TÉCNICAS DE
INTRODUCCIÓN
En el mundo actual existen muchas formas distintas de comunicación por medios electrónicos, tenemos las comunicaciones por redes de satélites, por redes telefónicas, por redes digitales, entre otras más; la lista de formas de comunicación actuales es bastante larga y es comprensible, la transmisión de información masiva se ha vuelto en un suceso del día a día del humano moderno; y todo esto se debe a que se ha facilitado las forma de establecer una conexión entre los dispositivos de las personas sin requerir una conexión visible como en los casos de los clásicos teléfonos de pared
Pero ¿Cómo es posible conectar a tantas personas a la vez con tanta facilidad?; es fácil asumir que es un proceso sencillo, debido a que, desde el punto de vista del usuario común, no hay un elemento físico que ayude a visualizar la complejidad detrás de los procedimientos requeridos para la conexión simultanea de varias personas. Pero la realidad es que es un tema muy investigado, incluso en la actualidad, dentro de la rama de las telecomunicaciones.
Por sus características, en la comunicación por dispositivos electrónicos, en canal que se encarga de enlazar dispositivos no puede ser dividido en varios canales con facilidad, es decir; por su naturaleza, los enlaces de estas foras de comunicación siempre serán una línea que no se puede bifurcar. Pero con el paso de los años se han logrado
generar tecnologías que permiten a varios usuarios aprovecharse de un solo enlace con facilidad.
Estas tecnologías son denominadas “Técnicas de acceso múltiple” y es gracias a ellas que al instalas una sola torre de comunicaciones, varios usuarios pueden conectarse a la web. Y es, en consideración a esto, que presentare en el desarrollo, información sobre que son estas técnicas y cuales son los tres tipos de técnicas mas usadas en el día a día de las personas; aunque, antes, será necesario introducir una serie de conceptos preliminares para que el lector pueda entender claramente los explicado durante el desarrollo de este libro; dichos conceptos son, a nivel general, 2, la comunicación digital y el modelo cliente-servidor.
CONCEPTOS BÁSICOS
La comunicación digital
La comunicación digital es un término que se utiliza para referirse a la forma de comunicación cuyos elementos son dispositivos (como teléfonos y computadores) y/u objetos electrónicos; y si bien, al igual que en las formas de comunicación comunes, como cuando 2 personas hablan, en la comunicación digital participan un emisor que genera y envía un mensaje, un receptor que debe recibir el mensaje, un mensaje que representa información, un canal que hace de vía para transmitir el mensaje y unos códigos que son básicos para que el emisor y el receptor se puedan comunicar adecuadamente.
Lo que diferencia a la comunicación digital de las formas de comunicación mas comunes, es la forma en la que se presentan sus respectivos elementos, pasando de ser 2 personas charlando, a 2 dispositivos compartiendo datos, para entenderlo mejor, se ahondara más en cada elemento:
El emisor: Son dispositivos que generan datos o que poseen datos generados y los envían. Por ejemplo, un teléfono móvil que realiza
una llamada envía los datos de que se esta realizando una llamada al teléfono.
El receptor: Son dispositivos que son reciben los datos enviados
Por ejemplo, un teléfono que recibe una llamada recibe los datos de que se está realizando una llamada.
El mensaje: Es aquella acumulación de datos (la forma digital de información) que se envían por el canal seleccionado, los datos pueden tomar varias formas, como textos, imágenes, videos o audios. Por ejemplo, una forma de dato son los textos que se envían y reciben en un chat de WhatsApp
El canal: Es aquel dispositivo (módems, antenas, etc.) y/u objeto (cable coaxial, cable de fibra óptica, etc.) que conectan al emisor y al receptor, haciendo como vía para la transmisión de datos. En la actualidad, varios canales se presentan en forma de señales que poseen ciertas frecuencias definidas.
Dentro del tema de los canales, otros conceptos que hay que presentar el ancho de banda, que es una forma de medir la velocidad a la cual se transmiten los datos por un canal
El código: El código es una agrupación de reglamentos que deben seguir los dispositivos de emisión y recepción para poder realizar una comunicación apropiada.
Existen muchos casos de comunicación digital en el día a día, como el caso ya mencionado de la llamada de teléfonos, pero entre estos, la mayoría sigue un modelo conocido como el “Modelo cliente-servidor”
Modelo cliente-servidor
El modelo cliente-servidor es una de las arquitecturas más comunes utilizadas en telecomunicaciones para construir redes de dispositivos, es decir, que a la hora de construir un sistema o situación donde 2 o más dispositivos deberán interactuar entre si (para lo cual deberán enlazarse y formar una red), se utiliza la arquitectura del modelo clienteservidor para generar el código que permitirá una comunicación estable dentro de la red generada.
Un ejemplo de una red de dispositivos es cuando se realiza una llamada telefónica, para realizarla, por lo menos 2 teléfonos deben enlazarse para transmitir los datos (que en este caso son de audio) de la llamada y permitir la comunicación; en esta situación, el modelo cliente-servidor establece códigos entre los 2 teléfonos para mediar la transferencia de datos. Se establecen varios códigos en la implementación de este modelo, pero 5 de estos se destacan por su relevancia:
Se genera el rol del “cliente”, que es un dispositivo que pide a uno o varios servidores, la transferencia de datos específicos; un ejemplo de un dispositivo cumpliendo este papel es cuando un usuario abre una página en línea en su ordenador, para ello, el ordenador pide al servidor que le envíe los datos de la pagina para cargarla en la pantalla
Se genera el rol del “servidor”, que es un dispositivo que almacena (o puede acceder al almacenamiento de…) una serie de datos, de
los cuales, transfiere una copia de los pedidos por el o los clientes. Un ejemplo de un dispositivo cumpliendo este papel es un ordenador que almacena una serie de datos de páginas web, al buscar acceder a una de estas páginas, los clientes se conectan a dicho ordenador a través de internet y le piden la transferencia de una copia de los datos de la página deseada.
Cada dispositivo puede alternar los roles de cliente y servidor en cualquier momento
En la arquitectura del modelo cliente-servidor puede haber varios dispositivos cumpliendo como clientes y como servidores a la vez; aunque, lo común, es que exista un solo servidor y uno o más clientes.
En la arquitectura de este modelo debe existir al menos un cliente y un servidor que estén enlazados por un canal
Una vez explicados estos conceptos, se procede a desarrollar el tema principal.
LAS TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLE
Las técnicas de acceso múltiple son una serie de tecnologías y protocolos (una serie de software que permiten y facilitan la comunicación entre dispositivos) utilizados en telecomunicaciones para permitir que varios clientes puedan comunicarse simultáneamente con un servidor a través de un mismo canal, el cual, generalmente se representa en forma de una señal.
Por ejemplo, las torres de celular se enlazan de forma inalámbrica con varios teléfonos a la vez usando señales, y a través de ellas, se logra establecer un enlace entre varios clientes y un solo servidor Hay que agregar que, si bien, estas torres son propiamente parte del canal que enlaza a los clientes y al servidor, se pueden visualizar como un servidor dentro de la red (aunque no almacena los datos pedidos, si es aquel que se encarga de enviarlos a los clientes, permitiendo dicha interpretación) si solo se toma en cuenta a la torre y los dispositivos que hacen de clientes
En resumen, las técnicas de acceso múltiple son tecnologías y protocolos que sirven para enlazar a varios clientes con un servidor por un mismo canal, y dicho objetivo es tan general en concepto, que estas técnicas se han dividido en tipos o metodologías, donde cada uno sigue una idea distinta para obtener un mismo resultado; la lista de tipos de técnicas es longeva, por ello, se desarrollaran las 3 más conocidas y utilizadas en el mundo:
Las técnicas de Acceso Múltiple por División de Frecuencia o
Frequency Division Multiple Access (FDMA)
Las técnicas de Acceso Múltiple por División de Tiempo o Time
Division Multiple Access (TDMA)
Las técnicas de Acceso Múltiple por División de Código o Code
Division Multiple Access (CDMA).
TIPOS DE TÉCNICAS DE ACCESO MÚLTIPLE
Técnicas de FDMA
Las técnicas de FDMA permiten que varios clientes se conecten al mismo servidor separando el canal utilizado en varios canales independientes. Para explicar esto apropiadamente, se presentará un ejemplo, considerando que se usan señales como los canales para enlazar a los clientes y al servidor, la frecuencia de la señal cubre un rango definido, en este caso, de 6.6 a 18.9 kHz (kilohercios), si se toma este rango, la frecuencia se puede dividir 3 canales independientes que denominaremos:
Canal A, cuya frecuencia cubre un rango de 6.6 a 10.7 kHz
Canal B, cuya frecuencia cubre un rango de 10.7 a 14.8 kHz
Canal C, cuya frecuencia cubre un rango de 14.8 a 18.9 kHz
Una vez establecidos los canales, se le otorgara a cada cliente un canal independiente, y será a través de dicho canal, que se realizara la transferencia de datos entre el cliente y el servidor.
Ventajas y desventajas
Entre sus ventajas se destaca que:
• Las técnicas de FDMA son de las primeras técnicas de acceso múltiple que han sido creadas, es por ello por lo que estas técnicas también están bastante documentadas, esto resulta en que se posee información sobre las varias formas de implementar estas técnicas, junto a que problemas pueden ser encontrados y como resolverlos. Esto en conjunto, facilita bastante la implementación de estas técnicas.
• En lo referente a recursos, estas técnicas requieren y consumen pocos recursos en comparación a otros tipos de técnicas
• Por sus características, la transmisión de datos suele realizarse sin errores
Entre sus desventajas se destaca que:
• Al dividir el canal original en canales independientes, también se divide el ancho de banda del canal original, esto resulta en que, si el ancho del canal es normal o se divide demasiado, los canales resultantes transmitan los datos lentamente
• Considerando lo anterior, para implementar adecuadamente estas técnicas, es necesario que el canal original tenga un gran ancho de banda para poder dividirlo en suficientes canales individuales
• Por sus características, el numero de clientes que pueden usar el canal está limitado.
Usos
Este tipo de técnicas se suelen utilizar para la comunicación en redes telefónicas y la comunicación por radios; debido a que sus características son adecuadas para la transmisión de datos por radiofrecuencia.
Técnicas de TDMA
Las técnicas de TDMA permiten que varios clientes se conecten al mismo servidor separando el tiempo el cual se transmiten los datos pedidos por cada cliente, para hacer esto, se establece una medida de tiempo denominada “trama”, una vez establecido el tiempo que dura una trama, este se divide equitativamente en segmentos denominados “ranuras”; por ejemplo, digamos que se establece una trama de un segundo, esta se puede dividir en 100 ranuras de 0.06 segundos (que serían 60 milisegundos); cada ranura establece un tiempo en el cual se transmiten los datos de un cliente
En base a esta distribución, a cada cliente que se conecta al mismo canal, se le asigna una cierta cantidad de ranuras dentro de una trama, se transferirán los datos de cada cliente a través del canal, durante el tiempo acumulado de sus ranuras (el tiempo acumulado es el resultado de sumar el tiempo de todas las ranuras asignadas a un usuario), una vez terminado el tiempo, la transferencia de sus datos se cancela y se permite la transferencia de datos de otro usuario; una vez terminado el tiempo de la trama, se vuelven a transferir los datos del cliente en cuestión.
Reutilizando el ejemplo anterior, digamos que se conectan 4 clientes (que denominaremos Cliente A, Cliente B, Cliente C y Cliente D) al canal presentado, y a cada uno se le asignan 25 ranuras (lo que son 250 milisegundos acumulados por cliente); esto significa que para un
cliente cualquiera se trasmitirán los datos que requiera por el canal durante 250 milisegundos cada segundo (es decir, una vez termina el tiempo de sus ranuras, tendría que esperar 750 milisegundos para que se vuelvan a transmitir sus datos).
El truco que permite el funcionamiento de estas técnicas es que la duración de las tramas suele ser corto, lo que resulta en que los tiempos de espera para que cada cliente pueda reutilizar el tiempo acumulado de sus ranuras sean muy cortos, tanto que son prácticamente invisibles a la visión del cliente; de esta forma se genera la ilusión de que la transmisión de los datos es constante.
Ventajas y desventajas
Entre sus ventajas se destaca que:
• La distribución de las ranuras se realiza según las necesidades de cada cliente, es decir, que la distribución se basa en cuantos datos se transfieren por cliente, donde los clientes que piden la transferencia de más datos poseen más ranuras, y viceversa.
• La distribución de ranuras es dinámica, donde la cantidad de ranuras que se le asignan a cada usuario cambia contantemente al comienzo de cada trama
• Considerando las dos ventajas anteriores, la velocidad de la transmisión de datos por el canal se adapta a las necesidades de cada cliente
Entre sus desventajas se destaca que:
• Para transmitir adecuadamente los datos, se requiere una sincronización precisa en el tiempo de transmisión y recepción de datos entre el cliente y el servidor, debido a que todo el proceso depende el tiempo; sin una sincronización, la transmisión de datos puede generar errores
• Considerando lo anterior, estas técnicas tienen cierto potencial para generar transmisiones de datos erróneas
• Por sus características, estas técnicas son generalmente muy difíciles de implementar.
• Por sus características, la cantidad de clientes que se pueden conectar al mismo canal esta delimitado por el número de ranuras existentes
Usos
Este tipo de técnicas se utilizan para la transmisión de datos en telefonía móvil, mas precisamente en la de redes móviles de segunda generación (2G), en comunicaciones por satélites, comunicación por radio y la transmisión de datos de televisión digital
Técnicas de CDMA
Las técnicas de TDMA permiten que varios clientes se conecten al mismo servidor diferenciando cada uno de los datos que son transferidos, para hacer esto, asigna un “código” a cada cliente que se conecta al canal, el código es un identificador que permite diferenciar a cada usuario; igualmente, se le asignan los mismos códigos a los datos que se transmiten por el canal, de tal forma que los datos que han sido
pedidos por un cliente obtienen el código de este. De esta forma, cada dato transferido por el canal sabrá reconocer que cliente pidió su transferencia y se “dirigirá” a el para ser recibido. Es a través de este principio que se logra la transmisión de datos a varios clientes utilizando un mismo canal.
Ventajas y desventajas
Entre sus ventajas se destaca que:
• En el proceso de asignar un código a los datos, estos también se ven encriptados, de tal forma que es muy difícil que un tercero pueda visualizar que información contienen los datos durante su transferencia; y a su vez, la encriptación vuelve a los datos muy resistentes a alteraciones durante su transmisión. Es por esto por lo que se considera que estas técnicas otorgan una de las mejores protecciones de datos cuando están en el canal
• En comparación a los otros 2 tipos de técnicas antes mencionadas, las técnicas de CDMA no dividen propiamente el canal utilizado ni limitan la transmisión de datos; esto resulta en que, en lo referente a ancho de banda, estas técnicas son las que suelen aprovechar mejor el ancho de banda del canal original
Entre sus desventajas se destaca que:
• Requieren una sincronización precisa en los tiempos de transmisión de datos, para evitar que se generen errores en el proceso de comunicación.
• La implementación de este tipo de técnicas es de las más difíciles y costosas en comparación a los otros 2 tipos de técnicas presentadas.
Usos
Estas técnicas se suelen implementar en las redes telefónicas más avanzadas, la transmisión de datos por bluetooth, la transmisión de datos por Wi-Fi y las redes de comunicación satelital más avanzadas.
CONCLUSIÓN
Al final, hay que admitir lo impresionante que es el hecho de que se hayan logrado generar los tipos de técnicas de acceso múltiple, porque se podría haber generado el primer tipo de técnicas y desarrollarlas sin crear alternativas, después de todo, ya que había encontrado una forma de permitir que varios clientes accedieran a un mismo servidor, sin embargo, la infinita creatividad e intelecto humano dio origen a otras formas de obtener el resultado deseado y eso, para reste caso, es bueno. Como se habrá notado en del desarrollo del libro, hay veces donde se ha establecido que algunas características de los tipos de técnicas son mejores que otras, tal y como fue el caso de las técnicas de CDMA, donde se establecido que en comparación a las técnicas de FDMA y TDMA, la primera si permite que los usuarios aprovechen el ancho de banda
A lo que se desea llegar, es que en la diversidad de metodologías generadas en los tipos de técnicas de acceso múltiple, no solo se presentan diferentes formas de obtener un mismo resultado, sino que con el avance de la tecnología, algunas de estas metodologías demuestran características que son directamente superiores a sus antecesoras, tal y como es el caso de la técnicas de CDMA, que fueron creadas des pues que las de FDMA y TDMA; las nuevas metodologías no solo presentan una nueva forma, sino que también pueden presentar mejoras en las técnicas de acceso múltiple como concepto
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