UNIVERSIDAD FERMIN TORO VICE RECTORADO ACADEMICO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES
Transmisión de Datos RESUMEN Argenis Gil CI: 12.022.800 SAIA B UNIDAD I INTRODUCCIÓN A LA TRANSMISIÓN DE DATOS El objetivo de la transmisión de datos es la transmisión de información entre dos o más puntos. En definitiva ese ha sido el objetivo del hombre desde siempre. A medida que la técncia ha avanzado se ha podido hacer esto. Una de las formas de comunicación más antiguas son los sonidos producidos por los animales y los seres humanos mediante las cuerdas vocales. Según esto el medio de
transmisión sería el aire. Para distancias mayores entró en juego el sentido de la vista, como ejemplo de esto podemos considerar las señales luminosas (con antorchas) que utilizaban los griegos en el siglo II antes de Cristo, de esta forma eran capaces de representar las letras de su alfabeto. No obstante, tuvieron que pasar muchos siglos para que apareciesen las primeras técnicas de transmisión de información tal y como la entendemos hoy. El siguiente esquema presenta un desarrollo cronológico de los sistemas de transmisión de datos desde sus orígenes hasta el momento actual
AÑO Hecho histórico <3000 a.C Los egipcios desarrollan la escritura jeroglíficaı 800 Los árabes adoptan el sistema de representación digital de la India 1827 Georg Simon Ohm formula su ley: I=V/R 1834 Carl F. Gauss y Ernst H. Weber construyen el telégrafo electromagnético 1838ı Willian F. Cooke, Sir Charles Wheatstone y Samuel Morse construyen el primer telégrafo 1844ı Samuel Morse pone en funcionamiento la primera línea telegráfica entre Baltimore y Washington 1850 Gustav Robert Kirchhoff publica sus leyes 1858 Se instala el primer cable trasatlántico que funciona 26 días 1864 James C. Maxwell predice la radiación electromagnética 1866 Se instala el segundo cable trasatlántico 1871 Se crea la sociedad de Ingenieros en Telegrafía en Londres 1876 Alexander Graham Bell desarrolla y patenta el teléfono 1883 Thomas A.Edison descubre el flujo de electrones en el vacío: conocido como el efecto Edison 1884 Se forma el Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos (AIEE) 1885 Edward Branly el detector de onda de radio 1887 Heinrich Hertz verifica la teoría de Maxwell 1889 El Instituto de Ingenieros Eléctricos (IEE) se forma a partir de la Sociedad de Ingenieros telégrafos de Londres 1894 Oliver Lodge demuestra la comunicación sin cable para una distancia mayor a 150 yardas 1897 Guglielmo Marconi patenta un sistema de telegrafía inalámbrico 1900 Guglielmo Marconi transmite la primera señal inalámbrica trasatlántica 1904 John A. Fleming inventa el diodo de tubo de vacío 1905 Reginald Fessenden transmite voz y música por radio 1906 Lee deForest inventa el amplificador triodo de tubo de vacío 1907 La sociedad de Ingenieros Telegráficos Inalámbricos se funda en USA 1908 A.A.Campbell-Swindom publica las ideas básicas de la transmisión televisiva 1909 Se funda en USA el Instituto Inalámbrico 1912ı Se funda el Instituto de los Ingenieros de Radio en USA a partir de la sociedad de Ingenieros Telegráficos Inalámbricos y del Instituto Inalámbrico 1915 La sociedad Bell completa una línea telefónica transcontinental1920 Comienzan las transmisiones de radio comerciales 1926 J.L.Baird (Inglaterra) y C.F.Jenkins (USA) prueban la televisión 1927 Se crea en USA la Comisión Federal de Radio 1927 Harold Black desarrolla en los laboratorios Bell el primer amplificador de alimentación negativa 1928 Philo T. Farnsworth prueba el primer sistema televisivo totalmente electrónico 1931 Se inicia el servicio telex 1933 Edwin H.Armstrong inventa la frecuencia modulada (FM) 1934 La Federal Communication Commission (FCC) se crea a partir de la Comisión Federal de radio 1935 Robert A. Watson-Watt desarrolla el primer radar
1936 La British Broadcasting Corporation (BBC) comienza sus retransmisiones 1937 Alex Reeves concive la Modulación por Código de Pulsos (PCM) 1941 John V. Atanassoff inventa el ordenador en la Universidad del estado de Iowa 1941 La FCC autoriza la retransmisión televisiva en los Estados Unidos 1945ı El primer ordenador electrónico digital (ENIAC) se desarrolla en la Universidad de Pensilvania po John W. Mauchly 1947 Steve O. Rice desarrolla representaciones estadísticas para el ruído en los laboratorios Bell 1947 Walter H. Brattain, John Barden y Willian Shockley idean el transistor en los laboratorios Bell 1948 Claude E. Shannon publica su trabajo en teoría de la información 1950 La Multiplexión por División Temporal se aplica a la telefonía 1950-1960 Se desarrolla el teléfono mediante microondas 1953 La televisión a color NTSC se introduce en USA 1953 El primer cable telefónico trasatlántico entra en funcionamiento 1957 La URSS lanza el primer satélite terrestre: Sputnik I 1958 A.L.Schawlow y C.H.Townes publican los principios del láser 1960 Theodore H.Marman produce el primer laser con éxito 1961 Comienza la transmisión estereo en FM 1962 El satélite Telstar I envía señales de televisión entre USA y Europa 1963 Aparece la IEEE como unión de la IRE i de la AIEE 1963-1966 Se desarrollan códigos correctores de errores 1964 El primer teléfono ESS se pone en servicio 1965 Primer satélite comercial en funcionamiento: Early Bird 1966 K.C.Kao y G.A.Hockham publican los principios de las comunicaciones por fibra óptica 1968 Se desarrollan los primeros sistemas de televisión por cable 1971 La Corporación Intel desarrolla el primer microprocesador en un único chip: el 4004 1972 Motorola muestra el teléfono celular a la FCC 1976 Se desarrollan los primeros ordenadores personales 1980 Philips y Sony desarrollan el Compact disk 1981 Aparece en el mercado el IBM PC 1984 Apple introduce en el mercado el Macintosh 1985 Las máquinas de FAX comienzan a ser populares 1989 Motorola presenta su teléfono celular "de bolsillo" 1990-1995 Era del procesado de señal digital con microprocesadores, osciloscopios digitales, redes digitales de servicio integrado (ISDN) y televisión de alta definición (HDTV) 1995-???? Crecimiento exponencial de las comunicaciones personales y digitales así como numerosos avances tecnológicos Componentes de los sistemas de comunicación/transmisión de datos
Un sistema de comunicación de datos tiene como objetivo el transmitir información desde una fuente a un destinatario a través de una canal. El esquema básico con el que podemos representar este concepto es:
• El emisor o transmisor debe convertir la señal a un formato que sea reconocible por el canal. • El canal conecta al emisor (E) y receptor (R) y puede ser cualquier medio de transmisión (fibra óptica, cable coaxial, aire, ...). • El receptor acepta la señal del canal y la procesa para permitir que el usuario final la comprenda.
Definición de transmisión de datos Tal y como hemos presentado en el punto 1 del tema, el Hombre siempre se ha comunicado, de una forma u otra. El proceso de la comunicación ha ido creciendo y mejorando los mecanismos utilizados hasta llegar a lo que hoy conocemos y utilizamos. Toda comunicación lleva implícita la transmisión de información de un punto a otro, pasando por una serie de procesos. La ITU-T (antes CCITT) en su norma X.15, define la transmisión de datos como la acción de cursar datos, a través de un medio de telecomunicaciones, desde un lugar en que son originados hasta otro en el que son recibidos. Una de las definiciones más comunes de transmisión de datos: Parte de la transmisión de información que consiste en el movimiento de información codificada, de un punto a uno o más puntos, mediante señales eléctricas, ópticas, electrópticas o electromagnéticas.
Objetivos de la transmisión de datos Los principales objetivos que debe satisfacer un sistema de transmisión de datos son: • Reducir tiempo y esfuerzo. • Aumentar la velocidad de entrega de la información. • Reducir costos de operación. • Aumentar la capacidad de las organizaciones a un costo incremental razonable. • Aumentar la calidad y cantidad de la información.
Transmisión de datos. Detección y Control de errores *Detección de errores Cuanto mayor es la trama que se transmite, mayor es la probabilidad de que contenga algún error. Para detectar errores, se añade un código en función de los bits de la trama de forma que este código señale si se ha cambiado algún bit en el camino. Este código debe de ser conocido e interpretado tanto por el emisor como por el receptor. - Comprobación de paridad Se añade un bit de paridad al bloque de datos (por ejemplo, si hay un número par de bits 1, se le añade un bit 0 de paridad y si son impares, se le añade un bit 1 de paridad). Pero puede ocurrir que el propio bit de paridad sea cambiado por el ruido o incluso que más de un bit de datos sea cambiado, con lo que el sistema de detección fallará. - Comprobación de redundancia cíclica (CRC) Dado un bloque de n bits a transmitir, el emisor le sumará los k bits necesarios para que n+k sea divisible (resto 0) por algún número conocido tanto por el emisor como por el receptor. Este proceso se puede hacer bien por software o bien por un circuito hardware (más rápido). *Control de errores Se trata en este caso de detectar y corregir errores aparecidos en las transmisiones. Puede haber dos tipos de errores: - Tramas perdidas: cuando una trama enviada no llega a su destino.
- Tramas dañadas: cuando llega una trama con algunos bits erróneos.
Compresión de Datos Compresión de Archivos •La compresión consiste en sustituir la cadena de datos por otra más corta cuando se guarda el archivo. •Métodos Reversibles –Lossless-permite la reconstrucción exacta del original –Lossy-la información original sólo se recupera aproximadamente ya que se descarta una parte de los datos a cambio de relaciones de compresión mucho mayores
Compresión Sin Pérdidas •Se diferencian entre sistemas adaptativos, no adaptativos y semi-adaptativos, según tengan en cuenta o no las características del archivo a comprimir. •No adaptativos –Código Huffman, (CCITT) establecen a priori una tabla de códigos con las combinaciones de bits que más se repiten estadísticamente. •A estas secuencias se asignan códigos cortos, y a otras menos probables claves más largas. •El problema que presentan es que un diccionario de claves único tiene resultados muy diferentes en distintos originales. UNIDAD II Análisis Comparativo de las Técnicas de Conmutación, Modelado de Tráfico y Conmutación telefónica Conmutación Dimensionado en la Transmisión de Datos Si se atiende a las arquitecturas y técnicas utilizadas en la conexión entre terminales telefónicos, la red telefónica se encontraría entre las denominadas redes de telecomunicación conmutadas, formada por un conjunto de nodos interconectados, de forma que la información se transmite de un origen a un destino mediante su encaminamiento a través de distintos nodos que se encuentran conectados mediante rutas de transmisión. La información que accede a la red desde un terminal se encamina a su destino, siendo conmutada de un nodo a otro. Aparece así la conmutación como uno de los primeros conceptos que se necesitó desarrollar para conseguir interconectar entre sí a los usuarios de los diferentes sistemas de telecomunicación a un coste razonable, pudiendo ser definida la conmutación como la parte de la telecomunicación que estudia los sistemas que permiten establecer conexiones semipermanentes entre dos terminales cualesquiera enlazados al sistema.
Las redes conmutadas se pueden clasificar en base a los procedimientos que se utilizan en la conmutación de la información de un enlace a otro, dando lugar a las redes conmutadas en circuitos, mensajes y paquetes. Conmutación de circuitos.
La telecomunicación por conmutación de circuitos implica que en un momento dado hay una ruta dedicada entre dos terminales. Esta ruta se compone de una secuencia de enlaces entre nodos, dedicándose en cada enlace físico un canal a la conexión. Para llevar a cabo la comunicación por conmutación de circuitos se necesita seguir las tres fases siguientes: establecimiento del circuito, transmisión de la información y desconexión del circuito. Puesto que la ruta de conexión se establece antes del comienzo de la transmisión de la información, habrá de reservarse la capacidad de un canal entre cada par de nodos de la ruta y cada nodo habrá de disponer de la necesaria capacidad interna de conmutación para manejar la conexión requerida. Así pues, la capacidad del canal está totalmente asignada aun cuando no haya transferencia de datos. Conmutación de mensajes.
En este tipo de comunicación conmutada, cuando un terminal requiere enviar un mensaje incorpora a éste una dirección de destino. El mensaje pasa a través de la red de un nodo a otro, recibiéndose en cada uno de ellos el mensaje completo que es almacenado y retransmitido al nodo siguiente. De esta forma no se necesita establecer una ruta dedicada entre dos terminales. Conmutación de paquetes.
La conmutación de paquetes trata de combinar las ventajas de las conmutaciones de mensajes y circuitos, minimizando las desventajas de ambas. Es una técnica similar a la de mensajes, con la diferencia de que la longitud de las unida-des de información (paquetes) está limitada, en tanto que en la conmutación de mensajes la longitud de estos es mucho mayor. Comparación de las técnicas de conmutación.
En la figura se realiza una comparación gráfica de las técnicas de conmutación de circuitos, mensajes y paquetes (método de circuito virtual conmutado), desde un punto de vista cualitativo. En dicha figura se representa la transmisión de un mensaje a través de cuatro nodos.
INGENIERÍA DE TRÁFICO (TELECOMUNICACIONES En telefonía o en general en telecomunicaciones se denomina ingeniería o gestión de tráfico a diferentes funciones necesarias para planificar, diseñar, proyectar, dimensionar, desarrollar y supervisar redes de telecomunicaciones en
condiciones óptimas de acuerdo a la demanda de servicios, márgenes de beneficios de la explotación, calidad de la prestación y entorno regulatorio y comercial. Demanda de Servicios Como cualquier otro servicio público, un sistema de telecomunicaciones tiene que atender una demanda de servicio fluctuante que solo se puede predecir con un grado limitado de exactitud mediante técnicas de análisis de mercado, medición y proyección adecuados. La demanda de servicio se entiende en diferentes aspectos: número de clientes de la red, uso de la red por dichos clientes para los distintos servicios de la red, origen y destino de las conexiones, tiempos de conexión y la evolución de los distintos aspectos en el tiempo (variaciones horarias y estacionales, previsiones de crecimiento a corto, medio y largo plazo, etc.). También se consideran las necesidades de interconexión entre diferentes operadores locales, nacionales e internacionales. Naturaleza del Servicio La naturaleza del servicio requiere un alto estándar de rendimiento, desde el punto de vista del usuario la gran mayoría de las demandas deben ser satisfechas con poco o ningún retraso y la calidad funcional de los servicios está regulada y estandarizada internacionalmente por la Unión Internacional de Telecomunicaciones(ITU) y en las últimas décadas por otros organismos y foros de normalización que dan respuesta a la rápida introducción de tecnologías que se produce en este campo. En la mayor parte de los países existen organismos Sistemas de Inventario Un aspecto crítico y frecuentemente olvidado son los sistemas de inventario y de supervisión de la red orientados a la Ingeniería de Tráfico. La inexistencia o desactualización de inventarios son fuente de errores de planificación y diseño que provocan compras innecesarias pero también focos de desatención de la demanda y congestión. Los sistemas de supervisión aportan los datos necesarios para identificar sobrecargas e infrautilizaciones de la red y los niveles de servicio en cada punto y permiten determinar soluciones adecuadas para resolver y anticipar problemas de calidad desde el corto al largo plazo y son fundamentales para alimentar con datos de partida a los procesos de proyección de crecimiento. Servicios de Voz El mundo de las redes de telefonía, entendido como prestación de servicios de voz, es modernamente un caso particular ya que la evolución del sector está moviendo los esfuerzos a la integración de redes multiservicio, que facilitan voz, datos y multimedia mediante infraestructuras y procedimientos compartidos. Dimensionado de Equipos Uno de los aspectos más interesantes en diseño de redes es el dimensionado de equipos y elementos de interconexión. Cualquier intento o telecomunicación en progreso va a requerir recursos de red desde la fase de establecimiento hasta la finalización. Estos recursos, para una "llamada" particular, pueden variar en tipo o cantidad dependiendo del servicio demandado, la fase del proceso de comunicación y la propia red o redes que se atraviesen.
RDSI
RDSI (Red Digital de Servicios Integrados), es una tecnología que permite transmisión de datos,imágenes, voz, video y texto en forma digital.RDSI le permite la conexión de varios dispositivos sobre un solo medio de transmisión, pudiéndoseutilizar simultáneamente dos (en el caso del acceso básico).La RDSI ofrece numerosas ventajas respecto a la tecnología análoga tradicional. Por ejemplo, lossistemas telefónicos típicos requieren una línea separada para cada aparato (teléfono, fax,computadora, etc.), si se desea usarlos al mismo tiempo.Una de las modalidades de la RDSI es el acceso básico (RDSI-Básico), la cual provee al cliente doscanales de comunicación independientes con velocidad de 64 kbps cada uno. RDSI son las siglas para Red Digital de Servicios Integrados, las cuales significan: Red: Posibilidad de conexión a distintos puntos Digital: La información se transmiten en forma de códigos binarios (bits). Servicios: Voz, Datos y Video Integrados: En un solo medio de transmisión. ISDN significan Integrated Services Digital Network , son las siglas en inglés para RDSI (RedDigital de Servicios Integrados). En qué se diferencia la tecnología RDSI de las redes telefónicas convencionales? Dos características que distinguen a la RDSI de las redes telefónicas convencionales son:Es un sistema completamente digital de extremo a extremo.Tiene definidos Internacionalmente protocolos e interfaces, que permiten conectar equiposconvencionales (fax, computador, teléfono análogo, etc) y equipos RDSI (Videoteléfono,teléfonos digitales, etc)