CLASE 2 3horas
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Fundamentos básicos de las telecomunicaciones
Comunicación y Telecomunicación
Comunicación significa transferencia de informaciones: hablar con alguien, leer un diario,
recibir una carta de un amigo o de un banco, llamar por teléfono a un médico o a la
central de policía; todos estos ejemplos implican transmisión de un mensaje.
En el caso de que la comunicación sea entre personas o sistemas que se encuentren
distantes se habla de telecomunicación
En el mundo moderno el desarrollo de las técnicas de telecomunicaciones brinda distintas
posibilidades para comunicarse, que se diferencian por el tipo de aparatos utilizados, lasredes, la urgencia del mensaje, el costo que se quiere tener y las ubicaciones de los
lugares de origen y destino de esa información.
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Modelo de un sistema de comunicaciones
Comunicación
La Comunicación es la transferencia de información con sentido desde un lugar
(remitente, fuente, originador, fuente, transmisor) a otro lugar (destino, receptor).
Por otra parte Información es un patrón físico al cual se le ha asignado un
significado comúnmente acordado.
El patrón debe ser único (separado y distinto), capaz de ser enviado por el
transmisor, y capaz de ser detectado y entendido por el receptor.
Si la información es intercambiada entre comunicadores humanos, por lo general
se transmite en forma de sonido, luz o patrones de textura en forma tal que puedaser detectada por los sentidos primarios del oído, vista y tacto. El receptor
asumirá que no se está comunicando información si no se reciben patrones
reconocibles.
En la figura 2 se muestra un diagrama a bloques del modelo básico de un sistema
de comunicaciones, en éste se muestran los principales componentes que permiten
la comunicación.
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Elementos del sistema
En toda comunicación existen tres elementos básicos (imprescindibles uno del otro) en un
sistema de comunicación: el transmisor, el canal de transmisión y el receptor. Cada uno
tiene una función característica.
El Transmisor pasa el mensaje al canal en forma se señal. Para lograr una transmisión
eficiente y efectiva, se deben desarrollar varias operaciones de procesamiento de la señal.
La más común e importante es la modulación, un proceso que se distingue por el
acoplamiento de la señal transmitida a las propiedades del canal, por medio de una onda
portadora.
El Canal de Transmisión o medio es el enlace eléctrico entre el transmisor y el
receptor, siendo el puente de unión entre la fuente y el destino. Este medio puede ser un
par de alambres, un cable coaxial, el aire, etc. Pero sin importar el tipo, todos los medios
de transmisión se caracterizan por la atenuación, la disminución progresiva de la potencia
de la señal conforme aumenta la distancia.
La función del Receptor es extraer del canal la señal deseada y entregarla al
transductor de salida. Como las señales son frecuentemente muy débiles, como resultado
de la atenuación, el receptor debe tener varias etapas de amplificación. En todo caso, laoperación clave que ejecuta el receptor es la demodulación, el caso inverso del proceso
de modulación del transmisor, con lo cual vuelve la señal a su forma original.
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Contaminaciones durante la transmisión de la señal ocurren ciertos efectos no deseados.
Uno de ellos es la atenuación, la cual reduce la intensidad de la señal; sin embargo, son
más serios la distorsión, la interferencia y el ruido, los cuales se manifiestan como
alteraciones de la forma de la señal. Al introducirse estas contaminaciones al sistema, es
una práctica común y conveniente imputárselas, pues el transmisor y el receptor son
considerados ideales. En términos generales, cualquier perturbación no intencional de la
señal se puede clasificar como "ruido", y algunas veces es difícil distinguir las diferentes
causas que originan una señal contaminada. Existen buenas razones y bases para separar
estos tres efectos, de la manera siguiente:
Distorsión: Es la alteración de la señal debido a la respuesta imperfecta del sistema a
ella misma. A diferencia del ruido y la interferencia, la distorsión desaparece cuando la
señal deja de aplicarse.
Interferencia: Es la contaminación por señales extrañas, generalmente artificiales y de
forma similar a las de la señal. El problema es particularmente común en emisiones de
radio, donde pueden ser captadas dos o más señales simultáneamente por el receptor. La
solución al problema de la interferencia es obvia; eliminar en una u otra forma la señal
interferente o su fuente. En este caso es posible una solución perfecta, si bien no siemprepráctica.
Ruido: Por ruido se debe de entender las señales aleatorias e impredecibles de tipo
eléctrico originadas en forma natural dentro o fuera del sistema. Cuando estas señales se
agregan a la señal portadora de la información, ésta puede quedar en gran parte oculta o
eliminada totalmente. Por supuesto que podemos decir lo mismo en relación a la
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interferencia y la distorsión y en cuanto al ruido que no puede ser eliminado nunca
completamente, ni aún en teoría.
Limitaciones fundamentales en la comunicación eléctrica.
En el diseño de un sistema de comunicación o de cualquier sistema para esta materia, el
ingeniero se coloca frente a dos clases generales de restricciones: por un lado, los
factores tecnológicos, es decir, los factores vitales de la ingeniería y por otra parte, las
limitaciones físicas fundamentales impuestas por el propio sistema, o sean, las leyes de la
naturaleza en relación con el objetivo propuesto.
Puesto que la ingeniería es, o debe ser, el arte de lo posible, ambas clases de restricciones
deben ser analizadas al diseñar el sistema. Hay más de una diferencia, pues losproblemas tecnológicos son problemas de practibilidad que incluyen consideraciones tan
diversas como disponibilidad del equipo, interacción con sistemas existentes, factores
económicos, etc., problemas que pueden ser resueltos en Teoría, aunque no siempre de
manera práctica. Pero las limitaciones físicas fundamentales son justamente eso; cuando
aparecen en primer plano, no existen recursos, incluso en teoría. No obstante, los
problemas tecnológicos son las limitaciones que en última instancia señalan si pueden o
no ser salvadas. Las limitaciones fundamentales en la transmisión de la información por
medios eléctricos son el ancho de banda y el ruido.
La limitación del ancho de banda
La utilización de sistemas eficientes conduce a una reducción del tiempo de transmisión,
es decir, que se transmite una mayor información en el menor tiempo. Una transmisión de
información rápida se logra empleando señales que varían rápidamente con el tiempo.
Pero estamos tratando con un sistema eléctrico, el cual cuenta con energía almacenada;
y hay una ley física bien conocida que expresa que en todos los sistemas, excepto en los
que no hay perdidas, un cambio en la energía almacenada requiere una cantidad definida
de tiempo. Así, no podemos incrementar la velocidad de la señalización en forma
arbitraria, ya que en consecuencia el sistema dejará de responder a los cambios de laseñal.
Una medida conveniente de la velocidad de la señal es su ancho de banda, o sea, el
ancho del espectro de la señal. En forma similar, el régimen al cual puede un sistema
cambiar energía almacenada, se refleja en su respuesta de frecuencia útil, medida en
términos del ancho de banda del sistema. La transmisión de una gran cantidad de
información en una pequeña cantidad de tiempo, requiere señales de banda ancha para
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representar la información y sistemas de banda ancha para acomodar las señales. Por lo
tanto, dicho ancho de banda surge como una limitación fundamental.
Cuando se requiere de una transmisión en tiempo real, el diseño debe asegurar unadecuado ancho de banda del sistema. Si el ancho de banda es insuficiente, puede ser
necesario disminuir la velocidad de señalización, incrementándose así el tiempo de
transmisión. A lo largo de estas mismas líneas debe recalcarse que el diseño de equipo es
un problema de ancho de banda absoluto o fraccionario, o sea, el ancho de banda
absoluto dividido entre la frecuencia central. Si con una señal de banda ancha se modula
una portadora de alta frecuencia, se reduce el ancho de banda fraccional y con ello se
simplifica el diseño del equipo. Esta es una razón por que en señales de TV cuyo ancho
de banda es de cerca de 6 MHz se emiten sobre portadoras mucho mayores que en la
transmisión de AM, donde el ancho de banda es de aproximadamente 10 Kilo Hz.
Espectro de frecuencias
La frecuencia que indica las variaciones por segundo de la señal se expresa en una
unidad denominada Hertz o ciclos por segundo (se abrevia Hz). Un ejemplo es la
frecuencia de la energía eléctrica domiciliaria que comúnmente tiene un valor de 50 o 60
Hertz (ciclos por segundo) dependiendo de los países.
Para valores altos de frecuencia se usa el kilohertz (Khz)= 1.000 Hertz, o el megahertz
(Mhz)=1. 000.000 hertz= 1.000 Khz, o el GigaHertz = 1.000.000.000 Hz= 1000 Mhz.
Por ejemplo 500 Mhz equivalen a 500.000 Khz , a 500.000.000 Hertz y a 0,5 Giga
Hertz .
Existen varias técnicas para optimizar la ocupación de banda de una señal, y a veces es
necesario aceptar una vía de compromiso entre la calidad de la información recibida en el
destino y el costo en términos de ocupación de frecuencia de la señal
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El ancho de banda de la señal o su espectro de frecuencias es una medida de la velocidadde la señal. Cuando se quiere transmitir mucha información en poco tiempo se requiere
señales con gran ancho de banda. Esas señales deben transmitirse a través de vínculos o
enlaces que puedan responder a todas las frecuencias de la señal y para ello deben tener
un ancho de banda adecuado a efectos de poder reproducir fielmente la señal a transmitir.
TELEMATICA O TELEINFORMATICA
Es la conjunción de telecomunicaciones e informática refiriéndose a la disciplina que trata
la comunicación entre equipos de computación distantes, es decir un servicio de
telecomunicaciones que permite transmitir datos informatizados a distancia a distintos
destinos, también podemos decir que es una ciencia que estudia el conjunto de técnicas
que son necesarias para poder transmitir datos dentro de un sistema informático o entre
puntos de él situados en lugares remotos o usando redes de telecomunicaciones, la
Telemática es muy versátil, de modo que brinda herramientas a distintos campos y
englobando el estudio, diseño, gestión y aplicación de las redes y servicios de
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comunicaciones, para el transporte, almacenamiento y procesado de cualquier tipo de
información (datos, voz, vídeo, entre otros).
Aplicaciones y servicios de la telemática
La Telemática la utilizamos en la vida diaria, ya que se encuentra más enfocada a la
satisfacción final de las necesidades de los usuarios no especializados de las
comunicaciones, servicios como la mensajería instantánea telefónica como SMS, mensajes
instantáneos de proveedores como WhatsApp, Viber, Line; llamadas celulares, correo
electrónico, etc.
Los servicios son aquellos que se encuentran enfocados a satisfacer en los usuarios las
necesidades de comunicación e intercambio, almacenamiento y tratamiento de datos, por
medio del uso de tecnologías Informáticas y la infraestructura de comunicación existente
Los servicios de telecomunicaciones pueden dividir en 3 tipos:
a) Servicios portadores: son aquellos que resultan de la capacidad que tiene la
infraestructura de red utilizada, y que permiten la transferencia de datos entre dos puntos.
Por medio de los servicios portadores se logran los servicios finales.
b) Servicios finales: también llamados teleservicios, son los resultantes de las
necesidades finales de los usuarios que utilizan la infraestructura.
c) Servicios suplementarios: son los que resultan de la interacción del sistema de
comunicación pero no tienen una función imprescindible para su funcionamiento.
Como ejemplo, podemos tomar el de un servicio de e-mail, dónde el servicio final es el
envío y recepción de correos electrónicos, el servicio portador son aquellas actividades
enfocadas a la comunicación entre el equipo dónde se gestiona el correo, los protocolos,
los servicios del servidor de correo, etc., mientras que servicios suplementarios son el
antivirus que revisa el correo, la aplicación que avisa si el mensaje llegó a su destinatario,
etc.
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TIPOS DE REDES
Existen varios tipos de redes, los cuales se clasifican de acuerdo a su tamaño y
distribución lógica.
Clasificación según su tamaño:
Redes PAN (red de administración personal)
Son redes pequeñas, las cuales están conformadas por no más de 8 equipos, por
ejemplo: café Internet.
Redes CAN (Red de Area Campus)
Una CAN es una colección de LANs dispersadas geográficamente dentro de un campus
(universitario, oficinas de gobierno o industrias) pertenecientes a una misma entidad en
una área delimitada en kilómetros.
Redes LAN (Redes de área local)
Son las redes que todos conocemos, es decir, aquellas que se utilizan en nuestra empresa.
Son redes pequeñas, entendiendo como pequeñas las redes de una oficina, de un edificio.
Debido a sus limitadas dimensiones, son redes muy rápidas en las cuales cada estación sepuede comunicar con el resto. Están restringidas en tamaño, lo cual significa que el
tiempo de transmisión, se conoce. Además, simplifica la administración de la red.
Suelen emplear tecnología de difusión mediante un cable sencillo (coaxial o UTP) al que
están conectadas todas las máquinas. Operan a velocidades entre 10 y 100 Mbps.
Características preponderantes:
• Los canales son propios de los usuarios o empresas.
• Los enlaces son líneas de alta velocidad.
•
Las estaciones están cercas entre sí.• Incrementan la eficiencia y productividad de los trabajos de oficinas al poder
compartir información.
• Las tasas de error son menores que en las redes WAN.
• La arquitectura permite compartir recursos.
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designada. Las otras estaciones no pueden transmitir sin el token, sólo pueden
escuchar y esperar su turno. Esto soluciona el problema de colisiones que tiene el
mecanismo anterior.
Redes en Estrella
Es otra de las tres principales topologías. La red se une en un único punto, normalmente
con control centralizado, como un concentrador de cableado.
Redes Bus en Estrella
Esta topología se utiliza con el fin de facilitar la administración de la red. En este
caso la red es un bus que se cablea físicamente como una estrella por medio de
concentradores.
Redes en Estrella Jerárquica
Esta estructura de cableado se utiliza en la mayor parte de las redes locales
actuales, por medio de concentradores dispuestos en cascada para formar una red
jerárquica.
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Redes en Anillo
Es una de las tres principales topologías. Las estaciones están unidas una con otra
formando un círculo por medio de un cable común. Las señales circulan en un solo sentido
alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo.
Ventajas: los cuellos de botellas son muy pocos frecuentes
Desventajas: al existir un solo canal de comunicación entre las estaciones de la red, sifalla el canal o una estación, las restantes quedan incomunicadas. Algunos fabricantes
resuelven este problema poniendo un canal alternativo para casos de fallos, si uno de los
canales es viable la red está activa, o usando algoritmos para aislar las componentes
defectuosas. Es muy compleja su administración, ya que hay que definir una estación para
que controle el token.
Existe un mecanismo para la resolución de conflictos en la transmisión de datos
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Protocolos de Comunicación
Lo fundamental de la comunicación de datos es resolver el problema de llevar la
información de un punto A hacia un punto B sin errores, utilizando redes con la
codificación correspondiente para su trasmisión. Para esto utilizamos canales de
comunicación que establecen la unión entre los puntos A y B. En dichos puntos estarán los
equipos transmisores y receptores de datos y sus convertidores encargados de la
codificación y decodificación. Los sistemas de comunicación no responden ni reaccionan
ante el contenido de la información. Un componente importante en el sistema de
comunicación es el protocolo de comunicación.
El protocolo.
El protocolo, se define como las reglas para la transmisión de la información entre dos
puntos. Un protocolo de red de comunicación de datos es un conjunto de reglas que
gobierna el intercambio ordenado de datos dentro de la red.
Los elementos básicos de un protocolo de comunicaciones son: un conjunto de símbolos
llamados conjunto de caracteres, un conjunto de reglas para la secuencia y sincronización
de los mensajes construidos a partir del conjunto de caracteres y los procedimientos para
determinar cuándo ha ocurrido un error en la transmisión y como corregir el error. El
conjunto de caracteres se formará de un subconjunto con significado para las personas
(usualmente denominado como caracteres
imprimibles) y otro subconjunto que transmiteinformación de control (usualmente denominado caracteres de control). Hay una
correspondencia entre cada carácter y los grupos de símbolos usados en el canal de
transmisión, que es determinado por el código. Muchos códigos estándar con sus
respectivas equivalencias de grupos de unos y ceros (bits) han sido definidos con el paso
de los años. El conjunto de reglas a seguir por el emisor y el receptor propicia: que haya
un significado con secuencias permitidas y a tiempo, entre los caracteres de control y los
mensajes formados a partir de los símbolos. La detección de error y los procedimientos de
corrección permiten la detección y la recuperación ordenada de los errores causados por
factores fuera del control de la terminal en cada extremo.
Para que exista comunicación en ambos puntos al extremo de un canal se deben emplear
la misma configuración de protocolos.
Los protocolos gestionan dos niveles de comunicación distintos. Las reglas de alto nivel
definen como se comunican las aplicaciones, mientras que las de bajo nivel definen como
se transmiten las señales.
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El protocolo de bajo nivel es básicamente la forma en que las señales se transmiten,
transportando tanto datos como información y los procedimientos de control de uso del
medio por los diferentes nodos. Los protocolos de bajo nivel más utilizados son: Ethernet,
Token ring, Token bus, FDDI, CDDI, HDLC, Frame Relay y ATM.
El protocolo de red determina el modo y organización de la información (tanto los datos
como los controles) para su transmisión por el medio físico con el protocolo de bajo nivel.
Los protocolos de red más comunes son: IPX/SPX, DECnet, X.25, TCP/IP, AppleTalk y
NetBEUI.
En un circuito de comunicación de datos, la estación que transmite en el momento se
llama estación maestra, y la estación que recibe se llama esclava.
Los protocolos de enlace de datos se clasifican en general como: asíncronos o síncronos.
Por regla, los protocolos asíncronos usan un formato de datos asíncronos y módemsasíncronos, mientras que los protocolos síncronos usan un formato de datos síncronos y
módems síncronos.