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UD.1 INTRODUCCION A LAS COMUNICACIONES

UD 1: INTRODUCCION A LAS COMUNICACIONES

INDICE DEL TEMA

1. INTRODUCCION2. PROCESO TELEMATICO Y TELEINFORMATICA

A) CONCEPTO DE TRANSMISIÓNB) COMUNICACIÓNC) CIRCUITOS DE DATOS

3. LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONESA) EL EMISOR Y EL RECEPTORB) EL TRANSDUCTORC) EL CANALD) OTROS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES

4. EXPLOTACIÓN DE LOS CIRCUITOS DE DATOSA) TIPOS DE COMUNICACIONESB) SEÑALC) TIPOS DE TRANSMISIONESD) MODULACIÓNE) LA MULTIPLEXACION

5. LAS LINEAS DE COMUNICACIÓN6. LA RED TELEFONICA7. REDES DE AREA LOCAL8. REDES DE AREA EXTENSA9. OTRAS REDES

10.ESTANDARIZACION

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1. INTRODUCCION

En la evolución histórica de la informática existe un momento histórico importantísimo: la aparición del primer ordenador personal en el año 1981, ya que permite el acceso a la informática a millones de usuarios, que a la larga van a necesitar intercambiar la información que procesan. Si esto lo unimos a la apertura de Internet a todo el público, estos hechos hacen que en la sociedad actual las redes se hayan desarrollado no solo en el mundo empresarial sino también en el ámbito doméstico. En un principio surgen los programas de comunicaciones para añadir esta funcionalidad, más tarde los propios sistemas operativos añaden estas utilidades, para que en esta última etapa los sistemas operativos integren toda la arquitectura de protocolos de red.

2. PROCESO TELEMÁTICO Y TELEINFORMATICA

Telemática surge de la asociación de las palabras telecomunicaciones e informática. La podemos definir como la ciencia que estudia el conjunto de técnicas que es necesario usar para poder transmitir datos dentro de un sistema informático, o entre puntos del mismo situados en lugares remotos usando redes de telecomunicaciones.

Podemos definir teleproceso o proceso telemático como aquel en el que es necesario el transporte de los datos desde su origen al lugar del. En los procesos telemáticos dos o más dispositivos se pueden comunicar de manera automática entre sí.

A) CONCEPTO DE TRANSMISIÓN

La transmisión es el proceso por el que se transportan señales de un lugar a otro. Las señales son entidades de naturaleza diversa que e manifiestan como entidades físicas, principalmente electromagnéticas y mecánicas: luminosas, eléctricas, acústicas, etc.

Los parámetros de cualquier transmisión son siempre magnitudes físicas: tensión, intensidad de corriente, presión, frecuencia, amplitud, etc.

B) COMUNICACIÓN

La comunicación es el proceso por el que se transporta información sabiendo que esta información viaja sobre una señal que la transmite.

La transmisión se refiere al transporte de las señales físicas necesarias para que se produzca un fenómeno telemático, mientras

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que la comunicación se refiere más bien al transporte de la información.

C) CIRCUITO DE DATOS

El circuito de datos está formado por los siguientes elementos:

- Equipo Terminal de datos (ETD): Es aquel elemento del circuito que funciona como origen o destino de la información. Puede ser un sofisticado ordenador, un simple Terminal o una impresora.

- Equipo Terminal de circuito de datos (ECD): Es el equipo que está al final del circuito y adecua las señales que proceden del canal de comunicaciones para que sean entendidas por el ETD (Por ejemplo el MODEM).

- Líneas de un circuito de datos: son las líneas de comunicación que unes los ECD´s.

- El enlace de datos: está formado por las líneas de datos que los conectan y los controladores de las comunicaciones.

3. LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES

A) EL EMISOR Y EL RECEPTOR

El emisor es el elemento Terminal de la comunicación que se encarga de proporcionar la comunicación y el receptor que es el elemento Terminal de la comunicación que recibe la información procedente del emisor.

En Informática hablamos de terminales como un equipo capaz de constituirse en emisor o receptor de la comunicación.

Los terminales se conectan a través e las líneas formando los circuitos de datos. Hay muchos tipos de terminales y la mayor parte en constante evolución:

Terminales simples y autónomos:

Un Terminal simple es aquel que no posee autonomía, está controlado por un proceso ajeno.

Un Terminal autónomo tiene una cierta capacidad de proceso independiente. Posee su propio procesador y memoria. Un tipo especial de terminales autónomos son los programables en los que las tareas están asignadas a través de la carga de un programa.

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Terminales de propósito general y específicos

Un Terminal es de propósito general cuando puede desarrollar una amplia variedad de funciones.

Un Terminal de propósito específico cumple exclusivamente la función para la que fue diseñado.

B) EL TRANSDUCTOR

El transductor es un dispositivo encargado de transformar la naturaleza de la señal. La señal física que más se utiliza en Telemática es la señal eléctrica debido a su facilidad de transporte, gobierno y transformación. Por ejemplo un micrófono o un altavoz.

C) EL CANAL

Es el elemento del sistema de comunicaciones que se encarga del transporte de la señal sobre la que viaja la información que el emisor y receptor pretenden intercambiar.

D) OTROS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES

Módem: Se encarga de convertir las señales eléctricas digitales en analógicas y viceversa.

Códec: Se encarga de codificar adecuadamente las señales eléctricas digitales acomodándolas al modo requerido por el canal, siempre digital.

Amplificadores: Se encargan de restaurar una señal analógica devolviéndole su amplitud original.

Repetidores: Tienen como misión regenerar las señales digitales.

Distribuidores y concentradores: Se encargan de repartir o agrupar las señales eléctricas entre diversos emisores y receptores.

Conmutadores: Se encargan de establecer un canal de comunicación apropiado.

Antenas: Dispositivos transductores que permiten que una señal eléctrica se propague por un canal inalámbrico y a la inversa.

4. EXPLOTACION DE LOS CIRCUITOS DE DATOS

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A) TIPOS DE COMUNICACIONES

- Comunicación simplex: en este tipo de comunicación están perfectamente definidos los papeles de emisor y receptor y no se pueden intercambiar, es decir, la transmisión de datos siempre se hace en la misma dirección. Por ejemplo los medios de comunicación.

- Comunicación semiduplex: En este tipo de comunicación emisor y receptor pueden intercambiarse los papeles: el emisor en un momento puede pasar a ser receptor y viceversa, es decir se puede cambiar la dirección de la comunicación. Por ejemplo la comunicación entre walking talking.

- Comunicación dúplex: en este caso la comunicación además de ser bidireccional es simultánea.

B) SEÑAL

Se puede definir señal como la variación de una corriente eléctrica u otra magnitud que se utiliza para transmitir información. La propagación de la señal se hace a través de algún medio físico, cables de corriente para transportar señales eléctricas, el aire para señales electromagnéticas, la fibra óptica para señales luminosas, etc.

PERTURBACIONES QUE SE PRODUCEN EN LA SEÑAL DURANTE LA TRANSMISIÓN:

Atenuación: Es la pérdida de energía de la señal debido a la energía. Para solucionar este problema se utilizan amplificadores o repetidores.

Distorsión de retardo: Se produce en los medios guiados (cables) debido a que no todas las frecuencias dentro de la misma señal se propagan a la misma velocidad. Para corregir este problema se utilizan ecualizadores.

Interferencia: Es la suma de otra señal a la señal emitida, con lo que se produce la superposición de ambas.

Ruido: Se produce ruido cuando a la señal original se añaden distintas señales de origen desconocido.

TIPOS DE SEÑALES

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- Digital: Se dice que una señal es digital cuando solo es capaz de tomar valores finitos en el rango.

- Analógica: Se dice que una señal es analógica si es capaz de tomar infinitos valores en el rango, es decir, entre un máximo y un mínimo.

C) TIPOS DE TRANSMISIONES

TRANSMISIONES SÍNCRONAS Y ASÍNCRONAS

Una transmisión es asíncrona cuando el proceso de sincronización entre emisor y receptor se realiza en cada palabra en cada palabra de código transmitida. Esto se lleva a cabo a través de los bits especiales que ayudan a definir el entorno de cada código.

La transmisión es síncrona cuando se efectúa sin atender a las unidades de comunicación básicas. Los bits se envían a una moviento constante sin discriminar los caracteres que componen.

TRANSMISIONES SERIE Y PARALELO

Se dice que una transmisión es serie cuando todas las señales se transmiten por una única línea de datos secuencialmente. Es más adecuada en transmisiones a largas distancias. Los bits se transmiten en cadena por la línea de datos a una velocidad constante negociada por el emisor y el receptor.

La transmisión de datos se efectúa en paralelo cuando se transmiten simultáneamente un grupo de bits, uno por cada línea del mismo canal. Los agrupamientos de bits pueden ser caracteres u otras asociaciones en función del tipo de canal.

TRANSMISIONES ANALÓGICAS Y DIGITALES

Las transmisiones se pueden clasificar en analógicas y digitales dependiendo del tipo de señal que utilicen. Si la señal es analógica, capaz de tomar todos los valores posibles en un rango, se dice que la transmisión es analógica. En cambio, cuando las señales transmitidas son digitales (pueden tomar un número finito de valores), se dice que la transmisión es digital.

D) MODULACIÓN

FRECUENCIA Y LONGITUD DE ONDA DE UNA SEÑAL

Nos basaremos en la señal sinusoidal.

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La frecuencia es el número de veces que la señal corta al eje de tiempos por segundo. La frecuencia de una señal se suele representar por la letra f.

Si se mide cuantos metros se ha propagado la señal en un segundo de tiempo, esa cantidad es lo que se llama longitud de onda.

Se define el ancho de banda de un mensaje como la diferencia entre la máxima y la mínima frecuencia de las señales sinusoidales en que se puede descomponer la señal del mensaje.

La modulación es la operación por la que se pasa de la señal digital, que proporciona el emisor, a una equivalente analógica, que es enviada al receptor. Si el receptor es analógico, debe efectuar la operación inversa (demodulación) con el fin de recuperar de nuevo la señal digital original que el emisor se propuso enviarle.

El dispositivo que modula y demodula la señal digital y analógica se llama módem.

TÉCNICAS DE MODULACIÓN

Existen multitud de posibilidades técnicas para modular una señal. Fundamentalmente se dividen en tres grupos: modulación de onda continua, por pulsos y codificada.

Son modulaciones en onda continua las modulaciones en AM (Amplitud Modulada), FM (Frecuencia modulada) y PM (Fase Modulada)

La modulación por pulsos es semejante a la de onda continua, pero se utilizan trenes de pulsos (series de ondas cuadradas) en vez de señales sinusoidales.

La modulación codificada es una mezcla de la modulación de onda continua y de la modulación por pulsos.

En las trasmisiones por MODEM frecuentemente se transmiten varios bits por pulso, codificados en fase y en amplitud simultáneamente.

E) LA MULTIPLEXACION

La multiplexación es una técnica utilizada en comunicaciones por la que se hace convivir en un canal señales procedentes de emisores distintos y con destinos en un conjunto de receptores también distintos, es decir, se trata de hacer compartir un canal físico, estableciendo sobre él varios canales lógicos.

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Existen dos modos básicos de multiplexación de un canal: en la frecuencia y en el tiempo.

En la multiplexación en frecuencia a cada canal lógico se le asigna una banda de frecuencia centrada en una señal portadora sobre la que se modulará el mensaje que utilice ese canal.

En la multiplexación en el tiempo los canales lógicos se asignan repartiendo el tiempo de uso del canal físico entre los distintos emisores estableciendo ranuras temporales.

5. LAS LINEAS DE COMUNICACIÓN

Se pueden definir las líneas de comunicación como las vías físicas a través de las cuales los circuitos de datos pueden intercambiar información. Cuando se interconectan dos o más equipos de comunicación a través de las líneas de comunicaciones, se dice que se construye una red de comunicación.

LÍNEAS PUNTO A PUNTO O MULTIPUNTO

Dos equipos están conectados mediante una línea punto a punto cuando existe una línea física que los une, a través de la cual se produce la comunicación. Ningún otro equipo puede solicitar servicios de transmisión a esta línea. En la línea punto a punto ninguna comunicación ajena puede interferir en ella.

Las líneas multipunto tienen una topología en forma de red troncal constituida por un bus de comunicaciones común a todos los equipos que se conectan a la red.

LÍNEAS PRIVADAS, PÚBLICAS Y DEDICADAS

Se dice que una línea es privada cuando tiene un propietario no público. Las líneas utilizadas en las redes de área local son privadas. Todo su recorrido es propiedad del titular de la red.

Las líneas denominadas públicas son las de titularidad pública. Normalmente están en poder de las compañías telefónicas y tienen un ámbito nacional o supernacional.

En ocasiones interesa que las líneas de datos, privadas o públicas solo puedan ser utilizadas con exclusividad por dos usuarios o por dos equipos concretos. Se dice, entonces que la línea es dedicada.

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6. LA RED TELEFONICA

Tras la invención del teléfono en 1876 por Alexander G. Bell, se produjo el desarrollo de las líneas de comunicación telefónicas. Éstas fueron incrementando tanto su longitud como su extensión, así como los modos de operación.

La red telefónica ha constituido la estructura y base física de muchas de las transmisiones de datos actuales.

A cualquier entidad, oficina, hogar, etc., llega una línea telefónica por la que la compañía de comunicaciones brinda todos sus servicios telemáticos: telefonía de voz, vídeo a la carta, TV digital, acceso a Internet, etc.

ELEMENTOS DE LA RED TELEFÓNICA

La parte más extensa de la red telefónica es la formada por el conjunto de las líneas de transmisión, que permiten la conexión física de los emisores y los receptores.

En un principio estas líneas fueron exclusivamente de cables de pares, pero también tenemos líneas de fibra óptica, cables coaxiales, enlaces radioterrestres, satélites, etc.

Las centrales de conmutación telefónicas se encargan de interconectar a todos los usuarios de la red telefónica. Para realizar la conexión las centrales deben disponer de elementos que optimicen la gestión del tráfico, la señalización, la tarifación, etc.

Las centrales de conmutación siguen evolucionando de modo que cada vez proporcionan más servicios a los usuarios: buzón de voz, desvío de llamadas, tarifación detallada, etc.

La estructura de la red telefónica es jerárquica. Sobre ella, los usuarios se reparten en distintas centrales de conmutación. A su vez varias centrales de conmutación pueden estar agrupadas por otra central de orden jerárquico superior, formando la estructura. Hay centrales urbanas, interurbanas, nacionales o internacionales.

Los terminales por excelencia de la red telefónica son los teléfonos, aunque se pueden conectar fax, módem.

Un interfaz es un acoplador entre dos extremos; en el caso de la red telefónica, podría estar constituido por la clavija que conecta el teléfono a la red.

SERVICIOS PROPORCIONADOS POR LA RED TELEFÓNICA

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La red telefónica proporciona el servicio básico de transmisión de voz, y otros servicios como la transmisión de datos.

Procedimiento de utilización de la red telefónica utilizando el lenguaje de la teleinformática:

- Establecimiento de la conexión. Para iniciar una comunicación telefónica establecemos primero la conexión: descolgamos, esperamos la señal del tono (señalización) que nos indica que la línea está libre, marcamos el número del destinatario, se produce la señalización de llamada en el receptor y esperamos que descuelgue.

- Transmisión. Es la intercomunicación bidireccional y simultánea (full duplex) de los mensajes del emisor y del receptor.

- Desconexión: Es la ruptura de la conexión abierta al iniciar la comunicación, lo que se produce al colgar el teléfono.

A la red telefónica se le suele denominar Red Telefónica Básica (RTB) o Red Telefónica Conmutada (RTC).

7. REDES DE AREA LOCAL

Una red de área local (LAN, Local Area Network) es un conjunto de elementos físicos y lógicos que proporcionan interconexión entre dispositivos en un área privada y restringida. Algunas de sus características son:

- Restricción geográfica. El ámbito de una oficina, de la planta de un edificio, un edificio entero e incluso un campus universitario. Depende de la tecnología con que esté construida.

- Velocidad de transmisión relativamente elevada.

- Privacidad. Toda la red pertenece a la misma organización.

- Fiabilidad en las transmisiones. La tasa de error debe ser

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muy baja.

La principal función de una red consiste en que los ordenadores de la red puedan compartir recursos entre todos los usuarios autorizados del sistema, mediante el intercambio de tramas de datos entre los distintos equipos conectados a la línea de transmisión.

Existen dos modos de establecer la conexión de ordenadores personales en una red. La forma más básica consiste en hacer que todos los ordenadores pongan a disposición de los demás los recursos de que disponen, fundamentalmente discos e impresoras. De este modo ningún ordenador está privilegiado, todos tienen las mismas funciones. A este tipo de redes se les llama redes entre iguales.

Otro modo de organizar la red consiste en privilegiar al menos a uno de los ordenadores confiriéndole capacidades añadidas en forma de servicios. A estos ordenadores se les denomina servidores o servers. Los servidores de red normalmente llevan incorporado un sistema de cuentas y contraseñas de entrada que restringe los accesos a usuarios no autorizados.

Hay muchos tipos de servidores, tantos como funciones informáticas y de comunicaciones distintas se pueden ofrecer como servicio en una red: servidores de disco, de impresoras, de comunicaciones, de correo electrónico, de aplicaciones, de páginas web, etc.

8. REDES DE AREA EXTENSA

Una red de área extensa o extendida (WAN, Wide Área Network) es una red que intercomunica equipos en un área geográfica muy amplia.

Normalmente las líneas de transmisión que utiliza una WAN son líneas públicas propiedad de las compañías telefónicas. Estas líneas son compartidas por muchos usuarios mediante técnicas de multiplexación.

La capacidad de transmisión de estas líneas suele ser menor que las utilizadas en las redes de área local. Al ser utilizadas por muchos usuarios a la vez se exige un acuerdo en los modos de transmisión y en las normas de interconexión a la red.

La tasa de error en las transmisiones en las redes de área extensa son mayores (unas mil veces superiores) que su equivalente en las redes de área local.

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9. OTRAS REDES

REDES METROPOLITANAS

Una red metropolitana es una red de distribución de datos para un área geográfica en el entorno de una ciudad. Su tasa de error, aun estando por encima de la tasa de las redes de área local, no llega a tener las limitaciones de las redes de área extendida.

Este tipo de redes es apropiado para la distribución de televisión por cable en el ámbito de la población sobre la que se extiende geográficamente la red.

Se encuentra actualmente en proceso de desarrollo la tecnología WiMAX (WorlWide Interoperability for Microwave Access, Interoperabilidad mundial para acceso mediante microondas), que sigue el estándar IEEE 802.16ª, muy apropiada para comunicaciones inalámbricas metropolitanas.

REDES DE ÁREA PERSONAL

Actualmente los ordenadores ya no están sólo en los escritorios, sino en las agendas y en los teléfonos móviles. Todos estos dispositivos pierden funcionalidad si permanecen aislados.

Esta necesidad de conexión de estos dispositivos informáticos personales, en algunos casos domésticos, ha llevado a desarrollar una tecnología que recibe el nombre genérico de Redes de Área Personal (PAN, Personal Area Network). Las redes PAN tienen características que las hacen muy peculiares:

- Configuración de acceso a la red muy sencilla o incluso automática.

- Radio de acción geográficamente limitado, con objeto de que dos redes no colisionen fácilmente entre si.

- Medio de transmisión preferentemente inalámbrico.

- Costes de instalación y explotación de la red pequeños y en algunos casos gratuitos, como la conexión de ratones inalámbricos.

REDES INALÁMBRICAS

La comodidad de una instalación sin cables junto con el descenso significativo de los costes de fabricación ha producido un auge de las comunicaciones telemáticas inalámbricas.

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Mencionaremos Bluetooth e infrarrojos para bajas tasas de transferencia, Wi-Fi para redes de área local y WiMAX para redes metropolitanas. Todas estas tecnologías se agrupan bajo el nombre de WLAN (Gíreles Local Area Network).

PROBLEMAS DE LAS REDES INALÁMBRICAS:

- Al ser aéreo el medio de transmisión y por tanto, abierto a cualquier dispositivo que se encuentre en las cercanías, las redes inalámbricas exponen una mayor superficie de ataque, lo que brinda más posibilidades a los hackers.

- Como el canal de transmisión es compartido por todas las estaciones, los sistemas inalámbricos tienen que multiplexar las señales de transmisión repartiendo el ancho de banda del canal entre todas las estaciones inalámbricas, lo que normalmente produce situaciones de congestión.

10. ESTANDARIZACIÓN

Podemos definir estándar como lo que es establecido por la autoridad, la costumbre o el consentimiento general. En este sentido estándar se utiliza como sinónimo de norma. Podemos definir la estandarización como el proceso de redacción y aprobación de normas.

En el mundo de la informática, en constante evolución y desarrollo de nuevos productos, es muy importante que los desarrolladores de hardware y software cumplan todos las mismas normas y así pueda haber comunicación entre los productos de los distintos fabricantes.

El proceso de normalización se da de dos formas diferentes: viene porque es un hecho aceptado por su uso y se termina convirtiendo en un norma (estándar de hecho) o bien porque un comité técnico o una asociación de estándares crean la norma y la imponen (estándar de derecho).

Entre las asociaciones de estándares más importantes destacamos:

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- ISO (Organización Internacional para la estandarización)- IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos)- ANSI (Instituto Nacional Americano de Normalización)- AENOR (Asociación Española de Normalización)

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EJERCICIOS

1. Utiliza Internet para elaborar una breve historia de la telefonía fija.

2. Busca en Internet compañías suministradoras de televisión por cable.

3. Realiza el ejercicio anterior pero con la oferta de comunicaciones por satélite.

4. Realiza un breve trabajo con la historia de la telefonía móvil.

5. Consigue información sobre dispositivos Bluetooth.

EJERCICIOS DE REPASO DEL TEMA

1. En la evolución histórica de la informática, ¿Cuál es el hecho histórico más importante? ¿en que año se produjo?.

2. Define Telemática y proceso telemático.

3. ¿Qué es la transmisión? ¿Y la comunicación?.

4. ¿Por qué elementos está formado un circuito de datos?.

5. Define brevemente los tipos de terminales.

6. ¿Qué es el canal?.

7. Define brevemente antena, módem y amplificador.

8. Explica brevemente los tipos de comunicaciones.

9. ¿Cómo definimos señal?. Cita los tipos de señales.

10. ¿Qué es una transmisión serie? ¿y una síncrona?.

11. ¿En que consiste la modulación? ¿Cuál es el elemento que se encarga de la modulación?.

12. Cita los tipos de modulación.

13. Explica la multiplexación en frecuencia.

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14. ¿Qué es una línea punto a punto?

15. Explica brevemente línea pública, privada y dedicada.

16. Cita los elementos de la red telefónica.

17. ¿Qué servicios proporciona la red telefónica?

18. Define LAN, y WAN.

19. ¿Qué es una red entre iguales?

20. Explica brevemente que es una red metropolitana, una red de área personal y una red inalámbrica.

21. Cita las principales asociaciones de estandarización.

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