Capítulo 3 técnicas de transmisión, multiplexación y conmutación

TEORÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES

CAPÍTULO 3 TÉCNICAS DE TRANSMISIÓN, MULTIPLEXACIÓN Y
CONMUT ACIÓN ..................................................................................................... 3

3.1 Tipos de Velocidades. ........................................................................................... 3
3.1.1 Velocidad de Transmisión (bps)...................................................................... 4
3.1.2 Velocidad de Modulación (baudios)................................................................ 6

3.2 Transmisión de datos............................................................................................ 9
3.2.1 Modos de transmisión: Simplex, half-duplex y full-duplex.............................. 9
3.2.2 Tipos de transmisión: Transmisión serie, transmisión paralela ...................... 10
3.2.3 Técnicas de transmisión: transmisión síncrona y asíncrona. .......................... 12
3.2.4 Tipos de conexión: punto a punto y multipunto............................................. 16

3.3 Dispositivos para la transmisión de datos: El Módem ...................................... 18
3.3.1 Estándares utilizados por los módems ........................................................... 28

3.4 Multiplexación (Muchas señales en una) ........................................................... 40
3.4.1 Multiplexación por división de frecuencias (un esquema analógico) (FDM).. 41
3.4.2 Multiplexación por división de tiempo (un esquema digital) (TDM Y STDM)
44
3.4.3 Multiplexación por división de código (CDM).............................................. 53
3.4.4 Multiplexación por longitudes de onda (WDM) ............................................ 56

3.5 Sistema de conmutación ..................................................................................... 57
3.5.1 Topología ..................................................................................................... 59
3.5.2 Técnicas de Conmutación ............................................................................. 65

1

2 Capítulo 3 Técnicas de transmisión, multiplexación y conmutación

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Capítulo 3 Técnicas de transmisión, multiplexación y conmutación 3

Capítulo 3 Técnicas de Transmisión, Multiplexación y
Conmutación
3.1 Tipos de Velocidades.
Aunque las comunicaciones digitales comenzaron su gran desarrollo a partir de la
década de los 50, mucha de la terminología y conocimientos básicos se han derivado del
viejo arte de la telegrafía. Un resultado de esta situación ha sido la variedad de formas en
las cuales se han definido las velocidades de transmisión y la consiguiente confusión que se
ha creado. Un ejemplo muy común es la confusión entre el baudio, el bit y el bit por
segundo (bps).

Otro error frecuente es utilizar el baudio como sinónimo de bit por segundo. La velocidad
en baudios o baud rate no debe confundirse con el bit rate. La velocidad en baudios de una
señal representa el número de cambios de estado, o eventos de señalización, que la señal
tiene en un segundo. Cada evento de señalización transmitido puede transportar uno o más
bits. Sólo cuando cada evento de señalización transporta un solo bit coinciden la velocidad
de transmisión de datos en baudios y en bits por segundo.

El baudio es un parámetro de naturaleza eléctrica que representa la velocidad de
modulación o velocidad básica de transmisión en impulsos por segundo; es una medida de
la capacidad de un canal para transportar impulsos digitales y está muy relacionado con el
ancho de banda del canal. Estrictamente hablando, el baudio es un enunciado de la
velocidad de señalización e indica cuántos impulsos de portadora son apropiados para
transmitir información por unidad de tiempo sobre un canal dado. Por otro lado, el bit es la
unidad de información y es una medida de la cantidad de información contenida en un
mensaje dado y que puede transmitirse mediante impulsos o en cualquiera otra forma. El
baudio no se refiere entonces a la cantidad o flujo de información; la cantidad de
información que se puede empacar en cada baudio se representa por el número de bits
por baudio, y la velocidad o flujo de la información se expresa en bits por segundo (bps).

Digital

La velocidad de la transmisión digital se mide en bits por segundo (bps). Son velocidades
comunes de los módems: 28.8 Kbps, 33.6 Kbps, y 56 Kbps donde la K significa mil. Los
dispositivos completamente digitales son mucho más rápidos. Cuanto más rápido, desde
luego es mejor. Una velocidad de 2400 bps enviaría un texto de 20 páginas tecleado a un
espacio, en 5 minutos.

Análogica

El lado análogo es medido en baudios , dónde un baudio es un cambio por segundo en la
señal. Muchos usan bps y baudios cómo si fueran la misma cosa. Para velocidades de 2400
bps y menores, eso es verdad , pero no para las velocidades más elevadas donde por cada
cambio de señal se transmite más de un bit.


3.1.1 Velocidad de Transmisión (bps)
Velocidad binaria, tasa o flujo de bits (bit rate en inglés), es la velocidad global de
transmisión expresada en bits por segundo. Se denomina velocidad de transmisión en un
canal de datos, al número de dígitos binarios transmitidos en la unidad de tiempo,
independientemente que los mismos lleven o no información.
Está dada por la cantidad de bits que se transmiten por segundo independientemente de si
los mismos contienen información o no.

La unidad con que el SI (Sistema Internacional) expresa el bit rate es el bit por segundo
(bit/s, b/s, bps). La b debe escribirse siempre en minúscula, para impedir la confusión con
byte por segundo (B/s). Para convertir de bytes/s a bits/s, basta simplemente multiplicar por
8 y viceversa.

Que la unidad utilizada sea el bit/s, no implica que no puedan utilizarse múltiplos del
mismo:

· kbit/s o kbps (kb/s, kilobit/s o mil bits por segundo)
· Mbit/s o Mbps(Mb/s, Megabit/s o un millón de bits por segundo)
· Gbit/s o Gbps (Gb/s, Gigabit, mil millones de bits)
· Byte/s (B/s u 8 bits por segundo)
· kilobyte/s (kB/s, mil bytes u ocho mil bits por segundo)
· Megabyte/s (MBs/s, un millón de bytes u 8 millones de bit por segundo)
· Gigabyte/s (GB/s, mil millones de bytes u 8 mil millones de bits)

Ejemplo:

Velocidades típicas de los accesos de conexión a Internet actuales (2007)

· Módem Telefónico: 56 kbps = 7 kB/s (7 kiloBytes por segundo)
· ADSL: 1024 kbps (nominal 1 Mbps) = 128 kB/s (128 kiloBytes por
segundo)
· Cable: 2400 kbps = 300 kB/s (300 kiloBytes por segundo)
· VSAT: 600 kbps = 75 kB/s (75 kiloBytes por segundo)
· Telefonía móvil 3G: 384 kbps = 48 kB/s (48 kiloBytes por segundo)

Bit rate para transmisión sonora

· 8 kbit/s teléfono.
· 32 kbit/s Radio AM
· 96 kbit/s Radio FM
· 128 kbits/s Sonido calidad semi CD, muy común en MP3
· 192 kbit/s Sonido calidad CD en formato MP3
· 320 kbits/s Máxima calidad para formato MP3


Estas velocidades son brutas. En la práctica, la velocidad neta disponible para el usuario,
suele ser entre un 10-15 % menor, debido al ancho de banda consumido por las cabeceras y
las colas de los protocolos.

Si la velocidad de modulación es Vm, la velocidad de transmisión esta dada por:

Si tenemos un canal trabajando con dos niveles como sucede con el sistema binario, la
velocidad de transmisión resulta

La unidad de medida de la velocidad de transmisión es bits/segundo. Si se tiene un sistema
multinivel, se puede incrementar la velocidad de transmisión sin cambiar la velocidad de
modulación.

Por ejemplo:

Si n = 4

Si n = 8

Si tenemos dos bits, las posibles combinaciones serán:

0 0
0 1
1 0
1 1
Si establecemos un nivel para cada combinación obtendremos una señal multinivel


Figura 3.1 Señal Multinivel

Si aplicamos lo anterior a una secuencia binaria la señal que se transmite tendrá la siguiente
forma:

Figura 3.2 Secuencia binaria: 101101001001

La señal anterior, si bien posee la misma velocidad de modulación que una señal binaria
tiene mayor velocidad de transmisión puesto que cada nivel significa la transmisión de 2
bits (dibit).
El concepto de velocidad de modulación se emplea en transmisiones sincrónicas, puesto
que en transmisiones asincrónicas carece de sentido ya que no se tiene en cuenta la
duración de los bits de arranque y parada.

3.1.2 Velocidad de Modulación (baudios)
Se define como la inversa del tiempo más corto entre dos instantes significativos de la
señal.

Figura 3.3 Un baudio


Esta velocidad está dada por la velocidad de cambio de la señal y por lo tanto dependerá del
esquema de codificación elegido. También se suele definir como la inversa del tiempo que
dura el elemento más corto de señal que se utiliza para crear un pulso . La velocidad de
modulación, también se suele llamar velocidad de señalización.

Hay que diferenciar entre la razón de datos ( bits por unidad de tiempo ) y la velocidad de
modulación (elementos de señal por unidad de tiempo ) . Cuanto mejor sea el sistema de
codificación , mayor velocidad de modulación se podrá obtener .

Relación entre el ancho de banda y la velocidad de transmisión

Si se tiene un sistema de comunicaciones a través del cual se transmiten datos binarios,
señal cuadrada, y considerando que la frecuencia de dicha señal es de 1 MHz.
De acuerdo al desarrollo de Fourier, por ser la señal cuadrada, solo tendremos armónicas
impares y si aceptamos una deformación que permita despreciar a las señales más allá de la
5ª armónica, el ancho de banda necesario para transmitir dicha señal será:

BW = 5f f = 4f
BW = 5MHz 1MHz = 4MHz

Ahora bien, si consideramos que a dicha frecuencia estamos transmitiendo ceros y unos, el
periodo resultara t = 1 µs, razón por la cual el tiempo de duración de cada bit será 0.5µs y
ello implica una velocidad de modulación de 2MBaudios. Si consideramos que se trata de
un solo canal y por ser la señal cuadrada tenemos 2 niveles, resulta que la velocidad de
transmisión y la velocidad de modulación coinciden numéricamente, resultando la
velocidad de transmisión VT = 2 Mbits/seg.
Si ahora consideramos tener una señal cuya frecuencia es de 2MHz y aceptamos una
distorsión, al igual que en e caso anterior, que permita despreciar a las señales más allá de
la 5ª armónica, el ancho de banda resultará

f = 2MHz
BW = 5 * 2MHz 2MHz =10 MHz 2 MHz = 8MHz


En este caso la duración de cada bit es de 0.25 ms, por lo tanto, siguiendo el mismo
razonamiento del caso anterior, la velocidad de transferencia resultara de 4 Mbits/seg.
Si en un tercer análisis consideramos que la frecuencia de la señal es de 2MHz pero
aceptamos una distorsión en la cual se desprecian las señales cuya frecuencia esté más allá
de la tercera armónica, el ancho de banda resultara

f = 2MHz
BW = 3 2MHz 2 MHz = 4MHz

y para la frecuencia dada la velocidad de transmisión es, igual que en el caso anterior, de 4
Mbits/seg.
Del análisis anterior podemos obtener las siguientes conclusiones:
· Para transmitir una señal sin deformación se requiere un ancho de banda infinito.
· Todo medio de transmisión disminuye el ancho de banda, razón por la cual todas las
señales sufren alguna deformación.
· Cuanto mayor es el ancho de banda mayor es la velocidad de transmisión que puede
obtenerse.
· Cuanto mayor es la frecuencia de la señal, mayor es la velocidad de transmisión
puesto que cada bit tiene un menor tiempo de duración y ello hace que sea posible
enviar mayor cantidad de bits en el mismo tiempo.

Capacidad de un canal

Nyquist determinó que la máxima velocidad alcanzable para un ancho de banda dado es dos
veces dicho ancho de banda si no existe ruido.
Si se tienen señales de más de dos niveles, es decir que cada elemento de las señales
representa más de un bit, la fórmula de Nyquist resulta

C = 2 BW log2M

donde M es la cantidad de niveles.
Si existe ruido, la velocidad de transmisión debe disminuir pues se corre el riesgo de
aumentar la taza de errores ya que mayor cantidad de bits pueden verse afectados en el
mismo tiempo.
Solo es posible incrementar la velocidad de transmisión por medio de una transmisión
multinivel.

Capacidad de un canal con ruido

Teniendo en cuenta que el ruido es un parámetro fundamental y que el mismo se evalúa en
potencia Shannon estableció que la capacidad de un canal de comunicaciones esta dada por
la siguiente expresión


La expresión de Shannon indica el máximo límite teórico que puede obtenerse y a dicha
capacidad se la denomina capacidad libre. En forma práctica la capacidad de un canal es
siempre menor que la capacidad libre.

3.2 Transmisión de datos
Las dos características que distinguen a las posibles configuraciones del enlace de datos son
la topología (tipos de conexión) y su funcionamiento en simplex , semi-duplex o full-
duplex . De las topologías nos ocuparemos en la sección 3.2.4

3.2.1 Modos de transmisión: Simplex, half-duplex y full-duplex.
Los distintos tipos de transmisión de un canal de comunicaciones pueden ser de tres clases
diferentes:
· Simplex.
· Duplex o Half-dúplex (o Semi-dúplex)
· Full-Dúplex (o dúplex completo).

Simplex

En este caso el transmisor y el receptor están perfectamente definidos y la comunicación es
unidireccional. Este tipo de comunicaciones se emplean usualmente en redes de
radiodifusión, donde los receptores no necesitan enviar ningún tipo de dato al transmisor.
Un ejemplo de servicio simplex es el que brindan las agencias de noticias a sus asociados.

Figura 3.4 Transmisión simplex

Dúplex o Semi-dúplex

En este caso ambos extremos del sistema de comunicación cumplen funciones de
transmisor y receptor y los datos se desplazan en ambos sentidos pero no simultáneamente.
En la transmisión semi-duplex cada vez sólo una de las dos estaciones del enlace punto a
punto puede transmitir. Este modo también se denomina en dos sentidos alternos ,
aludiendo al hecho de que las dos estaciones pueden transmitir alternativamente. Esto es
comparable a un puente que tiene un solo carril y con circulación en los dos sentidos. Este
tipo de transmisión se usa a menudo en la interacción entre las terminales y la computadora
central. Mientras que el usuario introduce y transmite datos, la computadora central no
podrá enviar datos a la terminal, ya que si no, éstos aparecerían en la pantalla de la terminal
provocando confusión. Otro ejemplo, la conversación entre dos radioaficionados que están
dialogando, pero donde uno espera que el otro termine de hablar para continuar el diálogo;
nunca pueden ambos hablar simultáneamente.


Full Duplex

En la transmisión Full-Dúplex las dos estaciones pueden simultáneamente enviar y recibir
datos. Este modo se denomina dos sentidos simultáneos y es comparable a un puente que
tuviera dos carriles con tráfico en ambos sentidos o la conversación telefónica entre dos
personas se escuchan y hablan simultáneamente. Para el intercambio de datos entre
computadoras, este tipo de transmisión a más eficiente que la transmisión semi-duplex.

Figura 3.5 Transmisión Full-Dúplex

Para la señalización digital, en la que se requiere un medio guiado, la transmisión full-
duplex normalmente exige dos caminos separados (por ejemplo, dos pares trenzados),
mientras que la transmisíon semi-duplex necesita solamente uno. Para la señalización
analógica, dependerá de la frecuencia: si una estación transmite y recibe a la misma
frecuencia, utilizando transmisión inalámbrica se deberá opera en modo semi-duplex,
aunque para medios guiados se puede operar en full-duplex utilizando dos lineal de
transmisión distintas. Si una estación emite en una frecuencia y recibe a otra, para la
transmisá inalámbrica se deberá operar en full-duplex. Para medios guiados se deberá optar
por full-duplex usando una sola línea.

3.2.2 Tipos de transmisión: Transmisión serie, transmisión paralela
Transmisión paralela

Todos los bits se transmiten simultáneamente, existiendo luego un tiempo antes de la
transmisión del siguiente boque.
Este tipo de transmisión tiene lugar en el interior de una maquina o entre maquinas cuando
la distancia es muy corta. La principal ventaja de esto modo de transmitir datos es la
velocidad de transmisión y la mayor desventaja es el costo.
También puede llegar a considerarse una transmisión en paralelo, aunque se realice sobre
una sola línea, al caso de multiplexación de datos, donde los diferentes datos se encuentran
intercalados durante la transmisión.
Cuando se usa la transmisión en paralelo, se emplean generalmente altas velocidades, dado
que esa es precisamente, una de sus características más importantes: enviar más bits en
menor tiempo posible. En estos casos las velocidades se miden en Bytes o caracteres por
segundo.
En general no se usa este tipo de transmisión, cuando las distancias superan las decenas de
metros debido a que el tiempo de arribo de los bits difiere de una línea a otra, situación ésta
que se agrava con el aumento de la distancia.


Figura 3.6 Transmisión en paralelo
Transmisión serie

En este caso los n bits que componen un mensaje se transmiten uno detrás de otro por la
misma línea.

Figura 3.7 Transmisión en serie

A la salida de una maquina los datos en paralelo se convierten los datos en serie, los
mismos se transmiten y luego en el receptor tiene lugar el proceso inverso, volviéndose a
obtener los datos en paralelo. La secuencia de bits transmitidos es por orden de peso
creciente y generalmente el último bit es de paridad.
Un aspecto fundamental de la transmisión serie es la sincronía, entendiéndose como tal al
procedimiento mediante el cual transmisor y receptor reconocen los ceros y unos de los bits
de igual forma.


La sincronía puede tenerse a nivel de bit, de byte o de bloque, donde en cada caso se
identifica el inicio y finalización de los mismos.

La secuencia de los bits transmitidos se efectúa siempre al revés de cómo se escriben las
cifras en el sistema de numeración binario. Cuando se transmite con bit de paridad, éste se
transmite siempre al final de la cadena de datos.

La transmisión en modo serie tiene dos procedimientos diferentes, el denominado síncrono
y el asíncrono.

3.2.3 Técnicas de transmisión: transmisión síncrona y asíncrona.
Este libro estudia fundamentalmente la transmisión de datos serie; es decir, la transmisión
de datos al través de un único camino, en lugar utilizar un conjunto de líneas en paralelo,
como es habitual en los dispositivos de E/S y en los buses internos de los computadores.
En la transmisión serie, los elementos de señalización se envían a través de la línea de
transmisión de uno en uno. Cada elemento puede ser:

· Menos de un bit: como, por ejemplo, en la codificación Manchester.
· Un bit: NRZ-L y FSK son un ejemplo digital y otro analógico, respectivamente.
· Más de un bit: como, por ejemplo, en QPSK.

La transmisión de una cadena de bits desde un dispositivo a otro a través de una línea de
transmisión implica un alto grado de cooperación entre ambos extremos. Uno de los
requisitos esenciales es la sincronización. El receptor debe saber la velocidad a la que se
están recibiendo los datos de tal manera que pueda muestrear la línea a intervalos
constantes de tiempo para así determinar cada uno de los bits recibidos.
Para simplificar, en el razonamiento que sigue, mientras no se especifique lo contrario,
supondremos que se usa un bit por elemento de señalización. Esta simplificación no va a
influir en el tratamiento llevado a cabo.
Recuérdese que para determinar el valor binario en la recepción de los datos digitales, se
realiza un muestreo de la señal por cada bit recibido. En este caso, los defectos en la
transmisión pueden corromper la señal de tal manera que se cometan errores ocasionales. El
problema anterior se agrava por la dificultad adicional de la temporización: para que el
receptor muestree los bits recibidos correctamente, debe conocer el instante de llegada así
como la duración de cada bit.
Supóngase que el emisor emite una cadena de bits. Esto se hará de acuerdo con el reloj del
transmisor. Por ejemplo, si los datos se transmiten a un millón de bits por segundo (1
Mbps), significará que se transmite un bit cada 1/106 = 1 microsegundo (µs), medidos con
el reloj del emisor. Generalmente, el receptor intentará muestrear el medio en la parte
central de cada bit, obteniendo una muestra por cada intervalo de duración de un bit. En el
ejemplo, el muestreo se hará cada 1 µS. Si el receptor delimita las duraciones basándose en
su propio reloj, potencialmente se puede presentar un problema si los dos relojes (el del
emisor y el del receptor) no están sincronizados con precisión. Si hay una desincronización
del 1 por ciento (el reloj del receptor es un 1 por ciento más rápido o lento que el reloj del
transmisor), entonces el primer muestreo estará desplazado 0.01 veces la duración del bit
(0.01 µs) del instante central del intervalo (es decir, a 0.5 µs del principio o del final del


intervalo). Tras 50 muestras o más, el receptor puede obtener un error debido a que el
muestreo lo realizará en un instante incorrecto (50 x 0.01 = 0.5 µS). Si la desincronización
fuera menor el error ocurriría más tarde, en cualquier caso, si se emite un número suficiente
de bits dicho error aparecerá irremediablemente si no se adoptan medidas para sincronizar
al transmisor y al receptor. Para este fin, se utilizan habitualmente dos técnicas:
Transmisión asíncrona y transmisión síncrona.

Tranmisión asíncrona

De los dos enfoques habituales para resolver el problema de la sincronización, el primero se
denomina, de una manera no muy acertada, transmisión asincrona. La estrategia seguida
aquí consiste en evitar el problema de la temporización mediante el envío ininterrumpido
de cadenas de bits que no sean muy largas. En su lugar, los datos se transmiten enviándolos
carácter a carácter, normalmente cada carácter tiene una longitud de 5 a 8 bits1. La
temporización o sincronización se debe mantener durante la duración del carácter, ya que el
receptor tiene la oportunidad de resincronizarse al principio de cada carácter nuevo.

Figura 3.8 Transmisión asíncrona

Esta técnica se va a explicar haciendo referencia a la figura 3.9. Cuando no se transmite
ningún carácter, la línea entre el emisor y el receptor estará en estado de reposo. La
definición de reposo es equivalente al elemento de señalización correspondiente al 1
binario. Así, en la señalización NRZ-L, que es habitual en la transmisión asincrona, el
estado de reposo correspondería con la presencia de una tensión negativa en la línea. El
principio de cada carácter se indica mediante un bit de comienzo que corresponde al valor
binario 0. A continuación se transmite el carácter, comenzando por el bit menos
significativo, que tendrá entre cinco y ocho bits. Normalmente, los bits correspondientes al
carácter van seguidos de un bit de paridad, que ocupará por tanto la posición del bit más
significativo. El bit de paridad se determina en el emisor de tal manera que el número de
unos dentro del carácter, incluyendo el bit de paridad, sea par (paridad par) o impar
(paridad impar), dependiendo del criterio que se elija. Este bit se usa en el receptor para la
detección de errores. Por último está el denominado elemento de parada, que corresponde a
un 1 binario. Se debe especificar la longitud mínima del elemento de parada, y
normalmente coincide con 1, 1.5 ó 2 veces la duración de un bit convencional. No se


especifica un valor máximo. Debido a que el elemento de parada es igual que el estado de
reposo, el transmisor transmitirá la señal de parada hasta que se vaya a transmitir el
siguiente carácter.

Figura 3.9 Un carácter en transmisión asíncrona

Si se envía una cadena estacionaria de caracteres, la separación entre cada dos caracteres
será uniforme e igual a la duración del elemento de parada. Por ejemplo, si el elemento de
parada corresponde a 1 bit y se envía los caracteres ABC, con paridad par y transmisión de
izquierda (primer bit) a derecha (ultimo bit), el patrón de bits será:
01000001010010000101011000011111...111. El bit de comienzo (0) determinará la
secuencia de temporización para los siguientes 9 elementos, que corresponden con un
código de 7 bits, el bit de paridad y el bit de parada. En el estado de reposo, el receptor
buscará una transición de 1 a 0 que indicará el comienzo del siguiente carácter y entonces
muestreará, siete veces la señal de entrada, una vez por cada intervalo. A continuación
buscará la siguiente transición de 1 a 0, lo que no ocurrirá antes del intervalo
correspondiente a la duración de un bit.
Este esquema no es muy exigente en cuanto a los requisitos de temporización. Por ejemplo,
generalmente los caracteres se envían como unidades de 8 bits, incluyendo el bit de
paridad. Si el receptor es un 5 por ciento más rápido o más lento que el emisor, el octavo
muestreo estará desplazado un 45 por ciento, lo que significa que todavía es aceptable.

La transmisión asincrona es sencilla y barata, si bien requiere 2 o 3 bits suplementarios por
cada carácter. Por ejemplo, en un código de 8 bits sin bit de paridad y con un elemento de
parada de duración 1 bit, de cada 10 bits, 2 no contendrán información ya que se dedicarán
a la sincronización; por tanto, los bits suplementarios llegan a un 20 por ciento. Por
descontado que el porcentaje de bits suplementarios se podría reducir mediante la
transmisión de bloques con más bits entre el bit de comienzo y el de parada. No obstante,
cuanto mayor sea el bloque de bits, mayor será el error de temporización acumulativo. Para
conseguir un mejor rendimiento se puede usar una estrategia diferente para la
sincronización denominada transmisión síncrona.

Transmisión síncrona

En la transmisión síncrona, se transmite un bloque de bits como una cadena estacionaria sin
utilizar códigos de comienzo o parada. El bloque puede tener una longitud de muchos bits.


Figura 3.10 Transmisión asíncrona

Para prevenir la desincronización entre el emisor y el receptor, sus relojes se deberán
sincronizar de alguna manera. Una posibilidad puede ser proporcionar la señal de reloj a
través de una línea independiente. Uno de los extremos (el receptor o el transmisor) enviará
regularmente un pulso de corta duración. El otro extremo utilizará esta señal a modo de
reloj. Esta técnica funciona bien a distancias cortas, sin embargo a distancias superiores, los
pulsos de reloj son susceptibles de las mismas dificultades y defectos que las propias
señales de datos, por lo que pueden aparecer errores de sincronización. La otra alternativa
consiste en incluir la información relativa a la sincronización en la propia señal de datos.
Para la señalización digital, esto se puede llevar a cabo mediante la codificación
Manchester o Manchester Diferencial. Para señales analógicas se han desarrollado a su vez
diversas técnicas; por ejemplo, se puede utilizar la propia portadora para sincronizar al
receptor usando la fase.
En la transmisión síncrona se requiere además un nivel de sincronización adicional para
que el receptor pueda determinar dónde está el comienzo y el final de cada bloque de datos.
Para llevar a cabo esto, cada bloque comienza con un patrón de bits denominado preámbulo
y generalmente termina con un patrón de bits de final. Además de los anteriores, se añaden
otros bits que se utilizan en los procedimientos de control del enlace. Los datos, más el
preámbulo, más los bits de final junto con la información de control se denomina trama. El
formato en particular de la trama dependerá del procedimiento de control del enlace que se
utilice.

Figura 3.11 Formato de una trama síncrona

En la figura 3.11 se muestra, en términos generales, un formato típico para una trama de
una transmisión síncrona. Normalmente, la trama comienza con un preámbulo denominado
delimitador de 8 bits. El mismo delimitador se utiliza igualmente como indicador del final
de la trama. El receptor buscará la aparición del delimitador que determina el comienzo de
la trama. Este delimitador estará seguido por algunos campos de control, el campo de datos
(de longitud variable para la mayoría de los protocolos), más campos de control y por
último, se repetirá el delimitador indicando el final de la trama.
Para los bloques de datos que sean de suficiente tamaño, la transmisión síncrona es mucho
más eficiente que la asíncrona. La transmisión asíncrona requiere un 20 por ciento o más de


bits suplementarios. La información de control, el preámbulo y el final son normalmente
menos de 100 bits. Por ejemplo, el HDLC, uno de los esquemas más utilizados, contiene 48
bits de control, preámbulo y final. Por tanto, para bloques de datos de 1,000 caracteres,
cada trama contiene 48 bits de bits suplementarios y 1,000 x 8 = 8,000 bits de datos, lo que
corresponde a un porcentaje de bits suplementarios igual a 48/8048 x 100% = 0.6%
solamente.

3.2.4 Tipos de conexión: punto a punto y multipunto
Con el término topología se hace referencia a la disposición física de las estaciones en el
medio transmisión. Si hay sólo dos estaciones (es decir, un terminal y un computador, o dos
computadoras) el enlace es punto a punto. Si hay más de dos estaciones, entonces se trata
de una topología multipunto Históricamente, los enlaces multipunto se han utilizado
cuando se disponía de una computadora (estación principal) y un conjunto de terminales
(estaciones secundarias). Actualmente, las topologías multipunto son típicas de las redes de
área local.
Las topologías tradicionales multipunto son sólo útiles cuando los terminales transmiten
durante una fracción del tiempo. En la figura 3.12 se muestran las ventajas de la
configuración multipunto. Si cada terminal tuviera un enlace punto a punto hasta su
computadora central, éste debería tener un puerto de E/S para cada terminal conectado.
También se necesitaría una línea desde cada uno de las terminales a la computadora central.
En una configuración multipunto, la computadora central sólo necesita un puerto de E/S y
una única línea de transmisión, ahorrando así los costos correspondientes.

Figura 3.12 Configuraciones tradicionales computadora/terminales


La distribución geográfica de dispositivos terminales y la distancia entre cada dispositivo y
el dispositivo al que se transmite son parámetros importantes que deben ser considerados
cuando se desarrolla la configuración de una red de comunicaciones. Los dos tipos de
conexiones mas utilizados son: punto a punto y multipunto.

Figura 3.13 Conexión punto a punto

Las líneas de conexión que solo conectan dos puntos son punto a punto. Cuando dos o más
localidades terminales comparten porciones de una línea común, la línea es multipunto.
Aunque no es posible que dos dispositivos en una de estas líneas transmita al mismo
tiempo, dos o más dispositivos pueden recibir un mensaje al mismo tiempo. En algunos
sistemas una dirección de difusión (broadcast) permite a todos los dispositivos conectados a
la misma línea multipunto recibir un mensaje al mismo tiempo. Cuando se emplean líneas
multipunto, se pueden reducir los costos globales puesto que porciones comunes de la línea
son compartidos para uso de todos los dispositivos conectados a la línea. Para prevenir que
los datos transmitidos de un dispositivo interfieran con los datos transmitidos por otro, se
debe establecer una disciplina o control sobre el enlace.
Cuando se diseña un red de datos se pueden mezclar tanto líneas punto a punto como
multipunto, y la transmisión se puede efectuar en modo simplex, half-duplex o full-duplex.

Figura 3.14 Conexión Multipunto


3.3 Dispositivos para la transmisión de datos: El Módem

En el capítulo 1 se describieron los elementos básicos de un sistema de telecomunicaciones
que se muestran en la figura 3.15. En el capítulo 2 se describieron las técnicas de
modulación usadas para transmitir al través de un medio de transmisión analógico como
son el aire o las red pública de teléfonos convencional conocida como PTSN (Plain
Telephone Switched Network). Dependiendo de la forma de la señal fuente puede ser
Modulación Analógica o Modulación Digital. En ambos casos la señal portadora es una
señal analógica. Si la fuente está formada por señales analógicas, como la voz captada por
un micrófono, es Modulación Analógica; si la señal fuente es digital (como la generada por
una computadora) se llama Modulación Digital. Para la transmisión sobre líneas digitales,
no hay necesidad de realizar modulación alguna puesto que no se va a transmitir usando
una señal analógica, así que el término de modulación en banda base significa realmente
alterar la forma de la señal digital para adecuarla a una portadora digital. Si la fuente es
analógica y la portadora es digital, primero se tiene que digitalizar la señal fuente y luego
transmitirla usando modulación en banda base. Este proceso que puede incluir otros tipo de
modulaciones como: PAM (Pulse Amplitude Modulation, Modulación por Amplitud de
Pulsos ) o PCM (Pulse Coded Modulation, Modulación por Codificación de Pulsos).

En este sección vamos a describir como se realiza la transferencia de datos entre el equipo
digital fuente de los datos (una de las terminales en la figura 3.15) y el módem. En este
punto es necesario clarificar dos términos importantes en las comunicaciones: equipo
terminal de datos (DTE, Data Terminal Equipment) y equipo terminal del circuito de datos
(Data Circuit-terminating Equipment). Habitualmente hay cuatro unidades funcionales
básicas involucradas en la comunicación de datos: un DTE y un DCE en un extremo y un
DTE y un DCE en el otro, tal como se muestra en la figura 3.15. El DTE genera la señal
digital y la pasa, junto con señales de control, a un DCE. El DCE convierte la señal a un
formato apropiado para el medio de transmisión y la introduce en el enlace. Cuando la señal
llega al receptor, se efectúa el proceso inverso.

Figura 3.15 Comunicación DTE-DCE

Equipo terminal de datos (DTE)

El equipo terminal de datos (DTE) incluye cualquier unidad que funcione como origen o
destino para datos digitales binarios. A nivel físico, puede ser un terminal, una computadora, una


impresora, un fax o cualquier otro dispositivo que genere o consuma datos digitales. Los DTE no
se suelen comunicar directamente a menudo; generan y consumen información pero necesitan
un intermediario para ser capaz de comunicarse. Piense que un DTE funciona de la misma
forma en que lo hace nuestro cerebro cuando hablamos. Suponga que alguien tiene una idea que
quiere comunicar a un amigo. Su cerebro crea la idea pero no puede transmitir la idea
directamente al cerebro de su amigo. Por desgracia, o por suerte, no somos telépatas. En su
lugar, el cerebro pasa la idea a las cuerdas vocales y la boca, que la convierten en ondas de
sonido que pueden viajar a través del aire o por una línea telefónica hasta el oído de su amigo y
de aquí a su cerebro, donde se vuelve a convertir en información. En este modelo, su cerebro y
el cerebro de su amigo son DTE. Sus cuerdas vocales y su boca son su DCE. El oído de su
amigo también es un DCE. El aire o la línea telefónica es el medio de transmisión.

Equipo terminal del circuito de datos (DCE)

El equipo terminal del circuito de datos (DCE) incluye cualquier unidad funcional que
transmita o reciba datos a través de una red en forma de señal digital o analógica. A nivel
físico, un DCE toma los datos generados por el DTE, los convierte en una señal apropiada y
después introduce la señal en un enlace de telecomunicaciones. Entre los DCE que se usan
habitualmente en este nivel se incluyen los módems. En cualquier red, un DTE genera datos
digitales y se los pasa a un DCE; el DCE convierte los datos a un formato aceptable para el
medio de transmisión y envía la señal convertida a otro DCE de la red. El segundo DCE extrae
la señal de la línea, la convierte en un formato utilizable por su DTE y la entrega. Para hacer
que la comunicación sea posible, tanto el DCE emisor como el receptor deben usar el mismo
método de modulación (por ejemplo, FSK), de la misma forma que si usted se quiere
comunicar con alguien que comprende solamente el japonés, será necesario que hable en
japonés. Los DTE no necesitan estar coordinados entre sí, pero cada uno debe estar
coordinado con su propio DCE, y los DCE deben estar coordinados de forma que la
traducción de datos se pueda hacer sin pérdida de integridad.

Normas para la conexión de un DTE con un DCE

Para la comunicación adecuada entre un DTE y un DCE se necesita de una colaboración
muy precisa entre ambos dispositivos. Siempre que sea necesario comunicar dos
dispositivos hay que definir las reglas de colaboración, las forma en que se transmitirán los
datos, los tipo de conectores, etc. Al conjunto de especificaciones de una conexión entre
dos dispositivos se le llama interfaz. A lo largo de los años, se han desarrollado muchos
normas para definir la conexión entre un DTE y un DCE (véase la Figura 3.15). Aunque sus
soluciones son distintas, cada norma proporciona un modelo para las características
mecánicas, eléctricas y funcionales de la conexión.

De todas las organizaciones involucradas en la normalización de la interfaz DTE-DCE, las
más activas son la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA, Electronic Industries
Association) y la Unión Internacional de Telecomunicaciones-Comité de Estándares de
Telecomunicación (ITU-T, International Telecommunication Union-Telecommunications
Standards Committee). Las normas de la EIA se denominan, bastante apropiadamente,
EIA-232, EIA-442, EIA-449 y así. Las normas de la ITU-T se denominan Serie V


(Comunicación de datos por la red telefónica) y Serie X (Redes de datos y comunicación
entre sistemas abiertos y seguridad).

Figura 3.16 Interfaz DTE-DCE

Interfaz EIA-232

Una interfaz importante desarrollada por la EIA es la EIA-232, que define las características
mecánicas, eléctricas y funcionales de la interfaz entre un DTE y un DCE. Publicado
originalmente en el año 1962 como la norma RS-232 (Recommended Standard), el EIA-232
ha sido revisado varias veces. La versión más reciente, el EIA-232-D, no solamente define el
tipo de conectores a usar, sino también los cables y conectores específicos y la
funcionalidad de cada pin.

Especificación mecánica

La especificación mecánica de la norma EIA-232 define la interfaz como un cable de 25 hilos
con un conector de pins DB-25 macho y uno hembra, respectivamente, en los extremos. La
longitud del cable no puede exceder de 15 metros.

Figura 3.17 Conectores DB-25 y DB-9


Un conector DB-25 es un enchufe con 25 pins o receptáculos, cada uno de los cuales está
conectado a un único hilo y tiene una función específica. Con este diseño, la EIA ha creado
la posibilidad de tener 25 interacciones separadas entre un DTE y un DCE. En la práctica se
usan habitualmente menos, pero la norma permite la inclusión de más funcionalidad en el
futuro.

El EIA-232 recomienda un cable de 25 hilos terminado en un extremo con un conector
macho y en el otro extremo por un conector hembra. El término conector macho se refiere al
enchufe en el cual cada cable se conecta a un pin. El término conector hembra se refiere a
un receptáculo en el cual cada hilo del cable se conecta a un tubo de metal, o receptáculo. En
el conector DB-25, estos pins y tubos están colocados en dos filas, con 13 en la superior y
12 en la inferior. Como se verá en la sección siguiente, hay otra implementación del EIA-
232 que usa un cable de 9 hilos con un conector hembra y un conector macho de 9 pins DB-9
añadido en cada extremo.

Especificación eléctrica

La especificación eléctrica del norma define los niveles de voltaje y el tipo de señal a
transmitir en cualquier dirección entre el DTE y el DCE.

Envío de datos. La especificación eléctrica para enviar datos se muestra en la figura 3.18.
El EIA-232 indica que todos los datos se deben transmitir como unos y ceros lógicos
(denominados marca y espacio) usando codificación NRZ-L, con el cero definido como un
voltaje positivo y el uno definido como un voltaje negativo. Sin embargo, más que definir
un único rango acotado por la amplitud más alta y más baja, el EIA-232 define dos rangos
distintos, uno para voltajes positivos y otro para negativos. Un receptor reconoce y acepta
como una señal intencionada cualquier voltaje que caiga entre estos rangos, pero ninguno
que caiga fuera de ellos. Para que sea reconocida como datos, la amplitud de una señal debe
estar entre 3 y 15 voltios o entre -3 y -15 voltios. Permitiendo que las señales válidas estén
dentro de dos rangos de 12 voltios, el EIA-232 hace improbable que la degradación de la
señal por el ruido afecte la capacidad de reconocimento. En otras palabras, mientras que los
pulsos caigan en uno de los rangos aceptables, la precisión del pulso no es importante.

Figura 3.18 Especificaciones eléctricas para envío de datos del EIA-232


La figura 3.18 muestra una onda cuadrada degradada por el ruido a una forma curva. La
amplitud del cuarto bit es más baja que la supuesta (comparada con la del segundo bit) y en
lugar de permanecer en un único nivel de voltaje, cubre un rango de muchos voltajes. Si el
receptor estuviera esperando un voltaje fijo, la degradación de este pulso lo habría hecho
irrecuperable. El bit también habría sido irrecuperable si el receptor estuviera mirando
solamente por aquellos pulsos que mantienen el mismo voltaje a lo largo de su duración.

Control y temporización

Solamente 4 hilos de los 25 disponibles en la interfaz EIA-232 se usan para las funciones de
datos. Los 21 hilos restantes están reservados para funciones como control, temporización,
tierra y pruebas. La especificación eléctrica de estos otros hilos es similar a la de los que
gobiernan la transmisión de datos, pero más sencilla. Cualquiera de ellas se considera a ON
si transmite un voltaje de al menos +3 voltios y OFF si transmite un voltaje con un valor menor
de -3 voltios.

Figura 3.19 Especificaciones eléctricas para el control del EIA-232

La figura 3.19 muestra una de estas señales. La especificación para la señal de control es
conceptualmente inversa a la de la transmisión de datos. Un valor de voltaje positivo
significa ON y negativo significa OFF. Observe también que OFF se sigue significando
mediante la transmisión de un rango específico de voltaje. La ausencia de voltaje en uno de
estos hilos mientras que el sistema está funcionando indica que algo está funcionando mal y
no que la línea esté apagada.
Una última función importante de la especificación eléctrica es la definición de la velocidad
de transmisión de bits. El EIA-232 permite una tasa de bits máxima de 20 Kbps, aunque en la
práctica se suele obtener más.

La especificación funcional

Hay disponibles dos conexiones distintas del EIA-232: DB-25 y DB-9.

Conexión DB-25. El EIA-232 define las funciones asignadas a cada uno de los 25 pins del
conector DB-25. La figura 3.20 muestra el orden y la funcionalidad de cada pin de un


conector macho. Recuerde que un conector hembra es una imagen en espejo del macho, de
forma que el pin 1 del enchufe se corresponde con el tubo 1 del receptáculo y así
sucesivamente.

Figura 3.20 Funciones de cada pin en la versión DB-25 del EIA-232 (Conector DTE)

Figura 3.21 Funciones de cada pin en la versión DB-9 del EIA-232 (Conector DTE)

Cada función de comunicación tiene una función espejo, o respuesta, para el tráfico en la
dirección opuesta, para permitir la operación full-dúplex. Por ejemplo, el pin 2 es para
transmitir datos, mientras que el pin 3 es para recibir datos. De esta forma, ambos equipos


pueden transmitir datos al mismo tiempo. Como se puede ver en la figura 3.20, no todas los
pins son funcionales. Los pins 9 y 10 se reservan para uso futuro. El pin 11 está todavía sin
asignar.

Conexión DB-9. Muchos de los pins de la implementación del DB-25 no son necesarias en
una conexión asíncrona sencilla. Por ello, se ha desarrollado una versión más sencilla del
EIA-232 que solo usa 9 pins, conocida como DB-9 y mostrada en la figura 3.21. Observe
que no hay una relación pin a pin entre ambas implementaciones.

Resumen de la distribución de pins y señales en ambas implementaciones

DB-25 DB-9 Señal Descripción E/S

1 - - Masa chasis (Tierra de chasis) -
2 3 TxD Transmit Data (Transmisión de datos) S
3 2 RxD Receive Data (Recepción de datos) E
4 7 RTS Request To Send (Petición de envío) S
5 8 CTS Clear To Send (Permiso para enviar) E
6 6 DSR Data Set Ready (DCE preparado) E
7 5 SG Signal Ground (Tierra de señal) -
8 1 CD/DCD (Data) Carrier Detect (Detector de señal recibida) E
15 - TxC(*) Transmit Clock (Temporizador del elemento de señal S
transmitido)
17 - RxC(*) Receive Clock (Temporizador del elemento de señal E
recibido)
20 4 DTR Data Terminal Ready (DTE preparado) S
22 9 RI Ring Indicator (Indicador de llamada) E
24 - RTxC(*) Transmit/Receive Clock (Temporizador del elmento de S
señal transmitido/recibido)

Un ejemplo

El ejemplo, que se presenta en la figura 3.22, muestra el funcionamiento del EIA-232 en modo
síncrono full-dúplex sobre una línea dedicada que usa solamente el canal primario. En este
caso los DCE son módems y los DTE son computadoras. Hay cinco pasos distintos, desde la
preparación hasta la terminación. Este es un modelo full-dúplex, por lo que ambos sistemas
computadora/módem pueden transmitir datos concurrentemente. Sin embargo, en términos
del modelo EIA siempre se puede clasificar un sistema como emisor y otro como receptor.

El paso 1 muestra la preparación de las interfaces para la transmisión. Los dos circuitos de
tierra, 1 (chasis) y 7 (señal), están activos entre ambas combinaciones de la
computadora/módem emisora (izquierda) y la combinación de computadora/módem
receptora (derecha).

El paso 2 asegura que los cuatro dispositivos están listos para la transmisión. En primer
lugar, el DTE emisor activa el pin 20 y envía un mensaje DTE listo a su DCE. El DCE


responde activando el pin 6 y devolviendo un mensaje DCE listo. Esta misma secuencia se
lleva a cabo entre la computadora y el módem remoto.

Figura 3.22 Transmisión síncrona full-dúplex

El paso 3 establece la conexión física entre los módems emisor y receptor. Se podría pensar en
este paso como la activación on de la transmisión. Es el primer paso que involucra a la red.
Primero, el DTE emisor activa el pin 4 y envía a su DCE un mensaje de petición-para-enviar.
El DCE transmite una señal portadora al módem receptor. Cuando el módem receptor detecta
la señal portadora, activa el pin 8, que corresponde al detector de señal de línea recibida,
indicando a su computadora que va a comenzar una transmisión. Después de transmitir la
señal portadora, el DCE emisor activa el pin 5, enviando a su DTE un mensaje de listo-para-
enviar. La computadora y el módem remoto hacen lo mismo.

El paso 4 es el procedimiento de la transferencia de datos. La computadora emisora transfiere
su flujo de datos a su módem por el circuito 2, acompañado de una señal de temporización por
el circuito 24. El módem convierte los datos digitales a una señal analógica y los envía por la
red. El módem receptor recibe la señal, los convierte otra vez en datos digitales y los pasa a
su computadora a través del circuito 3, junto con el pulso de temporización por el circuito 17.
La computadora receptora sigue en todo momento el mismo procedimiento para enviar
datos a la computadora emisora.


Una vez que ambos lados han completado sus transmisiones, ambas computadoras
desactivan los circuitos petición-para-enviar; los módems desconectan sus señales
portadoras, sus detectores de señal de línea recibida (no hay ya ninguna línea para detectar) y
sus circuitos listo-para-enviar (paso 5).

Módem nulo

Suponga que necesita conectar dos DTE en el mismo edificio, por ejemplo dos estaciones
de trabajo o una terminal a una estación de trabajo. No es necesario usar módems para
conectar directamente dos equipos digitales compatibles; la transmisión no tiene que cruzar
líneas analógicas, como las líneas telefónicas, y por tanto no necesita ser modulada. Pero es
necesario tener una interfaz para gestionar el intercambio (establecimiento de conexión,
transferencia de datos, recepción, etc.) de la misma forma que lo hace un cable DTE-DCE
del EIA-232.

Figura 3.23 Conexión de dos DTE con y sin DCE

La solución, propuesta por la norma de la EIA, se denomina módem nulo. Un módem nulo
proporciona la interfaz DTE-DTE sin DCE. ¿Por qué usar un módem nulo? Si todo lo que
se necesita es la interfaz ¿por qué no usar un cable normal EIA-232? Para comprender el
problema, examine la figura 3.23. La parte a muestra una conexión que usa una red
telefónica. Los dos DTE están intercambiando información a través de DCE. Cada DTE
envía sus datos a través del pin 2 y el DCE los recibe en su pin 2; y cada DTE recibe a través
del pin 3 los datos que han sido enviados por su DCE usando su propia pin 3. Como se
puede ver, el cable EIA-232 conecta el pin 2 del DTE al pin 2 del DCE y el pin 3 del DCE al
pin 3 del DTE. El tráfico que usa el pin 2 es siempre de salida del DTE. El tráfico que usa el
pin 3 es siempre de entrada al DTE. Un DCE reconoce la dirección de una señal y la pasa al
circuito adecuado.

La parte b de la figura muestra qué pasa cuando se usa la misma conexión entre dos DTE. Sin
un DTE que conmute las señales de o hacia los pins apropiadas, ambos DTE intentan
transmitir sobre el mismo hilo del pin 2 y recibir sobre el mismo hilo del pin 3. Cada DTE está
transmitiendo al pin de transmisión del otro, no a su pin receptor. El circuito de recepción
(3) no hace nada porque ha sido completamente aislado de la transmisión. El circuito de
transmisión (2) acaba teniendo ruido de colisiones y señales que no pueden ser nunca


recibidas en los DTE. No es posible establecer una comunicación de datos de un dispositivo
a otro.

Figura 3.24 Conexiones de pins en un módem nulo

Conexiones cruzadas. Para que sea posible realizar la transmisión, es necesario cruzar los
cables de forma que el pin 2 del primer DTE se conecte con el pin 3 del segundo DTE y el
pin 2 del segundo DTE se conecte con el pin 3 del primero. Estos dos pins son los más
importantes. Sin embargo, varias de los otras tendrían problemas similares y también
necesitarían ser recableadas (véase la figura 3.24).

Un módem nulo es una interfaz EIA-232 que completa los circuitos necesarios para hacer que
los DTE de los extremos crean que tienen un DCE y una red entre ellos. Debido a que su
propósito es establecer las conexiones, un módem nulo puede ser tanto un cable como un
dispositivo o incluso lo puede construir usted mismo usando un cable EIA-232 normal y una
caja de conexión que le permita cruzar los cables directamente de la forma que desee. De todas
estas opciones, el cable es la más habitualmente usada y la más conveniente (véase la figura
3.24)

Otras diferencias. Mientras que el cable de la interfaz del DTE-DCE en el EIA-232 tiene
un conector hembra en el extremo del DTE y un conector macho en el extremo del DCE un
módem nulo tiene conectores hembra en ambos extremos para permitir la conexión a los
puertos del DTE del EIA-232, que son machos.


3.3.1 Estándares utilizados por los módems
Antecedentes

Cuando surgió la necesidad de conectar computadoras a larga distancia, en la mayoría de
los casos la única alternativa viable era (en algunos sitios lo sigue siendo) utilizar los
tendidos telefónicos tradicionales; esta red ya estaba disponible, y prácticamente en todos
los hogares y oficinas hay al menos una conexión RTB (Red Telefónica Básica). Así pues,
la solución de utilizar la RTB para las comunicaciones digitales entre computadoras venía
por si sola. Sin embargo, la utilización de estas líneas requería ciertas adaptaciones, dado
que estaban diseñadas para comunicación de audio (señales analógicas) y no eran ni
remotamente adecuadas para las comunicaciones digitales. Ya existían antecedentes de
comunicación digital (no analógica) en telefonía y telegrafía; El antiguo teleimpresor
Baudot ya utilizaba un código digital sobre líneas de larga distancia

La red telefónica conmutada

Como hemos indicado, la red telefónica que utilizamos normalmente en nuestras
conversaciones, está diseñada para transmitir voz en lo que se denomina calidad telefónica
básica; para esto se requiere un ancho de banda relativamente modesto; basta un rango de
frecuencias de 500 a 1000 Hz. Aunque la red telefónica puede transmitir razonablemente
bien entre 300 y 3300 Hz, sin embargo, está restringido el uso continuo de tonos por
encima de 2,400 Hz, denominados tonos de señalización, ya que en esta zona se sitúan
determinadas frecuencias utilizadas por el propio sistema telefónico (por ejemplo los tonos
de marcado).
Aunque la red telefónica estaba diseñada para transmitir señales analógicas (voz humana), a
partir de la década de los 60 comenzó una paulatina "digitalización". El tráfico entre
centrales comenzó a realizarse digitalmente (sistemas PCM, Modulación por Impulsos
Codificados). Un poco más tarde, a mediados de los 80, las propias centrales, que
inicialmente eran analógicas con circuitos de conmutación basados en relevadores, se
hicieron digitales, utilizando circuitos de conmutación de estado sólido. Aunque el propio
teléfono y el denominado bucle de abonado (par de hilos de cobre entre el teléfono del
abonado y la central telefónica) siguen siendo analógicos, el camino seguido hasta la
central del otro interlocutor es totalmente digital. En la central de origen, el sonido es
digitalizado y multiplexado junto con otras muchas señales, hasta la central de destino. Una
vez allí, la señal es de-multiplexada y convertida de nuevo en señal analógica antes de ser
entregada al bucle de abonado del otro interlocutor.

El módem, principios básicos.

La mayoría de los conceptos que se exponen en este capítulo relativos al módem son
también aplicables a los dispositivos FAX. De hecho, los fax comunican por mediación de
un módem incluido en su interior. A su vez, la mayoría de los módems actuales tienen
también la capacidad FAX (unidades FAX-modem). Puesto que el ancho de banda (2,400
Hz) de la RTB no es ni remotamente adecuada para enviar directamente las señales
digitales de un computadora (la modestísima IBM PC original funcionaba a 4.77 MHz), se
recurrió a una triple medida para enviar estas señales a través de la red telefónica:


a) Utilizar una transmisión serie asíncrona bidireccional que utiliza la norma RS-232 .
b) Codificar los dos estados de las señales binarias en forma de dos señales analógicas;
para esto se utilizan dos tonos (audibles). Estas señales si pueden ser enviadas por la
red telefónica (como cualquier otro sonido). Al llegar a su destino los tonos deben ser
traducidos de nuevo a señales digitales.
c) Los bits de información (representados por tonos) deben ser enviados a una velocidad
suficientemente lenta como para que los cambios (de tono) puedan ser asumidos por las
líneas telefónicas. Esta velocidad oscila entre unos 300 bps y 56 Kbps.
d) A su vez, desde el lado de la salida telefónica, los módems deben ajustarse a las normas
impuestas por las compañías suministradoras de este servicio; en sección siguiente se
tratan estos estándares o normas, en español..

La norma RS-232 fue pensado en una época en que las transmisiones serie se utilizaban
casi exclusivamente para teleimpresión ("Telex"); un sistema electromecánico que había
sustituido al telégrafo. Las señales y protocolos empleados se referían a cuestiones tales
como sonar una campana para recabar la atención del operador, y enviar un retorno de carro
CR (Carriage Return) o un salto de línea LF (Line feed) (eran impresoras mecánicas). La
comunicación serie entre computadoras no requiere tantas señales, en especial en los
modernos módems duplex. Sin embargo, se sigue utilizando la terminología y muchas de
las señales de la norma.

La conversión de señales digitales en tonos se realiza mediante un generador de tono (un
sintetizador de sonido muy simplificado). Este proceso es denominado modulación, en
referencia a que se modula una señal de alta frecuencia para que el resultado sea una señal
de baja frecuencia. Por su parte, la conversión de tonos en señales digitales se denomina
demodulación. Por extensión, los elementos que realizan dichas funciones se denominan
también modulador y demodulador, y el dispositivo completo módem (acrónimo de
modulador-demodulador).

Una de las características de los módems actuales es su habilidad de marcar el número con
el que se establecerá comunicación, por lo que el generador de tono es realmente un
generador multifrecuencia DTMF ("Dual Tone MultiFrequency"), ya que además de los
tonos de datos debe ser capaz de generar los de marcado. Las comunicaciones actuales son
bidireccionales en la modalidad full-duplex. Para esto cada módem utiliza tonos distintos
de los usados por el interlocutor. El cuadro adjunto muestra los dos pares de tonos
correspondientes a una conexión según la norma Bell (Estados Unidos) a 300 baudios y los
valores lógicos "0"/"1" correspondientes.

Módem que origina la Módem respondedo r
llamada ("Caller") ("Responder")
1 0 1 0
1270 Hz 1070 Hz 2225 Hz 2025 Hz


En lo sucesivo consideramos que se trata de módems dúplex con auto respuesta (no tienen
necesidad de cambiar de estado transmisor/receptor), y que la comunicación es full-dúplex,
ya que las otras formas son obsoletas.

Protocolo de conexión

Evidentemente, los interlocutores deben estar de acuerdo en el par de tonos que utilizará
cada uno (lo que uno envía es recibido por el otro); estos valores y otros que definen el
detalle de la comunicación, son tratados en la negociación previa a la conexión propiamente
dicha. Esta negociación sigue un protocolo muy preciso; el módem que genera la llamada
utilizará el par de tonos correspondientes a su condición de iniciador ("caller"), y envía un
"1" = marca (su tono más alto). Cuando el otro módem recibe este tono continuo,
responde con dos acciones:

a) Se pone a su vez a la escucha, enviando también una marca en el tono
correspondiente al receptor.
b) Pone su señal DCD (Data Carrier Detect) en estado alto, para señalar esta
circunstancia a su UART.

Cuando ambos módems reciben los tonos esperados se ha establecido la conexión y puede
comenzar la transmisión propiamente dicha. Es frecuente que durante la fase de conexión,
el módem que inicia la llamada tenga conectado el altavoz con la línea de salida, lo que
permite oír el proceso, incluyendo los tonos de llamada. Cuando finalmente se recibe la
señal de marca del otro módem y se ha establecido comunicación, el altavoz es
desconectado, quedando en silencio, y se enciende el indicador luminoso marcado CD
(Carrier detect).

En los sistemas modernos el protocolo de conexión no termina con la primera
comunicación; los interlocutores pueden renegociar las condiciones de comunicación
(velocidad de la transmisión) con el fin de ajustarla a los valores más altos compatibles con
sus velocidades máximas y con una relación señal/ruido aceptable.

Modos de operación

El módem es un dispositivo programable, en el sentido de que puede adaptarse a diversas
modalidades de transmisión; tanto la velocidad como los bits de datos, paridad, etc. Para
esto disponen de dos modos o estados de operación; el de control y el de comunicación .
En el primer caso el módem recibe señales que actúan como órdenes para configurar las
características de transmisión o realizar determinadas tareas; en el segundo las señales son
enviadas a la línea telefónica.

El juego de órdenes ("Command set") utilizado en el modo de control muy variado. En
los comienzos, los módem eran equipos especiales instalados por las compañías telefónicas
a los escasos usuarios que los necesitaban con el nombre de terminales de datos, cuya
programación era específica de cada fabricante. Cuando a principios de los 80 comenzaron
a fabricarse módems de propósito general para conectar a mini computadoras, la compañía


norteamericana Hayes dotó a sus modelos de un juego de órdenes que pronto se hizo muy
popular, convirtiéndose en una norma "de facto". Actualmente todos los módems utilizan
un núcleo "Compatible Hayes" en su juego de órdenes.

En realidad la aserción "Hayes compatible" es un tanto ambigua, dado que la compañía
Hayes fabricó diversos modelos. En rigor esta compatibilidad debe significar que el
módem acepta por lo menos los comandos del primer modelo Smartmodem 300 de
Hayes.

Comunicación entre módems

Recuerde que un módem es un dispositivo de comunicaciones que actúa como pasarela
entre un chip UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) y la línea telefónica.
La comunicación en el interior del módem es serial, y al llegar a la UART es transformada
a un formato paralelo compatible con el bus del sistema (las comunicaciones serie se han
dibujado con flechas horizontales en azul, y las paralelo con flechas verticales en rojo).

Figura 3.25 Comunicación entre módems

Para mayor claridad, en la figura 3.25 se ha representado la UART separada de la
computadora (PC). En realidad puede estar incluida en el chipset de la tarjeta madre; en una
tarjeta independiente, o en el propio módem (caso de ser interno). El recuadro PC
simboliza el bus paralelo de la tarjeta madres.

Cada tramo de la comunicación tiene sus propias características:

PC-UART: Es una comunicación paralela digital; podemos suponer que los caracteres son
de 8 bits. Esta comunicación se realiza a la velocidad del bus de la computadora; puesto
que en cada ciclo se transmite un byte, la velocidad en bytes por segundo (Bps) se
corresponde con la velocidad de reloj del bus.

UART-Módem: La UART tiene dos caras: Por un lado dispone de una comunicación
paralela síncrona con el bus de la computadora. Por el lado del módem esta comunicación
es serie y generalmente asíncrona (precisamente una de las funciones de la UART es esta
conversión serie paralelo). Es interesante observar que la UART recibe del bus un
conjunto de 8 bits por carácter, pero la comunicación con el módem se realiza según un
diseño de tramas ("Frames") normalizadas. Por ejemplo: una transmisión 8N1 supone una
trama de 10 bits compuesta de un bit de inicio, 8 bits de datos y un bit de parada (no existe


bit de paridad). Esta velocidad depende del chip integrado en la UART, son frecuentes
velocidades desde 4,800 hasta 115,200 bits por segundo (bps).

Módem-Módem: Este tramo representa la red telefónica. En su interior la comunicación
utiliza señales analógicas (tonos) en formato serie (generalmente asíncrona) según un
diseño de una trama ("Frame") normalizada. Hemos visto que una transmisión 8N1 supone
una trama de 10 bits compuesta de un bit de inicio, 8 bits de datos y un bit de parada, con lo
que una conexión modem a modem operando a 2400 bps transporta en realidad 1920 bits
de datos por segundo, el resto son "Housekeeping bits". Además de esto, si el módem
utiliza compresión de datos es más que posible que no exista una correspondencia 1:1 entre
los bytes recibidos de la UART y las tramas enviadas a la línea telefónica.

La velocidad dependerá de las características del enlace telefónico y de los módems
involucrados. Son frecuentes velocidades desde 300 a 56 Kbps.

Tipos de módem

Existen dos tipos de módems: Internos y Externos; los instalados en tarjetas PC-Card
(PCMCIA), utilizados principalmente en sistemas portátiles, pueden considerarse internos,
ya que cuentan con su propia UART y se conectan directamente a una extensión del bus.
En las figura 3.26 se muestran los esquemas de bloque de ambos tipos.

Figura 3.26 Diagramas de bloques de módems interno y externo

Los módems internos se montan en una tarjeta o están integrados en la propia tarjeta madre;
esto último es lo normal en portátiles y en tarjetas madre modernas; su alimentación se
realiza a través de las líneas de corriente del bus. Los módems externos tienen su fuente de
alimentación independiente, y se conectan directamente con una salida de puerto serie de la
computadora. Como puede verse, la diferencia básica entre ambos tipos es que los primeros
tienen su propia UART que se encarga de las comunicaciones serie. Los módems externos
utilizan una UART instalada en la PC con la que se comunican mediante el conector del
puerto serie (generalmente un DB9 o un DB25) utilizando el protocolo RS-232.

Cualquiera que sea el tipo de módem utilizado, las señales exteriores se reciben en un
conector RJ-11, desde el que pasan a la interfaz, que tiene la misión de aislar y adaptar las


señales telefónicas a los niveles de la electrónica interna. La actuación está gobernada por
un controlador, que se encarga de establecer las características de la comunicación y de
conmutar entre el estado de control y el de comunicación.

El controlador está apoyado por cierta cantidad de memoria no volátil, NVRAM (Not
Volatile Ramdom Access Memory), en la que se guarda la configuración por defecto y
otros datos en lo que podríamos llamar la BIOS del módem.

Normas telefónicas para el funcionamient o de los módems

Los módems, al igual que cualquier dispositivo que pueda conectarse a la red telefónica,
debe ajustarse a las normas establecidas por la compañía prestataria del servicio. Además,
para que la comunicación sea posible una vez conseguido el acceso, deben compartir un
protocolo de comunicación.

Normas Bell

Las comunicaciones entre computadoras se desarrollaron principalmente en Estados Unidos
de América, donde la compañía que mantuvo durante mucho tiempo el monopolio del
servicio telefónico fue la Bell Telephone Co. Debido a las leyes anti-monopolio fue
dividida en 1984; quedando una compañía principal AT&T y otras siete operadoras
regionales, pero en su tiempo de esplendor estableció normas que marcaron la pauta de las
comunicaciones. Hoy son obsoletas, pero todavía se utilizan normas "compatibles Bell", de
las que dos son las más importantes:

· Bell 103: La primera norma para comunicaciones por módem; funcionaba a 300
baudios con un sistema de modulación FSK ("Frequency Shift Keying"). Debido al
método de codificación empleado es el único modo en el que coinciden la velocidad
en Baudios con la de transmisión de datos.
· Bell 212A: La segunda norma para comunicaciones por módem; funcionaba a 600
baudios con un sistema de modulación PSK ("Phase Shift Keying"), lo que le
permite transportar 1,200 bps.

Aunque obsoletos, ambas normas, B103 y B212, han quedado como un común
denominador de conexión para módems de todas clases; son los protocolos elegidos cuando
fallan todas las demás alternativas de conexión, por lo que están incluidos en todos los
módems actuales.

Normas CCITT

A medida que las comunicaciones internacionales (telefráficas y telefónicas) fueron
adquiriendo importancia, las operadoras debieron homogenizar sus normas, por lo que se
creó al efecto el CCITT ("Comite Consultatif International de Telegraphie et de
Telephonie"), el cúal se convirtió posteriormente en la ITU ("International
Telecommunications Union"). La ITU/CCITT ha dictado decenas de normas que son
válidas en todo el mundo, incluyendo los Estados Unidos de América. Estas normas se


identifican por la letra V seguida de un punto y un número, por ejemplo V.32, y se refieren
virtualmente a todos los aspectos de las comunicaciones telefónicas, incluyendo las de
módem.

Normas MNP

A mediados de los años 80 se establecieron una serie de normas conocidas como MNP
("Microcom Networking Protocol"). Están pensadas para las comunicaciones entre
módems y otros dispositivos de comunicación (por ejemplo Faxes), centrándose en lo
relativo a corrección de errores y compresión de datos. En los demás aspectos de la
comunicación se apoyan en las normas ITU/CCITT.

Las técnicas de corrección de errores empleadas son adaptaciones de las ya utilizadas
anteriormente en programas de comunicación tipo Procom, Blast, Xmodem, Zmodem, etc,
denominados sin errores ("Error free"). En las que se envían una serie de paquetes de
datos de longitud fija, antes de enviar una petición de reconocimiento ("Acknowledge").

En caso que el receptor haya detectado algún error en la recepción, se reenvían de nuevo
los paquetes erróneos. Esta técnica se complementa con otras de negociación de la
velocidad de transmisión en función de la calidad de la línea. En estos casos se intenta
encontrar el punto óptimo entre el aumento de velocidad de transmisión y el
correspondiente incremento de la tasa de errores (con la consiguiente necesidad de
repetición de paquetes) para una línea de calidad determinada.

Nota: En las técnicas de transmisión "Error free", es importante distinguir entre la
velocidad de transmisión y la velocidad neta de intercambio de datos, ya que una alta
velocidad de transmisión puede conducir a una velocidad neta nula si la línea es
suficientemente ruidosa como para tener que reenviar constantemente los datos.
Estas normas se componen de 9 clases señaladas por números y organizadas
jerárquicamente en niveles, de forma que una clase n engloba las anteriores. Por ejemplo,
un dispositivo que cumpla la norma MNP clase 3 garantiza el cumplimiento de las clases 2
y 1.

Ejemplo:

Los datos siguientes se refieren a las especificaciones técnicas de un módem PC CARD de
3Com/U.S. Robotics.

Normas de Módem Normas de Fax Protocolos


Hayes AT command set ITU-T V.17 Error Correction/Data Compression
Bell 103 ITU-T V.21 Channel 2 ITU-T V.42
Bell 212A ITU-T V.27ter ITU-T V.42bis
ITU-T V.21 ITU-T V.29 MNP levels 2-5
ITU-T V.23 ITU-T Group III
ITU-T V.22 EIA Class I
ITU-T V.22bis EIA Class 2.0
ITU-T V.300
ITU-T V.32bis
ITU-T V.17
V.FC
V.34+
x2 (a 3Com 56K* protocol)

Los protocolos de transmisión son utilizados para coordinar el proceso de envío y recepción
de datos y también influyen decisivamente en las velocidades que se pueden alcanzar. De
manera similar, la normalización de protocolos y métodos de conexión permiten la
comunicación entre módems de diversas marcas y modelos.
Ambos módems en los extremos del circuito de comunicación deben de soportar cuando
menos el mismo protocolo que se utiliza durante la comunicación.

Normas V

Normas bps Fecha Descripción
V.17 14.400 Para transmisiones Fax a través de la línea telefónica
V.21 300 Transmisión de datos por líneas telefónicas
V.22 1.200 Transmisión de datos por líneas telefónicas y líneas
dedicadas
V.22bis 2.400 1984 Transmisión de datos por líneas telefónicas dedicadas
V.23 600/1.200 Transmisión de datos por líneas telefónicas y
dedicadas.
V.25 Norma para llamada y contestación automática.
V.26 2.400 Transmisión de datos por líneas dedicadas.
V.26bis 1.200/2.400 Transmisión de datos por líneas telefónicas
V.26ter 2.400 Transmisión de datos por línea telefónica y dedicada
V.27 4.800 Transmisión de datos por línea dedicada.
V.27bis 2,400/4,800 Transmisión de datos por línea dedicada.
V.27ter 2,400/4,800 Transmisión de datos por línea telefónica.
V.29 9.600 Transmisión de datos por línea dedicada.
V.32 9.600 1984 Transmisión de datos por línea telefónica.
V.32bis 14.400 1991 Transmisión de datos por línea telefónica utilizando
comunicación síncrona
V.32ter 19.200 1993 Se comunicará sólo con otro V.32ter.
V.33 14.400 1993 Transmisión de datos por línea dedicada.
V.34 28.800 1994 Transmisión de datos por línea telefónica con la


posibilidad de bajar la velocidad cuando haya
problemas con la línea
V.35 48.000 Transmisión de datos por línea dedicada
V.42 57.600 1995 Compatible con versiones de V.módems anteriores.
Norma con corrección de errores en líneas ruidosas
V.42bis 56.600 Comprensión de datos 4:1 para transferencias de alta
velocidad
V.90 56.600 1998 Norma de módem a 56K; resolvió la competencia para
las normas entre las U.S. Robotics X2 y Rockwell K56
Flex.

Otras normas utilizadas no muy comunes son:

· PEP (Protocolo de Ensamble Paquetizado, Packetized Ensemble Protocol 1985):
18kbps (máximo).
· Hayes Express 96: 9.6kbps (Hayes 1987)
· HST: 9.6kbps (US Robotics 1986)
· V.32 terbo: 19.2kbps (AT$amp;T 1993)
· V.FastClass: 28.8kbps (Rockwell 1993)
· X2 :57.3kbps (US Robotics 1997)
· K56: Flex 57.3kbps (Rockwell 1997)
· Bell 103 300 bps; frequency shift keying = FSK (1962)
· V.21 300 bps; frequency shift keying (utiliza una frecuencia distinta al Bell 103)
(1964)
· V.23 1200/75 bps and 600/75 bps asimétrico; 75 bps es el canal inverso, frequency
shift keying = FSK (1964)
· Bell 212A 1200 bps; quadrature differential phase shift keying = QDPSK = DPSK
· V.22 1200 bps; fallback to 600 bps ; QDPSK = DPSK (1980) V.22bis 2400 bps;
QAM (1984) V.32 9600 bps; QAM (1984 pero no fue utilizado ampliamente sino
hasta años después)
· V.32bis 14400 bps; QAM (1991)
· QAM= Quadrature Amplitude Modulation. La palabra "Quadrature" es la versión
corta para "quadrature differential phase shift keying" =QDPSK
· El PEP utilizaba tanto ancho de banda como fuera posible separando el espectro
hasta en 512 sub-bandas. Fue soportado por el Pathfinder de Ven-Tel y el
Trailblazer de Telebits.

Compresión y corrección de errores en datos

Las normas MNP 2, 3 y 4 soportan corrección de error. El MNP 5 soporta compresión. Los
módems más evolucionados utilizan V42 que soporta la corrección de errores y V42bis que
soporta compresión. Algunos módems soportan MNP y V42.


Velocidades

La velocidad de transmisión de datos en los módems se mide en bits por segundo ó bps y/o
baudios por segundo, ambos con la "b" minúscula.
La mayoría de las personas confunden baudios con bits, bajo el entendido que son lo
mismo. Sin embargo los baudios hacen referencia a la velocidad de modulación a la cual se
trasmiten los datos sobre la línea telefónica. Proviene de del nombre francés de Jean
Maurice Emile Baudot. En un principió los baudios eran igual a la velocidad de transmisión
de los módems. Un módem de 300 baudios enviaba y recibía 300 bits por segundo.
Eventualmente se descubrieron formas de comprimir y codificar los datos logrando que en
cada estado de modulación (baudio) se puedan insertar mas de un bit de datos. Esto hace
que los bits por segundo son mayores en cantidad que los baudios por segundo. Por
ejemplo un módem que modula a 56,000 baudios puede enviar datos a 115,200 bits por
segundo.
Antes de la norma V.32, a 9,600 bps, los módems típicamente manejaban velocidades de
300 a 2,400 bps. Algunos muy rápidos podían alcanzar tasas de hasta 19.2 Kbps, utilizando
protocolos no normalizados que requerían de la utilización de módems específicos que
soportaran el protocolo específico, lo que habitualmente obligaba a que fueran de la misma
marca.
Antes de la norma V.42, que soporta corrección de errores, y el v.42bis de 1990 que soporta
la compresión de datos, las normas MNP son utilizadas para corrección de errores y
compresión de datos.
Una norma con corrección de errores y compresión de datos X.PC fue utilizado en algunas
redes comerciales de datos. La compresión y corrección de errores estuvo disponible en
algunos módems de 2,400 bps.
De 1960 a 1980 la mayoría de los módems únicamente alcanzaban velocidades de hasta
300bps, o 0.3Kbps, y siguen siendo útiles para algunas aplicaciones aún cuando los
modelos recientes soportan hasta 115 Kbps.

Auto ajuste de velocidad (autobauding)

Este término tiene varios significados. En general significa que la velocidad módem-
módem se ajusta automáticamente, aunque también se refiere al ajuste automático de la
velocidad módem-puerto serial, para el caso de los módems externos.

Velocidad Módem-módem

Los módems modernos negocian la velocidad de conexión y el protocolo módem-módem
durante el proceso de interconexión y usualmente se conectan a la máxima velocidad
posible. Si uno de los lados no puede negociar el otro acepta la velocidad y protocolo
disponible en el extremo con configuración fija, a menos que se trate de una velocidad o de
algún protocolo no soportado. Durante la negociación, la mayoría de los módems inician en
una velocidad baja para poder conectarse al otro, lo que se le llama "caída" (fallback) dado
que un módem cae a una velocidad menor a la máxima, aunque en realidad nunca inicia a
su máxima velocidad, y se encuentra en un modo de autoajuste de velocidad o modo
automático.


En algunas ocasiones la caída también sucede cuando ambos módems reducen su velocidad
debido a ruido en la línea o algún otro tipo de contaminación del medio. Usualmente el
registro S37 de los módems es el que ajusta la habilitación o deshabilitación del autoajuste
de velocidad.
Debido a que los módems funcionan sobre velocidades y protocolos idénticos en ambos
extremos del canal de comunicación, y algunos módems antiguos no soportan el ajuste
automático, o tienen una sola velocidad, es muy probable que en condiciones específicas no
se logre una conexión utilizando módems viejos en ambos extremos.
En el pasado, aún cuando existía el autoajuste de velocidad, existían pocas alternativas
normalizadas, por lo cual los sitios y servicios de acceso telefónico regularmente contaban
con grupos de líneas telefónicas que cumplían con ciertos normas, las cuales deberían de
utilizar igualmente ciertos usuarios que contaran con un módem que requiriera de estas.
Eventualmente, con la utilización de normas, la necesidad de ofrecer servicios de acceso
telefónico agrupados según las características de los módems fueron quedando atrás.

Velocidad Módem-Puerto Serial

Para los módems de baja velocidad, en general menor a 9,600 bps, la velocidad del módem
al puerto serial debía de ser la misma que la de módem a módem. Esto se debía a que el
flujo de datos era directo a través del módem sin la utilización de buffer de memoria para el
almacenamiento previo de bytes dentro del módem, forzando que la velocidad de
transmisión entre el puerto serial y el módem sea la misma entre los módems.
Un razonamiento erróneo es suponer que una mayor velocidad del puerto serial soportaría
una conexión telefónica de menor ancho de banda; sin embargo, esto únicamente funciona
para la recepción, debido a que el puerto está preparado para recibir una mayor cantidad de
datos. Esto no funciona para la transmisión, en la cual el módem no puede transmitir a una
velocidad mayor a la que el módem en el otro extremo recibe, provocando la pérdida de
información por la falta de buffer de recepción.

Estabilización de velocidad

Si el módem tenía sólo una velocidad módem a módem, o estaba configurado para operar a
una velocidad preestablecida, podía no representar un problema ya que únicamente se
configura el puerto de la computadora a esta velocidad. Aún cuando el módem puede tener
varias velocidades que pueden ser establecidas por la negociación con el otro módem no
hay problema en ajustar correctamente la velocidad del puerto serial

Los módems que regularmente usamos en nuestras computadoras se denominan módem
asíncronos. Cada dato se arma en una cadena de bits, (un byte) y estos bytes están
separados entre si por un bit especial. Un bit de inicio y otro de parada. También en este
envío se coloca un bit mas de control de errores, se llama bit de paridad. El módem que
recibe la comunicación recibe también, en un momento establecido un bit de paridad, esta
comprobación se llama comprobación de paridad. Los bits enviados tienen que coincidir
con los bits recibidos.


Breve descripción de la norma V.90

La tecnología V.90 son las últimas normas con respecto a los procedimientos técnicos que
realiza el módem al enviar y recibir datos. Es una unión o un rejunte de las dos ultimas
tecnologías mas usadas, X2 y Kflex.
La tecnología V.90 realiza nuevos procesos para determinar el ruido en la línea telefónica,
pudiendo dar con mayor precisión la cantidad de este. Con este dato tan exacto e importante
los módem pueden encontrar la mejor relación ruido/datos, aprovechando más ancho de
banda, realizando conexiones más eficaces y permitiendo cambios en esta, o de mantener la
comunicación estable, si la línea así se mantiene y no se produce ninguna alteración.

El estado de las comunicaciones por módem hasta ahora era el siguiente: el dato se crea en
la maquina nuestra en forma digital, el módem la modula analógicamente, la mete en el
cable y la manda, cuando la señal llega hasta la central de teléfonos (de nuestra compañía
telefónica) mas cercana a nuestro domicilio, se invierte la modulación (demodula) y se
convierte a digital, pasa por todo su sistema de comunicaciones de forma digital, llega
hasta la central mas cercana al domicilio del servidor, la vuelve a modular y la mete en el
cable de forma analógica hasta que llega hasta el módem servidor donde se vuelve a
demodular, convirtiendo la señal en digital, manejable así por la computadora. La última
tecnología que hace esto se llama V.34

Pero, la tecnología V.90, toma en cuenta que el servidor se encuentra conectado a la línea
telefónica digitalmente por ISDN, DS0 o E1, por ejemplo, cosa que no hacían las
tecnologías anteriores.
Esto es muy simple (vuelvo a explicar el trabajo que hacen los datos) cuando realizamos
una conexión telefónica con un servidor de Internet, la señal de datos, debe ser convertida
en analógica por nuestro módem, pasar por la línea hasta la central de telefónica más
cercana a nuestro domicilio, aquí, la señal se vuelve a convertir en digital ya que ellos las
comunicaciones las tienen digitalizadas, hasta la central mas cercana al domicilio del
servidor de Internet, donde se vuelve a hacer analógica y meter en el cable hasta el módem
del servidor, donde nuevamente se hace digital.

Todo este trabajo supone tiempo, pérdidas de datos, perdidas de velocidad y otras aspectos,
como el ruido de cuantificación. La tecnología V.90 realiza una conexión con el módem del
servidor, suponiendo que el servidor tiene un módem sincrónico conectado a una línea
digital de red ISDN, DS0 o E1, por lo que se encuentra conectado con la central de
teléfonos de forma digital, entonces la cantidad de veces que los datos se modulan y
demodulan es mucho menor, con la notable baja de la perdida de datos y velocidad por este
trabajo. El módem nuestro modula, pone la señal analógica en el cable, llega a la central
mas cerca de nuestro domicilio, se demodula a digital, así llega hasta el servidor. Una sola
modulación, en vez dos. Por otro lado el módem del servidor envía el dato digitalmente
sabiendo también que solo tendrá una sola conversión cundo llegue hasta la central mas
cercana al domicilio del usuario. Al no haber existido ninguna conversión previa, el trabajo
es menor, las causas de ruidos y otros aspectos son menores, por ende se gana velocidad y
calidad de información.


Los módem V.90 funcionan como tal, si y solo si, hay en el camino de casa al servidor solo
una conversión, si esto no fuera así (ya sea por las centrales de teléfono o por el servidor)
seguirá utilizando V.34, donde se tiene en cuenta mas de una conversión a lo largo del
camino de los datos.

También son asimétricos siempre y solo descargan con protocolo V.90 cuando del otro lado
la descarga un servidor con este protocolo, o sea que solo se baja información a 56k con
tecnología V.90. El envío de datos seguirá siendo de 33.6 kbps. Recuerde él limite de datos
para las líneas telefónicas: 64 kbps, así que ambos juntos no deben superar este valor,
pudiendo el módem asignar el ancho de banda. Si aumenta el de recibo de datos, disminuye
el envío.

3.4 Multiplexación (Muchas señales en una)
Siempre que la capacidad de transmisión de un medio que enlaza dos dispositivos sea mayor
que las necesidades de transmisión de los dispositivos, el enlace se puede compartir, de
forma similar a como una gran tubería de agua puede llevar agua al mismo tiempo a varias
casas separadas. La multiplexación es el conjunto de técnicas que permite la transmisión
simultánea de múltiples señales a través de un único enlace de datos.
A medida que se incrementa el uso de los datos y las telecomunicaciones, se incrementa
también el tráfico. Se puede hacer frente a este incremento añadiendo líneas individuales cada
vez que se necesita un canal nuevo o se pueden instalar enlaces de más capacidad y usarlos
para transportar múltiples señales. Como se menicionará en el Capítulo 4, la tecnología actual
incluye medios de gran ancho de banda, como el cable coaxial, la fibra óptica y las microondas
terrestres y vía satélite. Cualquiera de estos tiene una capacidad que sobrepasa con mucho las
necesidades medias para transmitir una señal. Si la capacidad de transmisión del enlace es
mayor que las necesidades de transmisión de los dispositivos conectados a él, la capacidad
sobrante se malgasta. Un sistema eficiente maximiza la utilización de todas las facilidades.
Además, la cara tecnología utilizada a menudo se hace rentable sólo cuando se comparten los
enlaces.

Figura 3.27 Multiplexación frente a no multiplexación


La figura 3.27 muestra dos posibles formas de enlazar cuatro pares de dispositivos. En la
figura 3.27a, cada par tiene su propio enlace. Si no se utiliza la capacidad completa de cada
enlace, se está malgastando una porción de esta capacidad. En la figura 3.27b, las
transmisiones entre los pares están multiplexados; los mismos cuatro pares comparten la
capacidad de un único enlace.

En un sistema multiplexado, n dispositivos comparten la capacidad de un enlace. La figura
3.27b muestra el formato básico de un sistema multiplexado. Los cuatro dispositivos de la
izquierda envían sus flujos de transmisión a un multiplexor (MUX), que los combina en un
único flujo (muchos a uno). El extremo receptor, el flujo se introduce en un demultiplexor
(DEMUX), que separa el flujo en sus transmisiones componentes (uno a muchos) y los
dirige a sus correspondientes dispositivos receptores.

En la figura 3.27b la palabra camino se refiere al enlace físico. La palabra canal se refiere
a una porción de camino que lleva una transmisión entre un determinado par de
dispositivos. Un camino puede tener muchos (n) canales.

Figura 3.28 Clases de Multiplexación

Las señales se multiplexan usando tres técnicas básicas: Multiplexación por división en
frecuencia (FDM), Multiplexación por división en el tiempo (TDM) y Multiplexación por
división de onda (WDM). TDM se subdivide a su vez en TDM síncrono (habitualmente
denominado solamente TDM) y TDM asincrono, también denominado TDM estadístico,
estático o concentrador. Existe un cuarto método de multiplexación utlizado principalmente
en comunicaciones inalámbricas que se llama: Multiplexación por división de código
(CDM) (Figura 3.28).

3.4.1 Multiplexación por división de frecuencias (un esquema analógico) (FDM)
La multiplexación por división en frecuencia (FDM, Frequency División Multiplexing)
es una técnica analógica que se puede aplicar cuando el ancho de banda de un enlace es
mayor que los anchos de banda combinados de las señales a transmitir. En FDM las señales
generadas por cada dispositivo emisor se modulan usando distintas frecuencias portadoras.
A continuación, estas señales moduladas se combinan en una única señal compuesta que
será transportada por el enlace. Las frecuencias portadoras están separadas por un ancho de
banda suficiente como para acomodar la señal modulada. Estos rangos del ancho de banda
son los canales a través de los que viajan las distintas señales. Los canales deben estar


separados por tiras de anchos de banda sin usar (bandas de guarda) para prevenir que las
señales se solapen. Además, las frecuencias portadoras no deben interferir con las
frecuencias de datos originales. Un fallo en el cumplimiento de cualquiera de estas
condiciones puede dar como resultado la no recuperabilidad de las señales originales.

Figura 3.29 Multiplexación por división de frecuencia (FDM)

La figura 3.29 muestra una visión conceptual de FDM. En esta ilustración, el camino de
transmisión se divide en tres partes, cada uno de ellos representando un canal que lleva una
transmisión. Como analogía, imagine un punto donde se juntan tres calles estrechas para
formar una autopista de tres carriles. Cada una de estas calles se corresponde a un carril de
la autopista. Cada coche entrando en la autopista desde una de las calles sigue teniendo su
propio carril y puede viajar sin interferir con los coches en los otros carriles.
Recuerde que aunque la figura 3.29 muestra el camino como si tuviera una división
espacial en canales separados, las divisiones reales de canales se consiguen mediante la
frecuencia, no mediante la separación espacial.

El proceso FDM

Figura 3.30 FDM en el dominio del tiempo

La figura 3.30 es una ilustración conceptual en el dominio del tiempo del proceso de
multiplexación. La FDM es un proceso analógico y se muestra en la figura usando


telefonos como dispositivos de entrada y salida. Cada teléfono genera una señal con un
rango de frecuencia similar. Dentro del multiplexor, estas señales similares se modulan
sobre distintas frecuencias portadoras (/., f2 y /3). Las señales moduladas resultantes se
combinan después en una única señal compuesta que se envía sobre un enlace que tiene
ancho de banda suficiente para acomodarlas.

Figura 3.31 FDM en el dominio de la frecuencia

La figura 3.31 es una ilustración en el dominio de la frecuencia del mismo concepto.
(Observe que los ejes horizontales de la figura denotan frecuencia, no tiempo. Las tres
frecuencias portadoras existen al mismo tiempo en el ancho de banda.) En FDM, las señales
se modulan sobre frecuencias portadoras distintas (fv f2 y /3) usando modulación AM o FM.
Como recordará del capitulo 2, modular una señal sobre otra da como resultado un ancho
de banda de al menos dos veces la original. En esta ilustración, el ancho de banda de la
señal compuesta resultante es más de tres veces el ancho de banda de cada señal de entrada:
tres veces el ancho de banda para acomodar los canales necesarios, más el ancho de banda
extra para permitir las bandas de guarda necesarias.

Figura 3.32 Demultiplexación FDM el dominio del tiempo


Demultiplexación

El demultiplexor usa una serie de filtros para descomponer la señal multiplexada en las
señales componentes que la constituyen. Las señales individuales se pasan después a un
demodulador que las separa de sus portadoras y las pasa a los dispositivos receptores que las
esperan. La figura 3.32 es una ilustración en el dominio del tiempo de la multiplexación
FDM, usando de nuevo tres teléfonos como dispositivos de comunicación. El mismo ejemplo
en el dominio de frecuencia se puede ver en la figura 3.33.

Figura 3.33 Demultiplexación FDM el dominio de la frecuencia

3.4.2 Multiplexación por división de tiempo (un esquema digital) (TDM Y STDM)

La multiplexación por división del tiempo (TDM, Time División Multiplexing) es un
proceso digital que se puede aplicar cuando la capacidad de la tasa de datos de la
transmisión es mayor que la tasa de datos requerida por los dispositivos emisores y
receptores. En este caso, múltiples transmisiones pueden ocupar un único enlace
subdividiéndole y entrelazando las porciones.

Figura 3.34 Multiplexación por división de frecuencia (FDM)

Capítulo 3 técnicas de transmisión, multiplexación y conmutación

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