Conceptos y tipos de Transmisión de datos

Transmisión analógica/digital

Las señales analógicas son voltajes variables continuamente u ondas en las que se representa un número infinito de valores. Las señales digitales se transmiten mediante pulsos electrónicos. Las señales que recorren largas distancias necesitan necesitan ser amplificadas periódicamente, pero en este proceso también se amplifican las distorsiones existentes. El proceso digital es más fiable porque la señal es regenerada periódicamente.

• Transmisión analógica: Es decir, dentro de unos márgenes, la señal puede tomar cualquier valor en forma continua. Las transmisiones analógicas suelen utilizar medios diseñados para transmisión de voz, por lo cual es necesario el uso de modems.
• Transmisión digital: Es aquella que utiliza señales de valores discretos, a través de unos medios específicamente diseñados para este tipo de transmisiones, que permiten una muy alta calidad y velocidad de transmisión. Existe una forma de aumentar la velocidad de transmisión, que consiste en enviar más de dos estados, y esto se denomina transmisión por niveles múltiples.

Transmisión serie/paralelo

Otra clasificación de transmisión es la serie/paralelo.

• Transmisión en serie: Para una transmisión de datos a larga distancia, en paralelo, serían necesarios tantos circuitos como bits. Por este motivo se utiliza la transmisión en serie.
• Transmisión en paralelo: Los movimientos de datos en el interior de un computador se realizan mediante un conjunto de bits y configuran una palabra, siendo tratados simultáneamente, esto es, en paralelo.

 Transmisión síncrona/asíncrona

Se llama sincronización al proceso mediante el cual un emisor informa a un dispositivo receptor sobre los instantes en que van a transmitirse las correspondientes señales. En este proceso pueden distribuirse tres niveles:

1. Sincronización a nivel de bit: Debe reconocerse el comienzo y el fin de cada bit.
2. Sincronización en el nivel de palabra o carácter: Debe reconocerse el comienzo y el final de cada unidad de información, como puede ser un carácter o una palabra transmitida.
3. Sincronización a nivel de bloque: Debe reconocerse el comienzo y el final de cada bloque de datos.
4. Transmisión síncrona: Técnica que consiste en el envío de una trama de datos (conjunto de caracteres) que configuran un bloque de información comenzando con un conjunto de bits de sincronismo (SYÑ) y termina con otro conjunto de bits de sincronismo (ETB). En este caso, los bits de sincronismo tiene la función de sincronizar los relojes existentes, tanto en el emisor como en el receptor, de tal modo que estos controlan la duración de cada bit y carácter, ahorrando en tal forma los bits de start y stop de la transmisión asíncrona.
5. Transmisión asíncrona: Proceso que consiste en acompañar a cada unidad de información de un bit de arranque (start) y otro de parada o final (stop), lo cual se consigue manteniendo la línea a nivel "1", de tal manera que el primer cero es el bit de arranque y a continuación se transmiten los bits correspondientes al carácter (de 5 a 8, según el código utilizado), terminando la transmisión con un bit "1" cuya duración mínima será entre una y dos veces la duración de un bit.

Métodos de comunicación

Comunicación símplex: Una comunicación es símplex si están perfectamente definidas las funciones del emisor y el receptor, y si la transmisión de los datos siempre se efectúa en una dirección. La transmisión de señales por me,dio de la televisión es el ejemplo más claro de comunicación símplex.

• Comunicación semidúplex: Las comunicaciones semidúplex pueden ser bidireccionales, esto es, emisor y receptor pueden intercambiarse los papeles. Sin embargo, la bidireccionalidad no puede ser simultanea. Cuando el emisor transmite, el receptor necesariamente recibe. Puede ocurrir lo contrario, siempre y cuando el antiguo emisor se convierta en el nuevo receptor. 
• Comunicación dúplex o fulldúplex: En este tipo de comunicación es bidireccional y simultanea. Por ejemplo, el teléfono. En ella, el emisor y el receptor no están perfectamente definidos. Ambos actúan como emisor y como receptor, indistintamente, En una comunicación dúplex se dice que hay un canal físico y dos canales lógicos.

Medios físicos (Cables) de transmisión

Cable de pares: Los cables de pares son los medios mas simples y cómodos de todos los medios de transmisión, aunque tienen una serie de inconvenientes: en todo conductor, la resistencia eléctrica aumenta al disminuir la sección del conductor, por lo cual se debe llegar a una compromiso entre volumen/peso y resistencia eléctrica del cable. Esta comunicación está afectada directamente por la longitud; cuando se sobrepasan ciertas longitudes, es necesario el uso de repetidores para establecer el nivel eléctrico de la señal.

Tanto la transmisión como la recepción utilizan un par de conductores que son muy sensibles a interferencias y diafonía producida por la inducción electromagnética de unos conductores sobre otros. Un cable apantallado es aquel que está protegido de las interferencias eléctricas externas, normalmente a través de un conductor eléctrico externo al cable. Por ejemplo, una malla.

Otra forma de subsanar las interferencias producidas consiste en trenzar los pares, de modo que las intensidades de transmisión y recepción anulen las perturbaciones electromagnéticas sobre otros conductores próximos. A este tipo de cables se les llama par trenzado y pueden alcanzar velocidades de transmisión entre 2 y 100 Mb/s en el caso de señales digitales. Este es el cable más utilizado en telefonía y télex (máquina de escribir remota).

Existen dos tipos fundamentalmente:

• Cable UTP (Unshielded Twisted Pair): Es un par de cables trenzados sin recubrimiento metálico externo, de modo que es sensible a las interferencias. Sin embargo, al estar trenzado compensa las inducciones electromagnéticas producidas por las líneas del mismo cable. Es un cable flexible, barato y sencillo de instalar. Su impedancia es de 100 ohmios.
• Cable STP (Shielded Twisted Pair): Es semejante al UTP pero se le añade un recubrimiento metálico para evitar las interferencias externas. Es un cable muy protegido, pero menos flexibles que el anterior. La resistencia es de 150 ohmios.

Categoría 3 - 2km - 500m - 100m

Categoría 4 - 3km - 600m - 150m

Categoría 5 - 3km - 700m - 160m

En los pares de cable hay que distinguir dos clasificaciones:

1. Clasificación por categorías: Cada categoría especifica una caracteristicas electricas para el cable (atenuación, capacidad de la linea, impedancia, etcétera).
2. Clasificación por clases: Cada clase especifica las distancias permitidas, el ancho de banda conseguido y las aplicaciones para las que es útil en función de estas características.

Clases - A         -    B     -      C    -       D

Ancho  100khz - 1Mhz - 20Mhz - 100Mhz

de banda  

• Cable coaxial de banda base: Estos cables tienen un mejor blindaje que el del par trenzado, por lo cual pueden abarcar tramos más largos a mayores velocidades. Un cable coaxial consiste en un alambre de cobre rígido como núcleo rodeado por un material aislante, que a la vez está rodeado por un conductor cilíndrico que suele ser una malla de tejido fuertemente trenzado y que a su vez se cubre con una envoltura de plástico como se ve en la figura. Debido a la construcción y blindaje de este tipo de cables, poseen un elevado ancho de banda y una buena inmunidad de ruido. El ancho de banda posible depende también de la longitud del cable. En cables de 1 kilómetro de longitud es fácilmente alcanzable una velocida de datos entre 1 y 2 gigabytes por segundo. También es posible utilizar cables mas largos aunque pagando el precio de una menor velocidad de transmisión o de colocar periódicamente amplificadores. Este tipo de cable es usado por la compañías telefónicas pero está siendo sustituido por la fibra óptica.
• Cable coaxial de banda ancha: Este tipo de cable soporta transmisión analógica. De hecho, en el mundo de la informática, el cable de banda ancha es cualquier cable que use transmisión analógica, debido a que las redes de banda ancha utilizan la tecnología estándar de la televisión por cable. Estos cables soportan hasta 300 MHz, y pueden tener distancias de aproximadamente 100 kilómetros, gracias a que la señal analógica es menos crítica que la digital.

Una diferencia clave entre la banda base y la ancha es que los sistemas de transmisión de banda ancha cubren un área mayor, por lo que necesita amplificadores analógicos para reforzar la señal. Estos amplificadores sólo pueden transmitir en una dirección, por lo cual un computador que esté transmitiendo un paquete no podrá comunicarse con otro en sentido contrario al que viaja la señal (siempre que exista un amplificador). Para superar este problema, se han desarrollado dos tipos de sistemas de banda ancha:

1. Sistema de cable dual: Tiene dos cables idénticos situados en paralelo. Para enviar datos, el computador envía los datos por el cable "1", que conduce a un dispositivo (head-end) situado en la raíz del árbol de cables. A continuación el head-end transfiere la señal al cable "2" para transmitirla de regreso por el árbol. Es decir, todos los computadores transmiten por el cable 1 y reciben por el cable 2.
2. Sistema de cable sencillo: Este otro sistema asigna diferentes bandas de frecuencias para la comunicación entrada/salida. La banda de frecuencia baja se usa para la comunicación del computador con el head-end, que cambia después a la banda alta y vuelve a difundirla. en el sistema de cable sencillo, tenemos 2 subsistemas.

• Sistema subdividido: Donde las frecuencias de 5 a 20 Mhz se usan para el tráfico entrante y las frecuencias de 40 a 300 Mhz se utilizan para el saliente.
• El sistema dividido por la mitad usa frecuencias de 5 a 116 Mhz para la banda de entrada y de 168 a 300 Mhz para la de salida.

La elección de estas frecuencias es histórica y tiene que ver con la forma como la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos asignó las frecuencias a la difusión de televisión. 

Técnicamente, el cable de banda ancha es inferior al de banda base (un solo cable frente a dos) pero tiene la ventaja de un menor coste económico al usar un solo cable, y de que en gran cantidad de países ya existe este tipo de infraestructura para la mayoría de la población.