utilización de la red telefónica
utilizando el lenguaje de la teleinformática:
- Establecimiento de la conexión. Para iniciar una
comunicación telefónica establecemos primero la conexión:
descolgamos, esperamos la señal del tono (señalización) que
nos indica que la línea está libre, marcamos el número del
destinatario, se produce la señalización de llamada en el
receptor y esperamos que descuelgue.
- Transmisión. Es la intercomunicación bidireccional y
simultánea (full duplex) de los mensajes del emisor y del
receptor.
- Desconexión: Es la ruptura de la conexión abierta al
iniciar la comunicación, lo que se produce al colgar el teléfono.
A la red telefónica se le suele denominar Red Telefónica Básica
(RTB) o Red Telefónica Conmutada (RTC).
7. REDES DE AREA LOCAL
Una red de área local (LAN, Local Area Network) es un conjunto
de elementos físicos y lógicos que proporcionan interconexión entre
dispositivos en un área privada y restringida. Algunas de sus
características son:
- Restricción geográfica. El ámbito de una oficina, de la
planta de un edificio, un edificio entero e incluso un campus
universitario. Depende de la tecnología con que esté construida.
- Velocidad de transmisión relativamente elevada.
- Privacidad. Toda la red pertenece a la misma
organización.
- Fiabilidad en las transmisiones. La tasa de error debe ser
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muy baja.
La principal función de una red consiste en que los ordenadores
de la red puedan compartir recursos entre todos los usuarios
autorizados del sistema, mediante el intercambio de tramas de datos
entre los distintos equipos conectados a la línea de transmisión.
Existen dos modos de establecer la conexión de ordenadores
personales en una red. La forma más básica consiste en hacer que
todos los ordenadores pongan a disposición de los demás los recursos
de que disponen, fundamentalmente discos e impresoras. De este
modo ningún ordenador está privilegiado, todos tienen las mismas
funciones. A este tipo de redes se les llama redes entre iguales.
Otro modo de organizar la red consiste en privilegiar al menos a
uno de los ordenadores confiriéndole capacidades añadidas en forma
de servicios. A estos ordenadores se les denomina servidores o
servers. Los servidores de red normalmente llevan incorporado un
sistema de cuentas y contraseñas de entrada que restringe los
accesos a usuarios no autorizados.
Hay muchos tipos de servidores, tantos como funciones
informáticas y de comunicaciones distintas se pueden ofrecer como
servicio en una red: servidores de disco, de impresoras, de
comunicaciones, de correo electrónico, de aplicaciones, de páginas
web, etc.
8. REDES DE AREA EXTENSA
Una red de área extensa o extendida (WAN, Wide Área Network)
es una red que intercomunica equipos en un área geográfica muy
amplia.
Normalmente las líneas de transmisión que utiliza una WAN son
líneas públicas propiedad de las compañías telefónicas. Estas líneas
son compartidas por muchos usuarios mediante técnicas de
multiplexación.
La capacidad de transmisión de estas líneas suele ser menor que
las utilizadas en las redes de área local. Al ser utilizadas por muchos
usuarios a la vez se exige un acuerdo en los modos de transmisión y
en las normas de interconexión a la red.
La tasa de error en las transmisiones en las redes de área
extensa son mayores (unas mil veces superiores) que su equivalente
en las redes de área local.
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9. OTRAS REDES
REDES METROPOLITANAS
Una red metropolitana es una red de distribución de datos para
un área geográfica en el entorno de una ciudad. Su tasa de error, aun
estando por encima de la tasa de las redes de área local, no llega a
tener las limitaciones de las redes de área extendida.
Este tipo de redes es apropiado para la distribución de televisión
por cable en el ámbito de la población sobre la que se extiende
geográficamente la red.
Se encuentra actualmente en proceso de desarrollo la tecnología
WiMAX (WorlWide Interoperability for Microwave Access,
Interoperabilidad mundial para acceso mediante microondas), que
sigue el estándar IEEE 802.16ª, muy apropiada para comunicaciones
inalámbricas metropolitanas.
REDES DE ÁREA PERSONAL
Actualmente los ordenadores ya no están sólo en los escritorios,
sino en las agendas y en los teléfonos móviles. Todos estos
dispositivos pierden funcionalidad si permanecen aislados.
Esta necesidad de conexión de estos dispositivos informáticos
personales, en algunos casos domésticos, ha llevado a desarrollar una
tecnología que recibe el nombre genérico de Redes de Área Personal
(PAN, Personal Area Network). Las redes PAN tienen características
que las hacen muy peculiares:
- Configuración de acceso a la red muy sencilla o incluso
automática.
- Radio de acción geográficamente limitado, con objeto de
que dos redes no colisionen fácilmente entre si.
- Medio de transmisión preferentemente inalámbrico.
- Costes de instalación y explotación de la red pequeños y
en algunos casos gratuitos, como la conexión de ratones
inalámbricos.
REDES INALÁMBRICAS
La comodidad de una instalación sin cables junto con el descenso
significativo de los costes de fabricación ha producido un auge de las
comunicaciones telemáticas inalámbricas.
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Mencionaremos Bluetooth e infrarrojos para bajas tasas de
transferencia, Wi-Fi para redes de área local y WiMAX para redes
metropolitanas. Todas estas tecnologías se agrupan bajo el nombre
de WLAN (Gíreles Local Area Network).
PROBLEMAS DE LAS REDES INALÁMBRICAS:
- Al ser aéreo el medio de transmisión y por tanto, abierto a
cualquier dispositivo que se encuentre en las cercanías, las
redes inalámbricas exponen una mayor superficie de ataque, lo
que brinda más posibilidades a los hackers.
- Como el canal de transmisión es compartido por todas las
estaciones, los sistemas inalámbricos tienen que multiplexar las
señales de transmisión repartiendo el ancho de banda del canal
entre todas las estaciones inalámbricas, lo que normalmente
produce situaciones de congestión.
10. ESTANDARIZACIÓN
Podemos definir estándar como lo que es establecido por la
autoridad, la costumbre o el consentimiento general. En este sentido
estándar se utiliza como sinónimo de norma. Podemos definir la
estandarización como el proceso de redacción y aprobación de
normas.
En el mundo de la informática, en constante evolución y
desarrollo de nuevos productos, es muy importante que los
desarrolladores de hardware y software cumplan todos las mismas
normas y así pueda haber comunicación entre los productos de los
distintos fabricantes.
El proceso de normalización se da de dos formas diferentes:
viene porque es un hecho aceptado por su uso y se termina
convirtiendo en un norma (estándar de hecho) o bien porque un
comité técnico o una asociación de estándares crean la norma y la
imponen (estándar de derecho).
Entre las asociaciones de estándares más importantes
destacamos:
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- ISO (Organización Internacional para la estandarización)
- IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos)
- ANSI (Instituto Nacional Americano de Normalización)
- AENOR (Asociación Española de Normalización)
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EJERCICIOS
1. Utiliza Internet para elaborar una breve historia de la
telefonía fija.
2. Busca en Internet compañías suministradoras de
televisión por cable.
3. Realiza el ejercicio anterior pero con la oferta de
comunicaciones por satélite.
4. Realiza un breve trabajo con la historia de la telefonía
móvil.
5. Consigue información sobre dispositivos Bluetooth.
EJERCICIOS DE REPASO DEL TEMA
1. En la evolución histórica de la informática, ¿Cuál es el
hecho histórico más importante? ¿en que año se
produjo?.
2. Define Telemática y proceso telemático.
3. ¿Qué es la transmisión? ¿Y la comunicación?.
4. ¿Por qué elementos está formado un circuito de datos?.
5. Define brevemente los tipos de terminales.
6. ¿Qué es el canal?.
7. Define brevemente antena, módem y amplificador.
8. Explica brevemente los tipos de comunicaciones.
9. ¿Cómo definimos señal?. Cita los tipos de señales.
10. ¿Qué es una transmisión serie? ¿y una síncrona?.
11. ¿En que consiste la modulación? ¿Cuál es el elemento
que se encarga de la modulación?.
12. Cita los tipos de modulación.
13. Explica la multiplexación en frecuencia.
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14. ¿Qué es una línea punto a punto?
15. Explica brevemente línea pública, privada y dedicada.
16. Cita los elementos de la red telefónica.
17. ¿Qué servicios proporciona la red telefónica?
18. Define LAN, y WAN.
19. ¿Qué es una red entre iguales?
20. Explica brevemente que es una red metropolitana, una
red de área personal y una red inalámbrica.
21. Cita las principales asociaciones de estandarización.
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