Transmisión de Datos

Transmisión de datos, transmisión digital o comunicaciones digitales es la transferencia física de datos (un flujo digital de bits) por un canal de comunicación punto a punto o punto a multipunto.

Los medios de transmisión son los caminos físicos por medio de los cuales viaja la información y en los que usualmente lo hace por medio de ondas electromagnéticas.

Los medios de transmisión vienen dividos en guiados (por cable) y no guiados (sin cable).

Normalmente los medios de transmisión vienen afectados por los factores de fabricación, y encontramos entonces unas características básicas que los diferencian:

• Ancho de banda: mayor ancho de banda proporciona mayor velocidad de transmisión.
• Problemas de transmisión: se les conoce como atenuación y se define como alta en el cable coaxial y el par trenzado y baja en la fibra óptica.
• Interferencias: tanto en los guiados como en los no guiados y ocasionan la distorsión o destrucción de los datos.
• Espectro electromagnético: que se encuentra definido como el rango en el cual se mueven las señales que llevan los datos en ciertos tipos de medios no guiados.

Medios Guiados:

Par Trenzado: se les conoce como un par de conductores de cobre aislados entrelazados formando una espiral para evitar la diafonía.

    Características:

·         Transmisión analógica: bucle de abonado, conexión a PBX, modems para tráfico digital

·         Transmisión digital: conexión al PBX digital hasta 64kbps, redes de área local a 10Mbps-100Mbps (larga distancia 4Mbps).

   Ventajas:

  ·         Es una tecnología bien estudiada

  ·         No requiere una habilidad especial para instalación

·         La instalación es rápida y fácil

·         La emisión de señales al exterior es mínima.

·         Ofrece alguna inmunidad frente a interferencias, modulación cruzada y corrosión.

    Desventajas:

mayor tasa de error respecto a otros tipos de cable, así como sus limitaciones para trabajar a distancias elevadas sin regeneración.

Cable Coaxial: es un medio de transmisión muy conocido ya que es el más usado en los sistemas de televisión por cable, es un cable cilíndrico constituido por un conducto cilíndrico externo que rodea a un cable conductor, usualmente de cobre.

    Características:

·         Transmisión analógica: TV por cable (cientos de canales a decenas de kilómetros), telefonía (10000 canales simultáneamente). Frecuencias de hasta 400MHz. Amplificadores cada varios kilómetros (dependiendo de la frecuencia de transmisión).

·         Transmisión digital: conexión entre computadores y periféricos, redes de área local. Repetidores cada kilómetro.

      Ventajas:

 ·         Soporta comunicaciones en banda ancha y en banda base.

  ·         Es útil para varias señales, incluyendo voz, vídeo y datos.

·         Es una tecnología bien estudiada.

  Desventajas:

·         Originalmente fue el cable más utilizado en las redes locales debido a su alta capacidad y resistencia a las interferencias, pero en la actualidad su uso está en declive.

Su mayor defecto es su grosor, el cual limita su utilización en pequeños conductos eléctricos y en ángulos muy agudos.

Fibra Óptica: Es el medio de transmisión más novedoso dentro de los guiados y su uso se está masificando en todo el mundo reemplazando el par trenzado y el cable coaxial en casi todo los campos. Formado por tres secciones concéntricas: núcleo (hebras de cristal o plástico), revestimiento (cristal o plástico que rodea a cada hebra y tiene propiedades ópticas diferentes) y cubierta. 

           Características:

·         El flujo de la información se lleva a cabo por medio de fotones:

o    Menos susceptible a la resistencia.

o    Menos susceptible a la interferencia electromagnética.

·         Tres elementos conforman a la transmisión óptica:

o    Fuente de luz.

o    Medio transmisor.

o    Detector.

Ventajas:

·         Alta velocidad de transmisión

·         No emite señales eléctricas o magnéticas, lo cual redunda en la seguridad

·         Inmunidad frente a interferencias y modulación cruzada.

·         Mayor economía que el cable coaxial en algunas instalaciones.

·         Soporta mayores distancias

   
    Desventajas:

su mayor desventaja es su costo de producción superior al resto de los tipos de cable, debido a necesitarse el empleo de vidrio de alta calidad y la fragilidad de su manejo en producción. La terminación de los cables de fibra óptica requiere un tratamiento especial que ocasiona un aumento de los costos de instalación.

Medios no guiados:

 Transmisión Inalámbrica: es la que lleva a cabo la transmisión y la recepción por medio de antenas, una antena radia energía al medio y otras antenas capturan esta energía.

 Características:

·         Direccional: Las antenas deben estar perfectamente alineadas.

o    infrarrojos (3x1011 hasta 2x1014 Hz.).

o    microondas terrestres y por satélite (2GHz hasta 40GHz).

·         Omnidireccional:

o    ondas de radio (30 Mhz. hasta 1 GHz.).

    Ventajas:

    ·         No existen cables físicos (no hay cables que se enreden).

    ·         Suelen ser más baratas.

   ·         Permiten gran movilidad dentro del alcance de la red (las redes hogareñas inalámbricas suelen tener hasta 100 metros de la base transmisora).

·         Suelen instalarse más fácilmente.

     Desventajas:

·         Todavía no hay estudios certeros sobre la peligrosidad (o no) de las radiaciones utilizadas en las redes inalámbricas.

·         Pueden llegar a ser más inseguras, ya que cualquiera cerca podría acceder a la red inalámbrica. De todas maneras, se les puede agregar la suficiente seguridad como para que sea difícil hackearlas.

Microondas Terrestres: Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.

      Características:

·         Tamaño típico de la antena: 3 m.

·         Distancia máxima entre antenas:

d = 7.13 Kh

K = Radio de curvatura (tip. 4/3), h= altura de las antenas.

     Ventajas:

·         Conexiones a larga distancia para transmisión de televisión y voz.

·         Enlaces cercanos para circuitos cerrados de TV.

     Desventajas:

·         La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia.

Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, puede haber más solapamientos de señales.

Microondas por Satélites: el satélite se usa como enlace entre dos o más transmisores receptores terrestres de microondas, recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada. Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.

     Características:

·         Aplicaciones: televisión, telefonía y redes privadas.

·         Rango de frecuencias: 1 y 10GHz.

·         Típicamente entre 5.925 y 6.425 GHz. para el canal ascendente y entre 3.7 y 4.2 Ghz. para el descendente (banda 4/6). También se usa la 12/14 Ghz.

    Ventajas:

·         Transferencia de información a altas velocidades (Kbps, Mbps)

·         Ideal para comunicaciones en puntos distantes y no fácilmente accesibles geográficamente.

·         Ideal en servicios de acceso múltiple a un gran número de puntos.

·         Permite establecer la comunicación entre dos usuarios distantes con la posibilidad de evitar las redes públicas telefónicas.

    Desventajas:

·         1/4 de segundo de tiempo de propagación. (retardo)

·         Sensitividad a efectos atmosféricos

·         Sensibles a eclipses

·         Falla del satélite (no es muy común)

·         Requieren transmitir a mucha potencia

Posibilidad de interrupción por cuestiones de estrategia militar.

Infrarrojos: Receptores/transmisores alineados directamente o mediante una superficie reflectora.

     Características:

     ·         las transmisiones en infrarrojo son utilizadas donde la instalación de cable no es factible entre ambos sitios a conectar.

·         Las velocidades típicas de transmisión a esas distancias son 1.5 Mbps.

     Ventajas:

·         La ventaja del laser infrarrojo es que no es necesario solicitar permiso ante las autoridades para utilizar esta tecnología.

    Desventajas:

·         No pueden atravesar las paredes.

·         Debe de tenerse mucho cuidado, en la instalación ya que los haces de luz pueden dañar al ojo humano. Por lo que se requiere un lugar adecuado para la instalación del equipo. Ambos sitios deben de tener línea de vista.

Señales Analógicas:

Una señal analógica es un voltaje o corriente que varía suave y continuamente.

Una onda senoidal es una señal analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y del vídeo son señales analógicas que varían de acuerdo con el sonido o variaciones de la luz que corresponden a la información que se está transmitiendo.

En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas, así el sonido, la energía, etc. Son señales que tienen una variación continua. Incluso la descomposición de la luz en el arco iris vemos como se realiza de una forma suave y continua.

Sistema Analógico: Un sistema analógico contiene dispositivos que manipulan cantidades físicas representadas en forma analógica. En un sistema de este tipo, las cantidades varían sobre un intervalo continuo de valores.

Señales Digitales:

Las señales digitales, en contraste con las señales analógicas, no varían en forma continua, sino que cambian en pasos o en incrementos discretos. La mayoría de las señales digitales utilizan códigos binarios o de dos estados.

  Sistema digital: Un sistema digital es cualquier dispositivo destinado a la generación, transmisión, procesamiento o almacenamiento de señales digitales.

 También un sistema digital es una combinación de dispositivos diseñado para manipular cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que sólo puedan tomar valores discretos.

      Los sistemas digitales pueden ser de dos tipos: 

   Sistemas digitales combinacionales:Son aquellos en los que la salida del sistema sólo depende de la entrada presente. Por lo tanto, no necesita módulos de memoria, ya que la salida no depende de entradas previas.

Sistemas digitales secuenciales: La salida depende de la entrada actual y de las entradas anteriores. Esta clase de sistemas necesitan elementos de memoria que recojan la información de la historia pasada  del sistema.

Perturbaciones de la señal:

Atenuación: Ocurre cuando las altas frecuencias pierden potencia con mayor rapidez que las frecuencias bajas durante la transmisión, lo que puede hacer que la señal recibida sea distorsionada por una pérdida desigual de sus frecuencias componentes. La pérdida de potencia está en función del método y medio de transmisión. Además, la atenuación aumenta con la frecuencia e inversamente con el diámetro del alambre.

Este problema se evita con estaciones repetidoras que refuercen la señal cuando sea necesario. 

Distorsión de Retardo: Ocurre cuando una señal se retrasa más a ciertas frecuencias que a otras. Si un método de transmisión de datos comprende datos transmitidos a dos frecuencias distintas, los bits transmitidos a una frecuencia pueden viajar ligeramente más rápido que los transmitidos en la otra.

Existe un dispositivo llamado igualador (o ecualizador) que compensa tanto la atenuación como la distorsión por retraso. 

Ruido: Señales no deseadas que se insertan entre el emisor y el receptor.

 Tipos de ruido:

Ruido térmico: agitación térmica de los electrones dentro del conductor (f(T)).

Ruido de intermodulación: no linealidad en el transmisor.

Diafonía: acoplamiento entre líneas que transportan señales.

Ruido impulsivo: Difícil de corregir, Peligroso para las datos digitales.

Las distorsiones son imposibles de eliminar por completo como lo es en el caso del ruido.