Manual de Telematica y Redes de Datos Telefonica ByReparaciondepc.cl

INTRODUCCION A LA TELEMATICA Y A LAS REDES DE DATOS

Documentacin en formato electrnico

Telefnica de EspaaServicios de Formacin

INTRODUCCION A LA TELEMATICA Y A LAS REDES DE DATOS

RIS-220-01

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Esta documentacin ha sido elaborada por la Direccin de Servicios de Formacin de Telefnica de Espaa, gracias a la colaboracin de: J. Carlos Pascual Vi Queda prohibida su reproduccin total o parcial a cualquier persona o entidad ajena a Telefnica sin el consentimiento expreso de la Direccin de Servicios de Formacin. Madrid, marzo de 2000.

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PROLOGOCuando en 1876 Alexander Graham Bell present su telfono (patente para la transmisin electromagntica de sonidos), nadie poda sospechar entonces la enorme importancia que llegara a alcanzar el telfono en todo el mundo, considerado como un juguete en aqul momento. Con la enorme evolucin que han tenido las telecomunicaciones y en especial con la digitalizacin de las redes, en la moderna sociedad industrial, el intercambio de informacin y las comunicaciones son de vital importancia, aun as, igual que entonces, hoy no podemos saber qu nos deparar el futuro en este sentido, quin imaginaba hace tan solo unos aos el boom de internet y de las llamadas autopistas de la informacin, el multimedia, el correo electrnico, las compras sin salir de casa, el vdeo digitalizado y transmitido a nuestras casas por las redes telefnicas o de TV. , etc. De lo que s estamos seguros es de cmo han ido evolucionando las distintas redes de telecomunicacin y las tcnicas utilizadas por estas redes, esto lo veremos en el capitulo primero particularizando sobre todo para las redes telemticas, tambin se vern algunos servicios prestados por estas redes. En el tema segundo para poder comprender mejor el funcionamiento de las redes de datos, continuaremos con los aspectos de nivel ms bajo o fsicos de las redes, viendo los conceptos bsicos de las comunicaciones de datos junto con algunos equipos. En el tema tercero se tratar el concepto y caractersticas de protocolo de comunicaciones y el archiconocido modelo de referencia para la interconexin de sistemas abiertos de OSI. En el capitulo cuarto examinaremos las caractersticas ms importantes de las redes de rea local, muy utilizadas hoy en da en todos los mbitos pero sobre todo en entornos empresariales. Para terminar el libro, el capitulo quinto trata las redes de rea extensa, caractersticas, tipos y protocolos utilizados principalmente. He querido incluir tambin unos anexos que sirven de apoyo a algunos temas y para que el lector interesado pueda profundizar en los mismos. Como resumen podra decir que este libro tiene por objeto servir de base al colectivo de gente que necesite conocer los principios bsicos de las redes de datos, para cursos de promocin, entrada, etc., facilitando tambin un punto de partida a aquellas personas que posteriormente quieran o necesiten profundizar en algunos aspectos de los aqu tratados.

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Espero que este texto sea de utilidad para aquellos que lo consulten y agradezco me hagan llegar cualquier comentario o sugerencia que permita mejorar tanto el contenido como la forma del mismo.

El autor.

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INDICE GENERALTEMA 1. CONCEPTOS DE TELEMATICA Y DE REDES DE DATOS .....................1INTRODUCCION y ESQUEMA DE CONTENIDO ............................................................................ 3 1.1 TELEMATICA ............................................................................................................................ 5 1.1.1 Servicios telemticos ............................................................................................................ 5 1.2 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONES ............................................................ 6 1.2.1 Redes telefnicas .................................................................................................................. 7 1.2.2 Redes de datos entre ordenadores .....................................................................................10 1.2.3 Redes corporativas o de empresa .......................................................................................12 1.3 TRANSMISION DE LA INFORMACION....................................................................................14 1.3.1 Topologas de red.................................................................................................................14 Circuitos punto a punto...........................................................................................................14 Circuitos multipunto................................................................................................................14 Redes en estrella ...................................................................................................................15 Red en malla .........................................................................................................................15 Red en rbol ..........................................................................................................................16 1.3.2 Redes dedicadas ..................................................................................................................16 1.3.3 Redes compartidas ..............................................................................................................17 1.4 TECNICAS DE CONMUTACION ..............................................................................................19 1.4.1 Conmutacin de circuitos....................................................................................................19 1.4.2 Conmutacin de mensajes ..................................................................................................20 1.4.3 Conmutacin de paquetes ...................................................................................................21 Circuito virtual ........................................................................................................................23 Datagrama .............................................................................................................................24 Diferencias entre circuito virtual y canal lgico........................................................................24 RESUMEN......................................................................................................................................26 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACION...........................................................................................28

TEMA 2. PRINCIPIOS DE COMUNICACIONES DE DATOS .................................29INTRODUCCION y ESQUEMA DE CONTENIDO ...........................................................................31 2.1 CONCEPTOS GENERALES.....................................................................................................33 2.2 TRANSMISION DE SEALES ANALOGICAS Y DIGITALES...................................................34 2.2.1 Seales analgicas y digitales ............................................................................................34 2.2.2 Transmisin de seales .......................................................................................................35 2.2.3 Lneas de transmisin..........................................................................................................37 2.3 ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN LAS COMUNICACIONES DE DATOS.......................37 2.3.1 Transmisin serie.................................................................................................................37 2.3.1 Transmisin paralelo............................................................................................................38 2.3.3 Sincronismo .........................................................................................................................38

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Seal aniscrona....................................................................................................................38 Seal iscrona .......................................................................................................................39 Transmisin sncrona .............................................................................................................39 Transmisin asncrona ...........................................................................................................40 2.3.4 Clasificacin de los sistemas de transmisin.....................................................................40 Smplex..................................................................................................................................41 Semidplex (half dplex) .....................................................................................................41 Dplex (full dplex)..............................................................................................................41 2.3.5 Transmisin a dos y cuatro hilos ........................................................................................41 2.3.6 Ancho de banda ...................................................................................................................42 2.3.7 Velocidad de modulacin y de transmisin ........................................................................42 2.4 INTERFAZ NORMALIZADO ETD ETCD ................................................................................43 2.4.1 Concepto de interfaz ............................................................................................................44 2.4.2 Interfaz de comunicaciones para datos ..............................................................................44 Caractersticas mecnicas......................................................................................................45 Caractersticas elctricas........................................................................................................45 Caractersticas lgicas o funcionales ......................................................................................47 2.5 TECNOLOGIAS Y EQUIPOS DE ACCESO A LAS REDES DE DATOS ...................................49 2.5.1 Mdem ..................................................................................................................................50 Tcnicas de modulacin.........................................................................................................50 Demodulacin ........................................................................................................................53 2.5.2 Tipos de mdem...................................................................................................................53 Otras caractersticas de los modems ......................................................................................53 2.5.3 UTR (Unidades de Terminacin de Red) .............................................................................55 Codificacin ...........................................................................................................................56 2.5.4 Equipos xDSL.......................................................................................................................60 RESUMEN......................................................................................................................................64 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACION...........................................................................................66

TEMA 3. INTERCONEXION DE SISTEMAS ABIERTOS Y PROTOCOLOS DE COMUNICACIONES................................................................................................69INTRODUCCION y ESQUEMA DE CONTENIDO ...........................................................................71 3.1 OBJETIVO DE LAS REDES DE ORDENADORES ...................................................................73 3.1.1 Problemtica de las redes....................................................................................................74 3.2 MODELO DE REFERENCIA PARA LA INTERCONEXION DE SISTEMAS ABIERTOS...........75 3.2.1 Caractersticas del modelo ..................................................................................................76 3.2.2 Transmisin de datos...........................................................................................................77 3.2.3 Descripcin y funciones de los niveles...............................................................................78 Nivel fsico..............................................................................................................................78 Nivel de enlace de datos ........................................................................................................79 Nivel de red............................................................................................................................79 Nivel de transporte .................................................................................................................80 Nivel de sesin.......................................................................................................................80 Nivel de presentacin .............................................................................................................81 Nivel de aplicacin .................................................................................................................81 3.2.4 Comunicacin entre niveles (servicios) ..............................................................................84 3.3 CODIFICACION DE LA INFORMACION...................................................................................86

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3.4 PROTOCOLOS DE COMUNICACIONES .................................................................................89 3.4.1 Funciones de los protocolos ...............................................................................................91 3.4.2 Niveles de los protocolos ....................................................................................................91 3.4.3 Protocolos de control de enlace (nivel 2)............................................................................92 Servicios proporcionados a la capa de red .............................................................................93 Sincronizacin de trama y transparencia ................................................................................93 Control de errores de transmisin...........................................................................................94 Control del flujo de datos ........................................................................................................95 Gestin del enlace..................................................................................................................95 Protocolos orientados a carcter y a bit ..................................................................................96 Modos de operacin de las estaciones con protocolos orientados a bit...................................97 3.4.4 Protocolos de nivel de red (nivel 3) .....................................................................................98 RESUMEN....................................................................................................................................100 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACION.........................................................................................103

TEMA 4. REDES DE AREA LOCAL .....................................................................105INTRODUCCION y ESQUEMA DE CONTENIDO .........................................................................107 4.1 CONCEPTOS GENERALES...................................................................................................109 4.2 ESTANDARES........................................................................................................................110 4.2.1 Los estndares 802 y el modelo ISO .................................................................................111 4.3 TOPOLOGIAS ........................................................................................................................112 4.3.1 Topologa en bus................................................................................................................112 4.3.2 Topologa en estrella..........................................................................................................113 4.3.3 Topologa en anillo.............................................................................................................113 4.3.4 Topologa en rbol .............................................................................................................114 4.4 METODOS DE ACCESO AL MEDIO ......................................................................................114 4.4.1 CSMA/CD ............................................................................................................................115 4.4.2 Paso de testigo (Token passing) .......................................................................................116 4.4.3 Acceso conmutado ............................................................................................................117 4.5 TECNICAS DE TRANSMISION...............................................................................................117 Banda ancha .........................................................................................................................117 Banda base ...........................................................................................................................117 4.6 ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN LAS REDES DE AREA LOCAL .....................................118 4.6.1 Elementos lgicos..............................................................................................................118 Protocolos de comunicaciones .............................................................................................118 Sistemas operativos de red ..................................................................................................119 4.6.2 Elementos fsicos ...............................................................................................................120 Servidores............................................................................................................................120 Puestos de trabajo ...............................................................................................................120 Adaptadores de red ..............................................................................................................120 Medios fsicos de transmisin...............................................................................................121 4.6.3 Elementos para la interconexin de redes........................................................................123

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Repetidores..........................................................................................................................123 Puente .................................................................................................................................124 Encaminador........................................................................................................................124 Pasarelas .............................................................................................................................125 Concentradores y Conmutadores .........................................................................................125 4.7 REDES ETHERNET................................................................................................................126 4.7.1 Formato de la trama ...........................................................................................................126 4.7.2 Medios fsicos utilizados para Ethernet a 10 Mbps ..........................................................127 4.7.3 Ethernet a 100 Mbps (Fast Ethernet) .................................................................................128 4.7.4 Medios fsicos utilizados para Fast Ethernet ....................................................................128 4.7.5 Ethernet a 1000 Mbps (Gigabit Ethernet) ..........................................................................129 4.7.6 Medios fsicos utilizados para Gigabit Ethernet ...............................................................129 4.8 RED TOKEN RING .................................................................................................................130 4.8.1 MAU (Unidad de Acceso Multiestacin) ............................................................................131 4.8.2 Funciones del control de acceso al medio (MAC) ............................................................132 4.9 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) ................................................................................132 4.9.1 Arquitectura FDDI...............................................................................................................133 RESUMEN....................................................................................................................................135 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACION.........................................................................................137

TEMA 5. REDES DE DATOS DE AREA EXTENSA .............................................139INTRODUCCION y ESQUEMA DE CONTENIDO .........................................................................141 5.1 CONCEPTOS GENERALES...................................................................................................143 5.2 CLASIFICACION DE LAS REDES DE AREA EXTENSA........................................................144 5.2.1 Redes determinsticas y redes estadsticas......................................................................144 Multiplexacin determinstica................................................................................................145 Multiplexacin estadstica.....................................................................................................145 Redes de circuitos................................................................................................................147 Redes de paquetes ..............................................................................................................147 5.2.2 Ambito de aplicacin..........................................................................................................148 Redes pblicas.....................................................................................................................148 Redes privadas ....................................................................................................................149 5.3 REDES DE CONMUTACION DE DATOS ...............................................................................150 5.3.1 Elementos de una red de conmutacin de paquetes........................................................150 5.3.2 Redes X.25 ..........................................................................................................................152 Nivel fsico............................................................................................................................153 Nivel de enlace.....................................................................................................................153 Nivel de red..........................................................................................................................156 5.3.3 Redes Frame Relay (Retransmisin de tramas)................................................................162 Estndares sobre Frame Relay ............................................................................................164 Frame Relay y el modelo OSI...............................................................................................165 Formato de la trama .............................................................................................................166 Control de flujo y congestin.................................................................................................167 5.3.4 ATM .....................................................................................................................................169

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Tecnologa Cell Relay ..........................................................................................................169 Formato de la celda..............................................................................................................170 Conmutacin ATM................................................................................................................171 Capas del modelo ATM ........................................................................................................173 Servicios ofrecidos por la capa de adaptacin (AAL) ............................................................174 RESUMEN....................................................................................................................................177 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACION.........................................................................................180

ANEXO-A. CIRCUITOS DEL INTERFAZ V.24......................................................183

ANEXO-B. RECOMENDACIONES DE LA UIT-T PARA MODEMS .....................191

ANEXO-C. SERVICIOS OFRECIDOS POR TELEFNICA DATA .......................1971. SERVICIOS DE CONECTIVIDAD BSICA ...............................................................................199 Iberpac Bsico ..........................................................................................................................199 Iberpac Pls ..............................................................................................................................200 Uno ...........................................................................................................................................201 Frame Relay .............................................................................................................................202 ATM..........................................................................................................................................203 Nodo de Red.............................................................................................................................204 Servicios Telemticos................................................................................................................205 2. SERVICIOS INTERNACIONALES DE DATOS .........................................................................206 Frame Relay Internacional ........................................................................................................206 3. SERVICIOS DE CONECTIVIDAD IP .........................................................................................207 Uno IP Bsico ...........................................................................................................................207 Uno IP Corporativo....................................................................................................................208 InfoVa Pls Bsico ...................................................................................................................209 InfoVa Pls Directo...................................................................................................................210 Novacom Router .......................................................................................................................211 Conexin a Internet...................................................................................................................212 InfoInternet................................................................................................................................214 4. SERVICIOS DE COMUNICACIN DE VOZ ..............................................................................214 Uno IP Voz................................................................................................................................214 InfoVa Pls Voz........................................................................................................................215 Data & Voz................................................................................................................................216 CINCO ......................................................................................................................................217 5. SERVICIOS DE COMUNICACIN DE FAX ..............................................................................218 Megafax....................................................................................................................................218 6. APLICACIN EN RED Y PRESENCIA ON-LINE......................................................................218 Infom@il ...................................................................................................................................218 InfoHost ....................................................................................................................................218 Housing.....................................................................................................................................219 EDI ...........................................................................................................................................219 7. SERVICIOS VA SATLITE......................................................................................................219 XI

Redes Corporativas Va Satlite................................................................................................219

ANEXO D. DIRECCIONES INTERESANTES EN INTERNET ...........................221

BIBLIOGRAFIA .....................................................................................................223

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TEMA 1 CONCEPTOS DE TELEMATICA Y DE REDES DE DATOS

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CONCEPTOS DE TELEMATICA Y DE REDES DE DATOS

INTRODUCCIONEn este tema se describe el concepto de telemtica junto con el de servicios de telecomunicacin. Para situarnos en el contexto actual de las redes de telecomunicaciones se ver la evolucin que han tenido, partiendo de las redes telefnicas analgicas hasta llegar a las redes de banda ancha. Una vez vista la evolucin se describe las topologas ms comnmente utilizadas en las redes de transferencia de informacin. Para terminar este tema se vern las tcnicas de conmutacin que se utilizan segn el uso que tengan las redes.

ESQUEMA DE CONTENIDOTelemtica. Servicios telemticos. Evolucin de las redes de comunicaciones. Redes telefnicas. Redes de datos entre ordenadores. Redes corporativas o de empresa. Transmisin de la informacin. Topologa de red. Redes dedicadas. Redes compartidas. Tcnicas de conmutacin. Conmutacin de circuitos. Conmutacin de mensajes. Conmutacin de paquetes.

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TEMA 1

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1.1 TELEMATICAPor definicin, teleinformtica o telemtica es la asociacin de tcnicas propias de las telecomunicaciones y la informtica, con la que se realiza a distancia el intercambio de datos y el control de tratamientos automticos, ms concretamente podemos decir que la telemtica proporciona a personas no especializadas la posibilidad de acceder a sistemas de comunicacin e informaciones antes reservadas a especialistas. Juntas, estas tcnicas constituyen un papel importante en la sociedad actual; la era de la informacin y las comunicaciones. De esta manera se unen las funcionalidades de los sistemas informticos, en cuanto a capacidad de procesar y almacenar grandes cantidades de datos y de las telecomunicaciones capaces de intercambiar informacin entre sistemas distantes. La evolucin de la electrnica y en especial de los semiconductores desde que en 1947 apareciera el transistor en los laboratorios Bell, ha posibilitado la realizacin de sistemas informticos y redes cada vez ms sofisticados, esto ha hecho que lo que en un principio poda parecer innecesario, unir ordenadores con redes telefnicas, cada vez haya ido adquiriendo mayor importancia, puesto que las redes se han hecho cada vez ms complejas y veloces y los ordenadores (desde que apareciera el Eniac) ms potentes, con mayor capacidad y mucho ms pequeos. La columna vertebral de la telemtica est constituida por las redes de transmisin de datos, en un primer momento se utiliz la Red Telefnica Conmutada (RTC), compartindose las comunicaciones de voz con las de datos, para posteriormente ir evolucionando hacia redes dedicadas para datos. Estas redes para datos se disearon partiendo de la base de que slo iban a manejar este tipo de trfico (bits), as nacieron las que se conocen como redes de conmutacin de paquetes.

1.1.1 Servicios telemticosLos servicios de telecomunicaciones son aquellas acciones tendentes a satisfacer una necesidad de comunicaciones mediante el intercambio, almacenamiento y tratamiento de informacin (audible, visible, texto...) requerida por un usuario. Por servicio, en el mbito de las telecomunicaciones, se entiende a la capacidad de transporte de informacin, que en algunos casos puede suponer el tratamiento y/o almacenamiento de la misma, ofrecida por un proveedor de servicios de telecomunicacin a los usuarios a travs de las redes de telecomunicacin. El ejemplo ms claro y sin duda el ms extendido es el servicio telefnico (voz), que solo en Espaa supone casi los veinte millones de lneas ms los telfonos mviles que aumentan cada da de forma exponencial.

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TEMA 1

Los servicios de telecomunicaciones se pueden dividir en servicios portadores, servicios finales o teleservicios y servicios suplementarios. Una red de telecomunicaciones sirve para satisfacer la necesidad que tienen los usuarios de transferir informacin desde un punto origen a un punto destino; como ejemplo podemos citar una conversacin telefnica, el envo de un fax, etc. A estas necesidades especificas de telecomunicacin que tienen los usuarios se las denomina servicios finales o teleservicios. Los servicios portadores son el resultado de la capacidad que tiene la red para transferir informacin extremo a extremo, independientemente del servicio final que soporte. Mediante estas capacidades portadoras de la red se prestan los servicios finales. Los servicios suplementarios o servicios de valor aadido aportan informacin adicional al proceso de transferencia de informacin entre los puntos A y B, esta informacin adicional no es imprescindible para la comunicacin. Algunos ejemplos son la tarificacin detallada, informacin del nmero llamante, el contestador automtico en red, etc. Los servicios ofrecidos por la telemtica se basan en unas redes de telecomunicaciones conectadas a unos centros de servicios que ponen a disposicin de los usuarios bancos de datos o programas para la realizacin de tareas especificas. El usuario tiene acceso a estas redes mediante terminales apropiados que visualizan y/o procesan la informacin que transmiten las redes. Entre los servicios telemticos podemos citar los servicios bancarios y el pago electrnico, en los que una red de oficinas se encuentran interconectadas por medio de una red de datos con los ordenadores centrales o centros de clculo, desde donde se proporciona, actualiza y procesa la informacin que las transacciones bancarias requieran. Un campo de aplicacin de estos servicios puede ser la industria para el intercambio de informacin con los suministradores (piezas, almacenaje, facturas, etc.). Otros servicios tambin pueden ser encajados aqu como el videotex (Ibertex), y los que son cada vez ms utilizados como el correo electrnico, la visita de pginas en Internet, as como las compras electrnicas utilizando tarjeta de crdito, etc.

1.2 EVOLUCION DE LAS REDES DE COMUNICACIONESSe puede decir que desde el invento del telfono por A.G.Bell las redes de telecomunicaciones no han parado de evolucionar, estos cambios siempre han sido acordes con la tecnologa desarrollada y existente en cada momento. En Espaa el

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telfono aparece aproximadamente al ao de su invencin, estableciendo la primera comunicacin entre el castillo de Montjuich y la Ciudadela de Barcelona. Desde sus orgenes, la industria de las telecomunicaciones nunca ha experimentado cambios tan drsticos como en la ultima dcada, donde la liberalizacin y la competencia son las causantes de una profunda reestructuracin en el mercado de las telecomunicaciones.

PASADO - posiciones de monopolio

PRESENTE - liberalizacin y competencia

Figura 1.1 Pasado y presente de las telecomunicaciones

1.2.1 Redes telefnicasLas redes telefnicas para la transmisin de voz a distancia comienzan a constituirse a partir de la aparicin del telfono. Las primeras centrales fueron controladas manualmente por operadoras encaminando las llamadas segn su destino. Ms tarde, cuando la tecnologa existente posibilita la incorporacin de capacidad de control y sealizacin, aparecen los sistemas automticos que ofrecan un servicio ms rpido a los abonados, con un ahorro de costes para el operador y con ventajas para los usuarios; las conversaciones no eran escuchadas por la operadora. En Espaa se instal la primera central de conmutacin automtica en 1923. Las centrales automticas fueron evolucionando con la tecnologa existente; las primeras fueron electromecnicas, en las que tanto los elementos de control como los de conmutacin eran electromecnicos, siendo el rgano fundamental el rel. Las siguientes fueron las semielectrnicas, en las que los rganos de control eran totalmente electrnicos. Las primeras centrales electrnicas, en las que tanto

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TEMA 1

los elementos de conmutacin como los de control son electrnicos, aparecen en la dcada de los aos 60. El paso de sistemas electromecnicos a electrnicos posibilit: La incorporacin de nuevos servicios. El aumento del trfico telefnico. El incremento en las capacidades de sealizacin. Una reduccin del volumen y del consumo de energa de los equipos.

Posteriormente, con la aparicin de la modulacin por impulsos codificados (MIC, en ingls PCM), inventado en 1938 por Alan H. Reeves aunque aplicado en la prctica en los aos 60 y con el incremento del nmero de aparatos telefnicos (por tanto del trfico), se impuls en primer lugar la digitalizacin de los sistemas de transmisin en la dcada de los aos 70, apareciendo a continuacin las centrales totalmente digitales, en las que todas las seales que manejan son de tipo digital.

100% Analogica

20% 80% Analogica

40% 60% Analogica

50% 50% Analogica

40% 20% 40% RDSI-BA Digital Analogica 1992 Inicio de la red conmutada de banda ancha

Digital

Digital

1984

1985

1988

Red telefnica

Inicio de la Red Digital de Servicios IntegradosFigura 1.2 Evolucin de la digitalizacin(Fuente Wandel & Goltermann)

Este hecho, junto con la aparicin de los sistemas de sealizacin por canal comn, hizo evolucionar la red telefnica hacia una Red Digital Integrada (RDI), para una vez digitalizadas tambin las lneas de acceso de los usuarios, pasar a constituir la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), ya que el requisito previo para constituir esta red es la existencia de equipos de conmutacin y transmisin digitales extremo a extremo. La meta de RDSI es reducir el numero de interfaces, protocolos de acceso y conectores de las distintas redes existentes. En esencia la RDSI proporciona conectividad digital extremo a extremo, llegando hasta el usuario final usando lneas telefnicas comunes, protocolos comunes e interfaces normalizados.

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Digital 1990


Redes anterioresRed telefnica bsica (RTC)

Telefono

Red de datos

RDSIIntegracin de serviciosRed de telex

Circuitos privados, red de video,...Video

Figura 1.3 integracin de servicios en la RDSI

La RDSI es una red que ofrece al usuario mayores ventajas con la integracin en una sola red de todos los servicios, figura 1.3, soportando una amplia gama tanto de voz como de otros tipos. Algunas de estas caractersticas y ventajas son: Coste: El coste de conexin puede ser ms bajo cuanto mayor sea la red, es decir mayor n de puntos de acceso tenga. Si se integran todas las redes en una, la red resultante puede abarcar todo el mbito geogrfico de las redes que integra, resultando ms barato el acceso. Acceso: Cuando existen multitud de redes, los procedimientos de acceso son particulares para cada una de las mismas, con la RDSI al existir una sola red se simplifica el acceso para todos los servicios, adems normaliza los interfaces utilizados para el acceso. Digitalizacin extremo a extremo: La RDSI ha conseguido digitalizar las lneas de acceso de usuario, logrando as continuidad digital extremo a extremo. Integracin de servicios: Debido a la digitalizacin de todo el trayecto, puede integrar en la misma red multitud de servicios y posibilita la creacin de otros de manera ms sencilla.

Paralelamente al desarrollo de las redes telefnicas para voz, surge otro tipo de redes dedicadas en exclusiva a otros servicios, como las redes de transmisin de datos que aparecen en la dcada de los aos 70. En Espaa la red Iberpac es una red diseada y dedicada en exclusiva a transmisin de datos.

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TEMA 1

Lo habitual es tener una red especializada y de alta calidad para cada servicio. Aunque la RDSI se pens para unificar en una sola red todos los servicios, no ha tenido la penetracin en el mercado ni la capacidad de transferencia de informacin suficientes para satisfacer a todos los clientes y servicios.INFORMACION: Voz de todos con todos Television: video y audio unidireccional Datos punto a punto Voz sin hilos Datos todos con todos

RED:

RED TELEFONICA CONMUTADA (RTC) o (RTB)

RED PARA DIFUSION DE T.V.

RED DE DATOS

RED DE TELEFONIA MOVIL

INTERNET (Red de redes)

AO Dcada:

20

50

70

90

2000

Figura 1.4 Una red para cada servicio

Teniendo en cuenta que el trfico de datos es cada da mayor frente al de voz (Internet lo est impulsando fuertemente) y que van apareciendo aplicaciones multimedia que necesitan unos recursos de transmisin de datos muy grandes, actualmente la tendencia es evolucionar todas las redes existentes hacia una nica red de banda ancha que pueda proporcionar toda clase de servicios. De esta manera adems al ser nica se hace ms sencilla para el operador la planificacin y el mantenimiento, amortizando antes las inversiones en la red y pudindose abaratar el precio de transporte de la informacin. En 1988 la Unin Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T, antes CCITT) aprob una recomendacin (I.121), donde defini el Modo de Transferencia Asncrono (MTA, en ingls ATM), como la tecnologa de conmutacin que iba a utilizar la futura Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha (RDSI-BA, en ingls B-ISDN). El modelo de referencia para la red es similar en RDSI y en la RDSIBA. Esta red de banda ancha ha de ser capaz de soportar mltiples velocidades de transferencia y con distintas calidades para los mltiples servicios que ha de poder ofrecer como son la voz, datos, vdeo, multimedia, etc.

1.2.2 Redes de datos entre ordenadoresDesde la aparicin de la primera computadora en 1939 (IBM) basada en rels y posteriormente en 1942 el ENIAC que ya utilizaba tubos de vaco, los ordenadores y la informtica en general han evolucionado muchsimo, se dice que segn la ley de Moore la capacidad de los ordenadores se duplica cada 18 meses; sin embargo hasta la dcada de los aos 60 no comenzaron a construirse redes para la interconexin de ordenadores, adquiriendo mayor importancia en la dcada de los aos 80 con la aparicin de los ordenadores personales (PC).

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Haciendo un repaso veremos que los sistemas informticos han ido pasando de unas formas de trabajo a otras ms acordes con los medios y tecnologas existentes. Comenzando con los sistemas centralizados en los que existe un gran ordenador central, tambin llamado host o anfitrin, que es donde reside toda la capacidad de procesamiento y de almacenamiento. A ste se conectan los terminales remotos que no tienen capacidad de proceso (por este motivo tambin se los conoce como terminales tontos); la funcin principal de estos terminales es visualizar la informacin que reciben del ordenador central y enviarle rdenes mediante el teclado. De esta arquitectura se pas a otra semidistribuida, evolucionada de la anterior, en la que los terminales remotos son ordenadores y por consiguiente disponen de capacidades de almacenamiento y proceso. En este modo de funcionamiento las aplicaciones ya no residen en el ordenador central, sino en los ordenadores locales, que se conectan con un ordenador central o servidor donde residen los datos de las aplicaciones que han de compartir con todos los usuarios. A estos ordenadores centrales se los denomina servidores. A este tipo de arquitectura tambin se la denomina cliente/servidor. Con este procedimiento se consigue que los servidores no sean tan grandes y costosos como los host . De este modo de funcionamiento se cambia a otro ms actual llamado proceso distribuido, similar al anterior en cuanto a configuracin. En esta arquitectura los clientes u ordenadores de usuario tienen grandes capacidades de procesamiento y almacenamiento, conectndose con distintos ordenadores remotos que hacen de servidores de datos, conexin todos con todos. En este caso la red que los une juega un papel an ms importante, teniendo que ser capaz de conectar a los ordenadores de los usuarios con distintos destinos ofreciendo la seguridad necesaria. Con este modo de operacin se consigue que la localizacin geogrfica de los distintos elementos (Host, servidores, ordenadores, etc.) no tenga importancia, facilitando una mayor movilidad y pudiendo reorganizar o recolocar los recursos segn las necesidades de cada momento.SISTEMA CENTRALIZADO SEMIDISTRIBUIDO (CLIENTE / SERVIDOR)SERVIDORES

DISTRIBUIDOSERVIDORES

"HOST"

Red

Red

Red

Terminal

Terminal

Terminal

Ordenadores

Ordenadores

Figura 1.5 Arquitecturas de red entre ordenadores

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TEMA 1

1.2.3 Redes corporativas o de empresaLas redes corporativas, estn construidas con recursos privados, pblicos o combinacin de ambos, estn constituidas por redes de telecomunicacin y sistemas informticos cuya funcin es la de facilitar las comunicaciones de voz, datos, imagen, etc. a una empresa. Tal como se ha comentado anteriormente, la localizacin y distribucin geogrfica de las sedes, factoras y delegaciones de una empresa hace que los recursos informticos, personas, maquinas/herramientas, etc., se encuentren as mismo dispersos geogrficamente y por tanto haya que unirlos mediante una red de telecomunicaciones. Las redes corporativas tambin han ido evolucionando hasta el da de hoy, siendo en la mayora de las ocasiones las que hacen avanzar ms rpidamente el mundo de las telecomunicaciones. En un principio slo se utilizaban comunicaciones de voz integrndolas en una centralita telefnica analgica, puesto que la necesidad ms bsica que puede tener una empresa es la comunicacin de voz. Las comunicaciones de datos se limitaban a la informacin que se transmitan entre el ordenador central y los terminales. Hoy en da las comunicaciones de voz se realizan mediante centralitas digitales, telefona mvil e incluso integrndolas en las redes de datos, utilizadas principalmente para comunicacin entre ordenadores (RDSI, Frame Relay, ATM,...). La integracin de los recursos de una empresa en una red se consigue uniendo los distintos edificios mediante una red de rea extensa (WAN, del ingls Wide Area Network), como pueden ser en el caso de Espaa la red Iberpac/Red UNO, RDSI, o la RTC, o bien con una red de rea metropolitana (MAN) segn la localizacin geogrfica, es decir en funcin de la distancia que separe a los edificios.

EDIFICIO ARed de rea local Conexin con la red pblica Red de rea local

EDIFICIO B

RED DE AREA EXTENSA : RTC, RDSI, Iberpac, Frame Relay, ATM...

Figura 1.6 Lan-wan-lan unin de redes (edificio-red-otro edificio).

Situados ahora en el entorno de un edificio o sede, entraramos en el mbito de las redes de rea local (RAL, en ingls LAN), estas redes constituyen la unin entre los distintos equipos informticos y en algunos casos telefnicos que existen

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en un edificio. Estn constituidas por distintos elementos como son el cableado, tarjetas de red, hubs, routers, modems, etc., algunos de estos equipos se utilizan para unir las redes LAN con las WAN que a su vez se unen con otra/s LAN de otro/s edificio/s formando la infraestructura de comunicaciones que la empresa necesita. Debido a la naturaleza de las comunicaciones empresariales, caractersticas que se exige a este tipo de redes se pueden ver en la tabla 1.1. CARACTERISTICA Integracin de servicios las

DESCRIPCION Las empresas necesitan redes globales de comunicaciones que integren todos los servicios, que unan todas sus dependencias y con el mundo exterior. Altas prestaciones Debido a que cada da es mayor la informacin que se transmite, puesto que las aplicaciones as lo requieren, se necesita una red con un gran ancho de banda para poder soportar esos requerimientos de transferencia de informacin. Flexibilidad El incremento continuo de PCs, servidores, etc, y su movilidad, hace necesario que la red pueda crecer, aumentar el nmero de usuarios de manera sencilla. Disponibilidad, calidad y Son trminos muy relacionados entre s, se refieren a que rendimiento la red este operativa y con la calidad necesaria en el momento que sea requerida por el usuario. Alta relacin Puesto que las empresas existen para ganar dinero, habr coste/servicio que minimizar el coste de la red y del envo de informacin siempre y cuando cumpla con la calidad de servicio mnima exigible. Tabla 1.1

1000

velocidad (Mbit/s)

100

FAST Ethernet 25 Mbps ATM

FDDI

ATMSMDS

10

Ethernet Token Ring

Frame Relay T1/E1

1

LAN

MAN

WAN

Figura 1.7 Tipos de redes con sus velocidades y las distancias que cubren

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TEMA 1

1.3 TRANSMISION DE LA INFORMACIONEn las comunicaciones entre ordenadores, para la transferencia de informacin entre dos puntos surge la necesidad de establecer un camino de unin a travs de los nodos o elemento que forman la red y entonces aparecen distintas topologas o arquitecturas de red. Elegir el mtodo adecuado para realizar esta conexin ser un parmetro determinante en el funcionamiento de las redes, ya que de l dependern los costes, velocidades, rendimiento, configuraciones, etc.

1.3.1 Topologas de red Circuitos punto a punto Se entiende como circuito punto a punto (ver figura 1.8) aquel que conecta un origen y un destino de manera permanente y sin que exista la posibilidad de conectarse con otros destinos, ni que otros se puedan conectar con estos.TERMINAL A TERMINAL B

Figura 1.8 Circuito punto a punto entre dos ordenadores

Circuitos multipunto Son aquellos en los que la lnea fsica de transmisin es utilizada por varios equipos (ordenadores), ver figura 1.9. Se diferencia de la anterior configuracin en que al utilizar los mismos recursos para todos los equipos conectados se ahorran costes, siendo por el contrario ms compleja su utilizacin; tambin tiene el inconveniente de que en cada instante solo puede tener un terminal los recursos de transmisin. Un ejemplo de circuitos multipunto puede ser una red de rea local.

...TERMINAL A TERMINAL B TERMINAL "N"

Figura 1.9 Circuito multipunto

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Redes en estrella Son aquellas en las que todos los que acceden a la red conectan con un punto central, este elemento central puede ser un ordenador, un concentrador, una central de conmutacin, etc. Este equipo permite que a travs suyo se puedan comunicar todos los dispositivos conectados. En la figura 1.10 se puede ver una configuracin de red en estrella.CONCENTRADOR

...TERMINAL A TERMINAL B TERMINAL "N" Figura 1.10 Red en estrella

Con esta topologa se concentra mucho el riesgo de fallo en el elemento central de la red. Red en malla En este tipo de redes todos los elementos se conectan con todos, siendo su configuracin muy costosa, (ver figura 1.11) por el contrario tienen un grado de fiabilidad muy alto ya que existen mltiples caminos para establecer la comunicacin.TERMINAL B

TERMINAL A

TERMINAL D

TERMINAL C

Figura 1.11 Red en malla

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TEMA 1

Red en rbol (Estructura jerrquica) Su configuracin es similar a las ramas de un rbol invertido, en el que partiendo de un elemento de mayor rango jerrquico o tronco, se va ramificando hasta llegar a los puntos donde se conectan los equipos que acceden a la red (ver figura 1.12).

... ... ...

Figura 1.12 Red en rbol

Esta topologa de red es muy utilizada para las redes grandes en las que existen muchos puntos de acceso y muy dispersos, como es el caso de las WAN.

1.3.2 Redes dedicadasTambin llamadas lneas dedicadas; se puede decir que es un modo de llamar a un circuito punto a punto. Como se ha visto anteriormente son lneas de transmisin dedicadas durante todo el tiempo a dar servicio entre un origen y un destino. El modo de funcionamiento de estas redes puede ser analgico o digital. Las redes analgicas utilizan equipos que convierten la seal a transmitir (que es de naturaleza digital cuando se trata de redes de datos) en una seal analgica que pueda ser transportada por la red. Los equipos utilizados habitualmente para hacer esta funcin son los denominados como MODEM (Modulador-DEModulador). En las redes digitales, o en las que no existe una modulacin previa de la seal a transmitir, la informacin se transmite directamente, aunque en la mayora de los casos las seales sufren algn proceso de adaptacin para su envo al medio de transmisin. Las caractersticas principales de este tipo de redes se pueden ver resumidas en la tabla 1.2.

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VENTAJAS Rendimiento: se consiguen altos rendimientos de datos en lnea

INCOVENIENTES Coste: al ser circuitos para utilizacin en exclusiva por un usuario, todos los costes se repercuten en el que lo utiliza. Bajo retardo: no existe establecimiento Complejidad: cuando queremos de conexin previa a la transferencia de conectarnos con ms de un punto necesitamos ms de un circuito, de informacin llamada , ni equipos de manera que cuando el numero de puntos conmutacin intermedios a unir aumenta se hace muy complejo Disponibilidad: es un recurso que siempre estar disponible para transmitir. interconectar todos los puntos (red en malla). Tabla 1.2

Cuando se trata de conectar varios puntos, con este tipo de redes se complica mucho ya que necesitaramos gran cantidad de circuitos; el clculo lo podemos hacer utilizando la siguiente expresin: C = N 2

N ( N 1) = 2

Donde N es el nmero de dispositivos a conectar y C el nmero de circuitos resultante. Debido a estos inconvenientes en cuanto a costes y complejidad se hace necesario compartir las redes con otros usuarios.

1.3.3 Redes compartidasSon redes en las que los recursos de transmisin, conmutacin, gestin, etc., son compartidos entre todos los que se conectan a las mismas. Cada usuario que se conecta a la red solo utiliza una parte de los recursos o bien los recursos disponibles los utiliza durante un periodo de tiempo determinado. En este tipo de redes las conexiones a lo largo de la red no son permanentes, sino que se establecen solo durante el tiempo que dura la comunicacin, siendo liberadas cuando sta finaliza, de esta manera pueden ser utilizadas por otros usuarios. Normalmente son redes que ofrecen posibilidades de conmutacin y que tienen una estructura jerrquica. Ejemplos de este tipo son la red telefnica conmutada utilizada para la voz, la RDSI utilizada para voz y datos, la red Iberpac utilizada para conmutacin de datos, etc.

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TEMA 1

Red mallada

accesosFigura 1.13 Red compartida

Todas estas redes se engloban dentro de las denominadas redes de rea extensa WAN, aunque tambin una red de rea local LAN es una red compartida, en la que varios ordenadores comparten el medio fsico de transmisin. Las caractersticas principales de este tipo de redes se pueden ver resumidas en la tabla 1.3.

VENTAJAS Coste: al ser los recursos de la red compartidos por todos los usuarios, los costes tambin se reparten, resultando ms rentable.

Globalidad: normalmente este tipo de redes estn muy extendidas geogrficamente, siendo ms fcil el acceso desde cualquier punto. Complejidad: cuando se trata de poder conectar con muchos puntos distintos, es mucho ms sencillo ya que la red hace funciones de encaminamiento. Tabla 1.3

INCOVENIENTES Comparticin de medios (Acceso mltiple): esto supone que no se tiene un camino exclusivo, sino que se comparte con otros usuarios, pudiendo estar ocupado cuando se necesite. Retardo: existe un retardo, aunque pequeo, en el establecimiento de las conexiones.

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1.4 TECNICAS DE CONMUTACIONComo se ha visto anteriormente, cuando el nmero de elementos que se conectan a una red es muy alto la posibilidad de conectar a todos con todos se hace inviable, por lo tanto ha de existir un mecanismo que permita encaminar las comunicaciones, de manera que la informacin pueda alcanzar el destino deseado. A esta tcnica se la conoce como conmutacin, existiendo distintos tipos: - Conmutacin de circuitos. - Conmutacin de mensajes. - Conmutacin de paquetes. Cada mtodo o tcnica de conmutacin se utiliza preferentemente en un tipo de servicio de telecomunicaciones: - Las redes telefnicas de voz utilizan la conmutacin de circuitos. - La conmutacin de mensajes es utilizada por las redes telegrficas. - Las redes de datos utilizan principalmente conmutacin de paquetes, aunque pueden utilizar otras.

1.4.1 Conmutacin de circuitosLas redes de conmutacin de circuitos consisten en una serie de centrales de conmutacin (conmutadores) interconectadas entre s, de manera que a travs de stas se unen una serie de puntos, estableciendo el camino fsico entre el origen y destino. La caracterstica clave de esta tcnica es que el camino es fijo y permanece establecido durante todo el tiempo que dura la transmisin, siendo independiente de la informacin enviada, es decir, aunque no se enve informacin el trayecto permanece fijado. El camino fsico se establece en cada punto de conmutacin en funcin del destino, de los circuitos o enlaces libres y del trafico cursado entre otros.Transferencia de la informacin conmutador conmutador

Puntos de cruce o conmutacin

Figura 1.14 Tcnica de conmutacin de circuitos.

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TEMA 1

Las caractersticas de la tcnica de conmutacin de circuitos son: El ancho de banda es fijo e invariable. Retardo bajo en la fase de establecimiento de la conexin. La red se comporta de manera transparente a la informacin que viaja. Se establece un camino fsico entre los extremos de la red. El retardo de la informacin para llegar desde el origen al destino es constante y muy bajo, esta tcnica es por tanto ideal para transmitir informacin sensible al retardo como la voz y el vdeo.

1.4.2 Conmutacin de mensajesEsta tcnica se basa en el envo de mensajes por los centros de red o centros de conmutacin hacia su destino, siendo transmitidos una vez que estos centros han recibido el mensaje completo procedente del remitente. Los mensajes son entidades completas de informacin (un bloque de datos), unidireccionales y que viajan de un origen a un destino. Este bloque de datos lleva una cabecera en la que figura la direccin del destinatario del mensaje, por este motivo no es necesario el establecimiento previo de una comunicacin ni de un camino fsico como en el caso de la conmutacin de circuitos. Esta tcnica se basa en una forma de trabajar que consiste en el almacenamiento y reenvo, puede verse en la figura 1.15.almacenamiento 1 almacenamiento 2

M1 Mensaje 1 para B M1centro de conmutacin de mensajes

M1 Mensaje 1 recibido M1centro de conmutacin de mensajes

TERMINAL A

TERMINAL B

Almacenamiento y reenvio

Figura 1.15 Tcnica de conmutacin de mensajes

Las caractersticas principales de la tcnica de conmutacin de mensajes son: No se necesita un establecimiento previo al envo de mensajes (llamada). El mensaje se almacena y reenva segn va pasando por los nodos de la red. Debido a las fases de almacenamiento y reenvo existe un retardo importante desde que se enva el mensaje hasta que se recibe, este retardo adems es muy variable.

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Los nodos de la red, debido a la fase de almacenamiento, necesitan grandes cantidades de memoria. No es necesario que los terminales estn conectados o en lnea simultneamente. Los mensajes son puestos en una cola para el envo, cuando existe mucho trafico resulta un inconveniente porque los retardos son muy grandes. Los recursos de la red son compartidos de una manera eficiente, ya que no estn dedicados en exclusiva para un usuario. No existe un canal fsico de comunicacin, la informacin llega en diferido. No es necesario que los terminales sean totalmente compatibles entre s, puede existir un elemento intermedio que traduzca la velocidad, el cdigo del mensaje, etc.

1.4.3 Conmutacin de paquetesPara solventar algunos de los problemas de la conmutacin de mensajes surge esta tcnica de conmutacin que es bastante parecida en cuanto a principio de funcionamiento. Frente a la conmutacin de circuitos tiene la ventaja de que optimiza los medios y mtodos empleados para la transferencia de informacin. Consiste en trocear el mensaje origen en bloques ms pequeos, de longitud fija o variable, a los que se aade una cabecera que los identifica para ser enviados a la red. A estas unidades de datos generalmente se las denomina paquetes. Los paquetes una vez que se han enviado a la red viajan de nodo en nodo hasta llegar al destino final, en el que han de agruparse para formar el mensaje original. Esta tcnica consiste, al igual que la conmutacin de mensajes, en el almacenamiento y reenvo pero de paquetes en lugar de mensajes completos.Mensaje a transmitir se divide en P1 c paquetes con su P2 c cabecera P3 c P4 c P5 c P6 c

Pn c

...

P2 c

P1 c

TERMINAL A

Red de conmutacin de paquetes TERMINAL B

Figura 1.16 Conmutacin de paquetes

Las principales caractersticas, ventajas e inconvenientes de este modo de operacin son las siguientes:

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TEMA 1

Ventajas: Alta eficiencia: los recursos de la red son compartidos estadsticamente por todos los usuarios. Menor coste: al ser los recursos compartidos tambin se reparten los costes, resultando ventajoso para el usuario en comparacin con otros medios como las lneas dedicadas. Desequilibrio de velocidades: la velocidad o capacidad de transferencia de informacin en un extremo no tiene porqu ser la misma que en el otro, puesto que los nodos de la red tienen memoria de almacenamiento intermedio, la capacidad de transferencia en el origen puede superar a la del destino. Posibilidad de rutas alternativas: en un tipo de conexin existente (datagrama), existe la posibilidad de que los paquetes viajen cada uno por distintas rutas. La velocidad de la lnea fsica de transmisin empleada es independiente de la velocidad de transferencia de informacin efectiva en cada instante, el ancho de banda se asigna dinmicamente, utilizndose solo cuando hay informacin a transmitir.

Inconvenientes: El retardo de propagacin que aunque es pequeo existe, es menor que en el caso de la conmutacin de mensajes pero mayor que en el caso de circuitos. El retardo de propagacin no es constante, segn las condiciones de la red en cada instante en cuanto a trafico y tamao de los paquetes principalmente, los retardos desde el origen al destino varan con cada paquete, esto es un inconveniente para algunos tipos de servicios como la voz y el vdeo. La memoria de los nodos (cola o buffer) es en la que se almacenan los paquetes hasta que hay posibilidad de enviarlos, esto hace que los nodos sean ms complejos por la gestin que tienen que hacer de esta memoria y puede ser un problema cuando se produce congestin en la red debido al exceso de trafico. Al existir la posibilidad de que los paquetes viajen por distintos caminos, pueden llegar al destino en distinta secuencia, con lo que hay que reorganizar los paquetes a su llegada. El control de flujo de la informacin se realiza entre los nodos de la red y entre nodo y terminal de usuario por lo que se pierde tiempo y capacidad de transferencia de informacin. Cuando existe congestin, el mtodo que habitualmente utilizan las redes de conmutacin de paquetes para que los nodos puedan cursar todo el trfico es obligar a que los terminales no metan mas datos en la red. Esto es consecuencia de la comparticin de recursos, ya que al contrario de lo que ocurre con la tcnica de conmutacin de circuitos, en esta no se reservan recursos de la red en exclusiva para una comunicacin. modalidades de

En este modo de funcionamiento existen dos encaminamiento o enrutamiento: datagrama y circuito virtual.

Estos dos modos de operacin son muy importantes puesto que implican la manera de funcionar internamente la red y por tanto que sta pueda ofrecer

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determinados tipos de servicios e incluso que se tenga que emplear unos protocolos u otros. Circuito virtual

En este modo de operacin, antes del envo de informacin a su destino hay que establecer un camino virtual entre el origen y el destino, de modo que una vez establecido todos los paquetes viajan por la misma ruta (ver figura 1.17), esto es similar a la fase de establecimiento de llamada en la red telefnica bsica y al igual que en sta, una vez que se han enviado todos los paquetes se procede a la liberacin del circuito para que pueda ser utilizado por otra comunicacin. Con este modo de funcionamiento se dice que la red o el protocolo utilizado es orientado a la conexin. Por tanto los protocolos orientados a la conexin establecen circuitos virtuales para la transferencia de informacin.

Pn c

...

P6 c P5 c P1 c P4 c P2 c P3 c

TERMINAL B

TERMINAL A Establecimiento de un circuito virtual por el que se envian los paquetes

Figura 1.17 Envo de paquetes mediante la tcnica de circuito virtual

Existen dos modalidades de circuito virtual: Circuito Virtual Permanente (CVP): en el que la asignacin del encaminamiento est previamente establecido y es fijo a travs de todos los nodos de la red para dos terminales dados, no existiendo fase de establecimiento y liberacin del circuito. Circuito Virtual Conmutado (CVC): en este caso s existe la fase de establecimiento del circuito, en la que se fija el camino a travs del cual circularn los paquetes, este camino se fija entre el origen y el destino para cada llamada.

En ambas modalidades el circuito virtual no es un circuito fsico, sino que por un circuito fsico se establecen varios circuitos virtuales, tantos como comunicaciones existan desde o hacia ese terminal, ocupando cada una un canal lgico del enlace o circuito fsico, resultando as que un camino fsico entre un terminal y un nodo de red o entre dos nodos de la red, es compartido por varios circuitos virtuales.

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TEMA 1

Datagrama

En este caso no existe un establecimiento de un camino o ruta entre el origen y el destino previo a la transferencia de informacin, por tanto tampoco existe una liberacin posterior. El encaminamiento lo realizan los nodos de la red con la informacin del destino que existe en la cabecera de cada uno de los paquetes de datos que viajan por la red. De esta manera y en funcin de las condiciones de operacin de la red en cada instante en cuanto a trfico, congestin de rutas, ruta ms corta, etc. el nodo elige qu camino ha de tomar cada uno de los paquetes que tiene en la cola de espera para el envo, pudiendo dos paquetes que viajan del mismo origen al mismo destino tomar distintos caminos, que a su vez pueden tener distintos retardos, llegando entonces los paquetes a su destino con una secuencia incorrecta (desordenados). Cuando la red utiliza este modo de encaminamiento se dice que la red o el protocolo utilizado es no orientado a la conexin. Este modo de operacin tiene ventajas y desventajas frente al circuito virtual. Es un modo de funcionamiento ms sencillo pero que a cambio exige un mayor control por parte de la red ya que tiene que tomar decisiones de encaminamiento paquete a paquete, por el contrario es un medio ms flexible para encaminar la informacin. Una desventaja es que los paquetes pueden llegar fuera de secuencia a su destino y por lo tanto con retardos muy variables.

P5 c

P3 c

Pn c

...

P6 c P1 c

TERMINAL B

TERMINAL A P4 c Cada paquete puede viajar por un camino P2 c

Figura 1.18 Envo de paquetes mediante la tcnica de datagrama

Diferencias entre circuito virtual y canal lgico

La multiplexacin de ms de una comunicacin por una lnea fsica es llamado circuito virtual (ver figura 1.19).

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Circuito virtual: es la relacin de conexin extremo a extremo entre dos dispositivos de usuario a travs de la red. Un circuito virtual se constituye habitualmente por varios circuitos fsicos consecutivos hasta completar la unin origen destino. Canal lgico (LCN, del ingls Logical Chanel): es la relacin de la conexin local entre usuario y red. El canal lgico tiene significado local en la interfaz entre el terminal de usuario y la red en cada lado de la red. La numeracin de los canales lgicos es realizada en cada cara de la red y el N del canal lgico local es normalmente diferente al N remoto.

canal lgico 1

canal lgico 1

enlace fsico conmutador

conmutador enlace fsico

Terminal B

canal lgico 3

Terminal Acanal lgico 2

conmutador

Circuito virtual A Circuito virtual B

Terminal C

Figura 1.19 Canales lgicos y circuitos virtuales en una comunicacin

Una sesin o conexin especifica entre dos terminales, es identificada durante el tiempo que dura por el mismo par de canales lgicos uno en el origen y el otro en el destino. Dentro de la red, los nodos por los que se ha establecido el circuito virtual tienen tambin su propia numeracin de canales lgicos.

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TEMA 1

RESUMENTelemtica es la asociacin de tcnicas de las telecomunicaciones y la informtica que permiten realizar a distancia el intercambio de datos y control automtico, utilizando para ello terminales especficos. Los servicios de telecomunicaciones son acciones que satisfacen una necesidad de comunicaciones intercambiando informacin. Los servicios de telecomunicaciones se pueden dividir en servicios portadores, servicios finales o teleservicios y servicios suplementarios. Los servicios telemticos se basan en redes de telecomunicaciones conectadas a unos centros proveedores de servicios. La evolucin de las redes telefnicas comienza con la aparicin del primer telfono. Las primeras centrales eran totalmente manuales evolucionando a las electromecnicas, semielectrnicas, electrnicas y por ltimo digitales. Apareciendo con stas la Red Digital Integrada que evolucionara una vez digitalizado el bucle de abonado hacia la Red Digital de Servicios Integrados. La tendencia es evolucionar hacia una red de banda ancha que integre todo tipo de servicios. Las redes de datos aparecen en los aos 60 teniendo una arquitectura host terminal, evolucionando hacia otra llamada cliente/servidor y por ltimo a una distribuida en la que todos los ordenadores se pueden conectar con todos. Las redes corporativas estn constituidas por redes de telecomunicacin y sistemas informticos que pueden ser privados, pblicos o combinacin de ambos. Una caracterstica de las redes corporativas es que generalmente han de unir edificios que se encuentran dispersos geogrficamente. Las caractersticas que se le pide a este tipo de redes es que integren todos los servicios, que tengan buenas prestaciones, sean flexibles, den suficiente calidad y tengan buena relacin calidad/precio. Transmisin es la capacidad de transportar informacin entre dos elementos. Para transmitir informacin entre dos puntos hay que establecer fsicamente un camino entre los mismos apareciendo distintas topologas: circuitos punto a punto, circuitos multipunto, redes en estrella, redes en malla y redes en rbol. Las redes o lneas dedicadas son circuitos punto a punto que estn dedicados durante todo el tiempo a dar servicio entre un origen un destino.

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Las redes compartidas son aquellas en las que los recursos de transmisin, conmutacin, gestin, etc., son compartidos entre todos los que se conectan a las mismas. Cuando el nmero de elementos que se conectan a una red es muy alto, la posibilidad de conectar a todos con todos se hace inviable, por lo que surge la necesidad de la conmutacin, que es un mecanismo que permite encaminar las comunicaciones, existiendo distintos tipos: - Conmutacin de circuitos. - Conmutacin de mensajes. - Conmutacin de paquetes. Dentro de la conmutacin de paquetes hay dos modalidades: Datagrama y circuito virtual que a su vez puede ser conmutado o permanente. A la multiplexacin de ms de una comunicacin por una lnea fsica es llamado circuito virtual.

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TEMA 1

EJERCICIOS DE AUTOEVALUACION1. Si en una red tenemos 4 elementos o nodos y queremos conectarlos de manera que formen una red mallada, cuntos circuitos de unin necesitamos?.q a: 12. q b: 6. q c: 4.

2. Las lneas dedicadas, permiten compartir informacin con otros usuarios?.q a: En ocasiones. q b: Siempre. q c: Nunca.

3. Qu tcnica de conmutacin se basa en el almacenamiento y reenvo de la informacin?.q a: Paquetes. q b: Mensajes. q c: Ambas.

4. En una red mallada, si falla un enlace entre nodos, qu ocurre?.q a: La comunicacin no se puede realizar. q b: Se bloquea la red. q c: La comunicacin se puede efectuar por otro camino de la red.

5. En la tcnica de conmutacin de paquetes, si previamente al envo de informacin no existe establecimiento de un circuito, se llama:q a: Circuito virtual permanente. q b: Circuito virtual conmutado. q c: Datagrama.

6. En una red en la que los ordenadores conectados se pueden comunicar todos con todos, se dice que es una arquitectura de red:q a: Centralizada o host/terminal. q b: Distribuida. q c: Cliente/Servidor.

7. En una comunicacin de datos, un canal lgico se establece:q a: Entre los terminales origen y destino. q b: Entre el terminal y el nodo de la red en cada lado de la red. q c: Entre el terminal origen y el ltimo nodo de la red.

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TEMA 2 PRINCIPIOS DE COMUNICACIONES DE DATOS

TEMA 2

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PRINCIPIOS DE COMUNICACIONES DE DATOS

INTRODUCCIONEn este tema veremos las caractersticas de la informacin a transmitir as como su adaptacin al medio fsico en forma de seales elctricas. Tambin se tendrn en cuenta los conceptos bsicos aplicados en el envo de las seales de datos de un punto a otro, considerando la velocidad, los modos de operacin, la sincronizacin de las seales, etc. Otro punto a tratar es el del interfaz de unin entre dispositivos de transmisin de datos, as como sus caractersticas elctricas y de funcionamiento. Por ltimo nos detendremos en los equipos ms comnmente utilizados para el acceso y conexin a las redes de datos. Se trata de equipos que utilizan las redes de cobre, redes telefnicas, que son las ms extendidas a nivel mundial.

ESQUEMA DE CONTENIDOConceptos previos. La informacin. Transmisin de seales analgicas y digitales. Seales analgicas y digitales. Transmisin de seales. Lneas de transmisin Aspectos de las comunicaciones de datos. Transmisin serie y paralelo. Sincronismo. Clasificacin segn su direccin. Transmisin a 2 y 4 hilos. Velocidades de modulacin y transmisin. Interfaz normalizado ETD ETCD. Interfaz de comunicaciones para datos. Tecnologas y equipos de acceso a las redes de datos. Mdem. Tipos. Unidades de Terminacin de Red. Equipos xDSL.

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TEMA 2

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2.1 CONCEPTOS GENERALESComo ya hemos visto, para transportar informacin de un punto a otro ha de haber un camino fsico entre el origen y el destino, a este medio se le denomina canal de comunicacin (ver figura 2.1). Para que la informacin enviada por un extremo de ese canal se reciba correctamente en el otro extremo, la informacin a transmitir tiene que sufrir un proceso de codificacin y adaptacin al medio, siendo necesario que cumpla una serie de requisitos como son la velocidad, la sincronizacin, etc.

ORIGEN

CANAL DE COMUNICACION

DESTINO

Fuente de informacin

Emisor (Procesador de emisin)

Medio de transmisin

Receptor (Procesador de recepcin)

Recepcin de informacin

Figura 2.1 Transmisin de la informacin

En las redes de comunicaciones de datos generalmente se trata de conectar a dos o ms equipos informticos para que se puedan transferir informacin entre ellos. Partimos de la base de que los ordenadores y equipos de datos trabajan con informacin digital binaria, seal que solo puede tomar dos estados. Cuando estos ordenadores se quieran comunicar, porque tienen informacin de un usuario para otro, se enviarn mensajes que estn compuestos por una secuencia de bits que tendrn que codificarse, de manera que el ordenador que los reciba pueda entender esa informacin y manejarla de la forma adecuada. Las seales que se transmiten por el canal de comunicacin tendrn que cumplir una serie de requisitos como son el momento exacto y la velocidad adecuada para el envo de los datos previamente codificados (ver figura 2.2). En este tema tratamos la parte de adaptacin de las seales al medio de transmisin dejando para el siguiente la parte de codificacin junto con la de las caractersticas de protocolos.

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TEMA 2(codificacin ASCII) MENSAJE: HOLA 1000001 1001100 1001111 1001000

APLICACION, MENSAJE DE USUARIO

Ejemplo: ASCII EBCDIC BAUDOT . . Adaptacin de velocidad Sincronismo Voltaje .

CODIFICACION

Reloj:

ADAPTACION AL MEDIO

0 0Hacia el receptor

0

1

0

1 ... ...

Figura 2.2 Codificacin y envo de informacin

2.2 TRANSMISION DE SEALES ANALOGICAS Y DIGITALES 2.2.1 Seales analgicas y digitalesToda seal elctrica est caracterizada por una serie de parmetros como son la amplitud de la seal, su frecuencia y la fase. La amplitud indica el valor de la magnitud fsica de la seal, por ejemplo el voltaje o la corriente; la frecuencia siempre que sea una seal peridica, es el nmero de veces que esta seal se repite en un periodo de tiempo de un segundo y la fase representa el avance o retraso del paso por cero de la amplitud de la seal con respecto al origen de tiempos. Una seal analgica es aquella seal cuya variacin de amplitud es continua en el tiempo, pudiendo tomar en cada instante de tiempo infinitos valores (figura 2.3).Amplitud

0tiempo

Figura 2.3 Seal analgica

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Una seal digital es aquella que solo puede tomar un nmero de valores discretos a lo largo del tiempo, en cada instante de tiempo solo puede tomar una serie de valores finitos. Su variacin por tanto presenta discontinuidades en el tiempo, esto lo podemos ver en la figura 2.4.

Amplitud

0tiempo

Figura 2.4 Seal digital

Una diferencia fundamental entre seales analgicas y digitales es la variacin de su amplitud. La informacin digital bsica y ms utilizada en comunicaciones de datos es el bit (Binary digIT), esta informacin es representada por seales que pueden tomar dos valores o estados distintos, alto y bajo o 1 y 0 .

2.2.2 Transmisin de sealesPara transmitir una informacin por un sistema de telecomunicaciones, existe la posibilidad de transmitir la seal de manera analgica o digital. Esta seal tendr una atenuacin en el medio de transmisin y adems podr sufrir una serie de perturbaciones, internas o externas al propio medio como pueden ser: distorsiones, diafonas, ruidos e interferencias, que harn que la seal se altere y no llegue exactamente la misma informacin al destino. Todas estas alteraciones las sufren por igual tanto las seales analgicas como las digitales, sin embargo no las afecta de la misma manera, caracterizndose cada una por tener sus ventajas e inconvenientes. Sobre la transmisin de seales digitales podemos enunciar las siguientes ventajas: Regeneracin de la seal: debido a que la seal que se transmite est formada por niveles perfectamente definidos. Cuando la seal llega al receptor o a un amplificador/regenerador, resulta ms fcil discernir entre los diferentes niveles posibles, de esta manera se recupera la seal libre de errores siempre que las perturbaciones no sean tan grandes que produzcan desplazamientos en el nivel que haga que el receptor se equivoque de estado. Esta es una ventaja frente a la transmisin de seales analgicas en las que una vez degradada la seal el efecto es irreversible, no pudindose obtener

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TEMA 2

posteriormente la seal libre de errores. Tambin los amplificadores y equipos activos que son atravesados por la seal, son ms complejos en el caso de seales analgicas, ya que tienen que tener una respuesta muy lineal para no producir distorsiones ni alteraciones a la seal. Funcionamiento con baja relacin seal/ruido: como se ha comentado, el receptor tiene facilidad para discriminar los distintos estados discretos que puede tomar la seal. Las perturbaciones son de naturaleza analgica, por lo que fijando los estados posibles de la seal de una manera adecuada, deber haber una alteracin grande de la seal para que el receptor detecte un estado que no se corresponde con el nivel transmitido. Esto hace que los sistemas funcionen correctamente con una baja relacin seal/ruido, por ejemplo en banda base basta una relacin seal/ruido del orden de 20 db. para no superar un error por cada milln de bits transmitidos.

Las desventajas de la transmisin de seales digitales frente a las analgicas principalmente son: Mayor requerimiento de ancho de banda. Las seales digitales por su naturaleza y su brusca variacin de niveles con respecto al tiempo necesitan un medio con un gran ancho de banda para su transmisin ya que de lo contrario estas variaciones se ven alteradas, filtrndose la seal y llegando a su destino en unas formas imposibles de reconocer. Este problema se intenta corregir utilizando, como veremos ms adelante, determinados cdigos de lnea. Las seales analgicas suelen tener un espectro en frecuencias mucho ms simple, siendo por ejemplo para una seal sinusoidal determinada una nica lnea vertical en todo el margen de frecuencias. Necesidad de conversin A/D y D/A. La mayora de las fuentes de informacin son analgicas (voz, imagen,...), por lo que para transportarlas de manera digital previamente hay que convertirlas de analgico a digital, teniendo que hacer en el destino la operacin inversa. Sin embargo cuando se trata de transferir informacin entre sistemas digitales (ordenadores, redes,...), la informacin ya est en formato digital por lo que puede ser una ventaja, en cualquier caso tambin habr que traducir la seal digital a determinados cdigos de lnea para su envo, (apartado 2.5.2). Sincronizacin en el tiempo. Cuando la seal digital llega al receptor, ste debe de ser capaz de discernir entre los distintos niveles que puede tomar sta, pero adems ha de poder determinar los instantes precisos en los que la seal cambia de estado para que no se produzcan errores de tiempo. Para hacer esta operacin, el receptor ha de disponer de un reloj que le indique la sucesin de instantes en los que puede variar la seal; otra posibilidad es que el receptor rescate el reloj de la propia seal que est recibiendo.

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2.2.3 Lneas de transmisinEs el medio utilizado para la unin entre distintos equipos de transmisin de informacin. En funcin de la naturaleza de las seales que transportan se pueden clasificar en analgicas y digitales. Lneas analgicas en banda vocal: su margen de utilizacin est comprendido entre los 300 y los 3400 hercios, estando constituidas por pares metlicos que son las que normalmente llegan hasta el usuario, sistemas analgicos de transmisin utilizando la tcnica de multiplexaccin por divisin de frecuencias (MDF) y sistemas digitales de transmisin usando la tcnica de multiplexacin por divisin en el tiempo (MDT). Lneas digitales: se utilizan para cualquier ancho de banda, estando formadas por pares metlicos hasta 2 Mbit/s, cable coaxial para velocidades iguales o superiores a 2 Mbit/s y distancias cortas, fibra ptica para velocidades superiores a 2 Mbit/s y distancias largas y los sistemas digitales de transmisin como la Jerarqua Digital Sncrona (JDS).

2.3 ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN LAS COMUNICACIONES DE DATOSEl envo de informacin entre dos dispositivos se puede realizar de diferentes formas teniendo en cuenta los siguientes parmetros y modos de transmisin que caracterizan el enlace de datos. 2.3.1 Transmisin serie Este modo de transmisin se caracteriza porque los datos son enviados uno a uno, bit a bit, uno a continuacin de otro de manera secuencial y por un nico canal de transmisin, (ver figura 2.5). Normalmente se utiliza cuando la distancia entre emisor y receptor es grande, ya que, a diferencia de la transmisin en paralelo, permite economizar circuitos fsicos o canales de transmisin.Amplitud

0 1 0 0 1 1 0 1

una lnea de transmisin

t0

t1

t2

...

tn

t

hacia el destino

Figura 2.5 Transmisin de una seal en serie

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TEMA 2

2.3.1 Transmisin paraleloEn este modo de operacin se envan en cada instante de tiempo varios datos simultneamente, utilizando para ello varios circuitos entre el emisor y el receptor, tantos como datos se envan cada vez, (figura 2.6). Frente a la transmisin en serie tiene la ventaja de que multiplica la velocidad por el nmero de datos que se envan simultneamente, pero tiene la desventaja de necesitar varios circuitos, estando recomendada para pequeas distancias (del orden de unos metros como mximo).

Amplitud

A

0 1 0 0 1 1

0 1 t

existen tantos hilos como datos se transmiten simultaneamente

B

1 1 0 1 0 0

1 1 t

C

1 0 1 1 0 1 ...

1 0 thacia el destino

N

0 1 0 0 1 1t0 t1 t2

0 1tn

En cada instante de tiempo "tn" se envan a la vez los datos de A, B, C,...N

...

t

Figura 2.6 Transmisin de seales en paralelo

2.3.3 SincronismoEn la transmisin digital, para que el receptor pueda recuperar la informacin, es absolutamente necesario que est sincronizado con el emisor, esto es que tengan como referencia la misma base de tiempos. Seal aniscrona Se llama aniscrona a una seal digital cuando los instantes significativos de la misma aparecen en cualquier momento, sin ninguna restriccin; la duracin de los impulsos que representan los datos no tienen porqu ser mltiplos (ver figura 2.7).los instantes significativos, en los que cambia la seal, pueden ocurrir en cualquier momento

Amplitud

7,01

2,11

3,04

11,07

t

Figura 2.7 Seal aniscrona

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Seal iscrona Se llama iscrona a una seal digital cuando los intervalos significativos son mltiplos de un determinado valor T , ver figura 2.8.

Amplitud

T

T

2T

2T

T

T

Intervalo significativo TFigura 2.8 Seal iscrona

t

Normalmente las seales digitales son generadas teniendo como referencia un reloj o base de tiempos. Si una seal es generada por un nico reloj todas las transiciones entre elementos sern mltiplos de un mismo valor T , siendo la seal resultante iscrona. Transmisin sncrona En transmisin sncrona se enva, adems de los datos la seal de reloj; de esta manera el receptor se sincroniza con el emisor y determina los instantes significativos de la seal que recibe (figura 2.9). Los datos se transmiten de manera consecutiva entre el emisor y el receptor, con un flujo constante que viene determinado por la seal del reloj de sincronismo.Emisor Receptor

DATOS

DATOS

Reloj

Reloj

(Terminal)

(modem)

Figura 2.9 Transmisin sncrona

Cuando se trata de transmisin de seales por pares metlicos en donde intervienen un terminal u ordenador (ETD) y un mdem (ETCD), la seal o reloj de sincronismo del emisor puede generarse en cualquiera de estos dispositivos siendo comn para ambos. En el receptor el mde

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