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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
INGENIERÍA EN SISTEMAS
COMPUTACIONALES
Materia:
Taller De Sistemas operativos
Alumno:
Moises Uscanga Ramirez
Semestre-Grupo:
5to.
Producto Académico:
MEDIOS DE TRANSMISIÓN Y SUS CARACTERISTICAS
Docente:
MTI. DIONISIO PEREZ PEREZ
ALVARADO, VER. SEPTIEMBRE 2013
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INTRODUCCIÓN
. Los medios guiados son aquellos en los que el canal por el que se transmiten
las señales son medios físicos, es decir, por medio de un cable. En este tipo de
medios se emplea un conductor de un dispositivo a otro, limitando la propagación
de la señal al interior del conductor. Los medios no guiados son aquellos que no
confinan señales mediante ningún tipo de cable, estas señales se propagan
mediante un medio ya sea al aire o al vacío. La transmisión y recepción de
información se lleva a cabo por medio de antenas, la de transmisión la antena
irradia energía electromagnética en el medio mientras que la de recepción la
antena capta las ondas electromagnéticas del medio que lo rodea. El siguiente
trabajo tiene como finalidad comparar los medios guiados y no guiados que más
comúnmente se emplean en las redes de computadoras actuales. Sus
características, ventajas, desventajas y otros puntos importantes.
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Unidad II Medios de Transmisión y sus Características
2.1 Guiados: Par Trenzado, Coaxial y Fibra Óptica.
DEFINICIÓN
El medio de transmisión constituye el canal que permite la transmisión de
información entre dos terminales en un sistema de transmisión. Las
transmisiones se realizan habitualmente empleando ondas electromagnéticas
que se propagan a través del canal.
A veces el canal es un medio físico y otras veces no, ya que las ondas
electromagnéticas son susceptibles de ser transmitidas por el vacío.
ANCHO DE BANDA
Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del
rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de
la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis
de Fourier. También son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a
este rango.
En conexiones a Internet el ancho de banda es la cantidad de información o de
datos que se puede enviar a través de una conexión de red en un período dado.
El ancho de banda se indica generalmente en bits por segundo (bps), kilobits
por segundo (Kbps), o megabits por segundo (Mbps).
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Es común denominar ancho de banda digital a la cantidad de datos que se
pueden transmitir en una unidad de tiempo.
Por ejemplo, una línea ADSL de 256 kbps puede, teóricamente, enviar 256000
bits (no bytes) por segundo. Esto es en realidad la tasa de transferencia
máxima permitida por el sistema, que depende del ancho de banda analógico,
de la potencia de la señal, de la potencia de ruido y de la codificación de canal.
Un ejemplo de banda estrecha es la realizada a través de una conexión
telefónica, y un ejemplo de banda ancha es la que se realiza por medio de una
conexión DSL, microondas, cable módem o T1. Cada tipo de conexión tiene su
propio ancho de banda analógico y su tasa de transferencia máxima. El ancho
de banda y la saturación redil son dos factores que influyen directamente sobre
la calidad de los enlaces.
El rango de frecuencia que deja a un canal pasar
satisfactoriamente se expresa en Hz. Bw=∆f=fcs (frecuencia
de corte superior) – fci (frecuencia de corte inferior)
b. Interferencia electromagnética
La interferencia electromagnética es la perturbación que ocurre en cualquier
circuito, componente o sistema electrónico causado por una fuente externa al
mismo. También se conoce como EMI por sus siglas en inglés (ElectroMagnetic
Interference), Radio Frequency Interference o RFI. Esta perturbación puede
interrumpir, degradar o limitar el rendimiento de ese sistema. La fuente de la
interferencia puede ser cualquier objeto, ya sea artificial o natural, que posea
corrientes eléctricas que varíen rápidamente, como un circuito eléctrico, el Sol o
las auroras boreales.
c. Campo magnético inducido
La circulación de una corriente eléctrica a través de un conductor, genera un
campo magnético entorno a dicho conductor. De igual forma, cualquier campo
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magnético entorno a un conductor puede inducir una corriente eléctrica en este.
Eso podría considerarse una interferencia.
Para evitar este fenómeno se utilizan cables eléctricos apantallados.
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IMPEDANCIA CARACTERÍSTICA
Se denomina impedancia característica de una línea de transmisión a la relación
existente entre la diferencia de potencial aplicada y la corriente absorbida por la
línea en el caso hipotético de que esta tenga una longitud infinita, o cuando aún
siendo finita no existen reflexiones.
En el caso de líneas reales, se cumple que la impedancia de las mismas
permanece inalterable cuando son cargadas con elementos, generadores o
receptores, cuya impedancia es igual a la impedancia característica.
La impedancia característica es independiente de la frecuencia de la tensión
aplicada y de la longitud de la línea, por lo que esta aparecerá como una carga
resistiva y no se producirán reflexiones por desadaptación de impedancias,
cuando se conecte a ella un generador con impedancia igual a su impedancia
característica.
De la misma forma, en el otro extremo de la línea esta aparecerá como un
generador con impedancia interna resistiva y la transferencia de energía será
máxima cuando se le conecte un receptor de su misma impedancia
característica.
No se oculta, por tanto, la importancia de que todos los elementos que componen
un sistema de transmisión presenten en las partes conectadas a la línea
impedancias idénticas a la impedancia característica de esta, para que no
existan ondas reflejadas y el rendimiento del conjunto sea máximo.
Para evitar reflexiones y asegurarnos que se transmite toda la potencia posible:
ZS = Z0 = ZL
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d. Reflexión. Onda estacionaria. ROE (SWR)
Cuando se produce una transmisión de señales en un medio de transmisión, la
señal que transmitimos desde la fuente (emisor) a la carga (receptor o medio de
transmisión) la llamamos onda incidente. Cuando las impedancias del sistema
están adaptadas ZS = Z0 = ZL, toda la onda incidente se transmite a
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la carga, pero cuando no existe esa adaptación, una parte de la onda incidente
se transmite y otra parte se refleja y vuelve en sentido contrario a esta, tomando
el nombre de onda reflejada.
La suma de las dos ondas genera lo que se llama una onda estacionaria.
En transmisión de ondas de radio, las ondas estacionarias en las líneas de
transmisión son sumamente peligrosas para la integridad física de los
componentes. Un aparato, el ROE-metro, mide el porcentaje de la onda
incidente que es reflejada.
En el caso ideal en que se estableciera una onda estacionaria en la línea de
transmisión, el transmisor terminaría por destruirse.
Una ROE (Relación de Onda Estacionaria) de 1,5 equivale a una reflexión de
4% de la onda incidente, y se admite que es el máximo que un transmisor de
100 Watts a transistores puede soportar sin sufrir daños. En cambio, los
transmisores a válvulas son menos sensibles a las ondas estacionarias.
EFECTOS DE ONDA ESTACIONARIA:
Puente de Tacoma http://www.youtube.com/watch?v=jzczJXSxnw&feature=fvwrel
f. Atenuación del cable
La atenuación es la pérdida de
señal que aprecia cuando se
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compara la señal a la salida del cable con respecto a la entrada. Depende del
medio de transmisión y de la longitud de este. Se mide en dB.
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EL PAR TRENZADO
El par trenzado consiste en un par de hilos de cobre conductores cruzados entre
sí, con el objetivo de reducir el ruido de diafonía. A mayor número de cruces por
unidad de longitud, mejor comportamiento ante el problema de diafonía.
Existen dos tipos de par trenzado:
*Protegido: Shielded Twisted Pair (STP)
*No protegido: Unshielded Twisted Pair (UTP)
Las aplicaciones principales en las que se hace uso de cables de par trenzado
son:
Bucle de abonado: Es el último tramo de cable existente entre el teléfono
de un abonado y la central a la que se encuentra conectado. Este cable
suele ser UTP Cat.3 y en la actualidad es uno de los medios más
utilizados para transporte de banda ancha, debido a que es una
infraestructura que está implantada en el 100% de las ciudades.
Redes LAN: En este caso se emplea UTP Cat.5 o Cat.6 para transmisión
de datos. Consiguiendo velocidades de varios centenares de Mbps. Un
ejemplo de este uso lo constituyen las redes 10/100/1000BASE-T.
Para conectar el cable UTP a los distintos dispositivos de red se usan unos
conectores especiales, denominados RJ-45
Velocidades de transmisión de
datos: Categoría1 Voz (Cable de
teléfono) Categoría 2 Datos a 4
Mbps (LocalTalk) Categoría 3
Datos a 10 Mbps (Ethernet)
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Categoría 4 Datos a 20 Mbps/16
Mbps Token Ring
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EL CABLE COAXIAL
El cable coaxial se compone de un hilo conductor, llamado núcleo, y una malla
externa separados por un dieléctrico o aislante
El cable coaxial es quizá el medio de transmisión más versátil, por lo que está
siendo cada vez más utilizado en una gran variedad de aplicaciones. Se usa para
trasmitir tanto señales analógicas como digitales. El cable coaxial tiene una
respuesta en frecuencia superior a la del par trenzado, permitiendo por tanto
mayores frecuencias y velocidades de transmisión. Por construcción el cable
coaxial es mucho menos susceptible que el par trenzado tanto a interferencias
como a diafonía.
Las aplicaciones más importantes son:

Distribución de televisión

Telefonía a larga distancia

Conexión con periféricos a corta distancia

Redes de área local
Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez más altas y a la
digitalización de las transmisiones, en años recientes se ha sustituido
paulatinamente el uso del cable coaxial por el de fibra óptica, en particular para
distancias superiores a varios kilómetros, porque el ancho de banda de esta
última es muy superior.
LA FIBRA ÓPTICA
La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de
datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por
el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de
luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con
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un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función
de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.
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Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten
enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a
las de radio o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a
las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en
donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios
de transmisión.
Características
La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias
ópticas.
Cada filamento consta de un núcleo central
de plástico o cristal (óxido de silicio y
germanio) con un alto índice de refracción,
rodeado de una capa de un material similar
con un índice de refracción ligeramente
menor. Cuando la luz llega a una superficie
que limita con un índice de refracción menor,
se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la
diferencia de índices y mayor el ángulo de
En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en
incidencia, se habla entonces de reflexión
ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De
interna total.
este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas
distancias.
A lo largo de toda la creación y desarrollo de la fibra óptica, algunas de sus
características han ido cambiando para mejorarla. Las características más
destacables de la fibra óptica en la actualidad son:
material que las cubiertas convencionales.
Uso dual (interior y exterior): La resistencia al agua y emisiones
ultravioleta, la cubierta resistente
y el funcionamiento ambiental extendido de la fibra óptica contribuyen a
una mayor confiabilidad durante el tiempo de vida de la fibra.
la
humedad en el interior de la fibra con múltiples capas de protección
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alrededor de ésta, lo que proporciona a la fibra, una mayor vida útil y
confiabilidad en lugares húmedos.
menor diámetro posible se consigue una más rápida y más fácil
instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y espacios
estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de
construcción súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los
cables convencionales.
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Funcionamiento
Los principios básicos de su funcionamiento se justifican aplicando las leyes de
la óptica geométrica, principalmente, la ley de la refracción (principio de reflexión
interna total) y la ley de Snell.
Su funcionamiento se basa en transmitir por el núcleo de la fibra un haz de luz,
tal que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se siga
propagando. Esto se consigue si el índice de refracción del núcleo es mayor al
índice de refracción del revestimiento, y también si el ángulo de incidencia es
superior al ángulo limite.
Ventajas
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

Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del
orden del Ghz).
Pequeño tamaño, por tanto ocupa poco espacio.
Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo
que facilita la instalación enormemente.
Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo
que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional.
Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo
que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es
inmune a las tormentas, chisporroteo...
Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable
por el debilitamiento de la energía luminosa en recepción, además, no
radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que
requieren alto nivel de confidencialidad.
No produce interferencias.
Insensibilidad a los parásitos, lo que es una propiedad principalmente
utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por
ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la
coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos
con los cables de energía eléctrica.
Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite
salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Puede
proporcionar comunicaciones hasta los 70 km. antes de que sea
necesario regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km.
utilizando amplificadores láser.
Gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la
instalación).
Resistencia al calor, frío, corrosión.
Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la
telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior
reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.
Con un coste menor respecto al cobre.
Desventajas
A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de
desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las
siguientes:
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






La alta fragilidad de las fibras.
Necesidad de usar transmisores y receptores más caros.
Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el
campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.
No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.
La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión
eléctrica-óptica.
La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.2
No existen memorias ópticas.
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La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el
terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La
energía debe proveerse por conductores separados.
Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir
cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el
mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica.
Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los
parámetros de los componentes, calidad de la transmisión y pruebas.
Tipos
Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una
fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación
tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y monomodo.
Tipos de fibra óptica.
a. Fibra multimodo
Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por
más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra
multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras
multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a
1 km, es simple de diseñar y económico.
b. Fibra monomodo
Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de
luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3
a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es
paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras
monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo,
mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información
(decenas de Gb/s).
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Tipos según su diseño
De acuerdo a su diseño, existen dos tipos de cable de fibra óptica
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a. Cable de estructura holgada
Es un cable empleado tanto para exteriores como para interiores que consta de
varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo y provisto de una
cubierta protectora. Cada tubo de fibra, de dos a tres milímetros de diámetro,
lleva varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden
ser huecos o estar llenos de un gel hidrófugo que actúa como protector
antihumedad impidiendo que el agua entre en la fibra. El tubo holgado aísla la
fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.
Su núcleo se complementa con un elemento que le brinda resistencia a la
tracción que bien puede ser de varilla flexible metálica o dieléctrica como
elemento central o de hilaturas de Aramida o fibra de vidrio situadas
periféricamente.
b. Cable de estructura ajustada
Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más
flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables
de estructura holgada.
Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro
central de tracción, todo ello cubierto de una protección exterior. Cada fibra tiene
una protección plástica extrusionada directamente sobre ella, hasta alcanzar un
diámetro de 900 µm rodeando al recubrimiento de 250 µm de la fibra óptica.
Esta protección plástica además de servir como protección adicional frente al
entorno, también provee un soporte físico que serviría para reducir su coste de
instalación al permitir reducir las bandejas de empalmes.
Componentes de la fibra óptica
Dentro de los componentes que se usan en la fibra óptica caben destacar los
siguientes: los conectores, el tipo de emisor del haz de luz, los conversores de
luz, etc.
Transmisor de energía óptica. Lleva un modulador para transformar la señal
electrónica entrante a la frecuencia aceptada por la fuente luminosa, la cual
convierte la señal electrónica (electrones) en una señal óptica (fotones) que se
emite a través de la fibra óptica.
Detector de energía óptica. Normalmente es un fotodiodo que convierte la señal
óptica recibida en electrones (es necesario también un amplificador para generar
la señal)
Su componente es el silicio y se conecta a la fuente luminosa y al detector de
energía óptica. Dichas conexiones requieren una tecnología compleja.
Tipos de conectores
Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya
puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son
muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes:
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datos.
FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones.
FDDI, se usa para redes de fibra óptica.
LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de
SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos.
ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.
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Emisores del haz de luz
Estos dispositivos se encargan de convertir la señal eléctrica en señal luminosa,
emitiendo el haz de luz que permite la transmisión de datos, estos emisores
pueden ser de dos tipos:


LEDs. Utilizan una corriente de 50 a 100 mA, su velocidad es lenta, solo
se puede usar en fibras multimodo, pero su uso es fácil y su tiempo de
vida es muy grande, además de ser económicos.
Lasers. Este tipo de emisor usa una corriente de 5 a 40 mA, son muy
rápidos, se puede usar con los dos tipos de fibra, monomodo y
multimodo, pero por el contrario su uso es difícil, su tiempo de vida es
largo pero menor que el de los LEDs y también son mucho más
costosos.
Conversores luz-corriente eléctrica
Este tipo de dispositivos convierten las señales luminosas que proceden de la
fibra óptica en señales eléctricas. Se limitan a obtener una corriente a partir de
la luz modulada incidente, esta corriente es proporcional a la potencia recibida,
y por tanto, a la forma de onda de la señal moduladora.
Se fundamenta en el fenómeno opuesto a la recombinación, es decir, en la
generación de pares electrónhueco a partir de los fotones. El tipo más sencillo
de detector corresponde a una unión semiconductora P-N.
Las condiciones que debe cumplir un fotodetector para su utilización en el campo
de las comunicaciones, son las siguientes:


La corriente inversa (en ausencia de luz) debe ser muy pequeña, para
así poder detectar señales ópticas muy débiles (alta sensibilidad).
Rapidez de respuesta (gran ancho de banda).
El nivel de ruido generado por el propio dispositivo ha de ser mínimo.

Hay dos tipos de detectores: los fotodiodos PIN y los de avalancha APD.


Detectores PIN: Su nombre viene de que se componen de una unión
P-N y entre esa unión se intercala una nueva zona de material
intrínseco (I), la cual mejora la eficacia del detector.
Se utiliza principalmente en sistemas que permiten una fácil discriminación entre
posibles niveles de luz y en distancias cortas.
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Detectores APD: Los fotodiodos de avalancha son fotodetectores que
muestran, aplicando un
alto voltaje en inversa, un efecto interno de ganancia de corriente
(aproximadamente 100), debido a la ionización de impacto (efecto
avalancha). El mecanismo de estos detectores consiste en lanzar un
electrón a gran velocidad (con la energía suficiente), contra un átomo para
que sea capaz de arrancarle otro electrón.
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Estos detectores se pueden clasificar en tres tipos:
de silicio: presentan un bajo nivel de ruido y un rendimiento de hasta el
90% trabajando en
primera ventana. Requieren alta tensión de alimentación (200-300V).
de germanio: aptos para trabajar con longitudes de onda comprendidas
entre 1000 y 1300 nm y
con un rendimiento del 70%.
de compuestos de los grupos III y V.
Cables de fibra óptica
Sección de un cable de fibra óptica.
óptica.
Conectores de cable de fibra
Un cable de fibra óptica está compuesto por un grupo de fibras ópticas por el
cual se transmiten señales luminosas. Las fibras ópticas comparten su espacio
con hiladuras de aramida que le confieren la necesaria resistencia a la tracción.
Los cables de fibra óptica proporcionan una alternativa sobre los coaxiales en la
industria de la electrónica y las telecomunicaciones. Así, un cable con 8 fibras
ópticas tiene un tamaño bastante más pequeño que los utilizados habitualmente,
puede soportar las mismas comunicaciones que 60 cables de 1623 pares de
cobre o 4 cables coaxiales de 8 tubos, todo ello con una distancia entre
repetidores mucho mayor.
Por otro lado, el peso del cable de fibra óptica es muchísimo menor que el de los
coaxiales, ya que una bobina del cable de 8 fibras antes citado puede pesar del
orden de 30 kg/km, lo que permite efectuar tendidos de 2 a 4 km de una sola
vez, mientras que en el caso de los cables de cobre no son prácticas distancias
superiores a 250 - 300 m.
La “fibra óptica” no se suele emplear tal y como se obtiene tras su proceso de
creación (tan sólo con el revestimiento primario), sino que hay que dotarla de
más elementos de refuerzo que permitan su instalación sin poner en riesgo al
vidrio que la conforma. Es un proceso difícil de llevar a cabo, ya que el vidrio es
quebradizo y poco dúctil. Además, la sección de la fibra es muy pequeña, por lo
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que la resistencia que ofrece a romperse es prácticamente nula. Es por tanto
necesario protegerla mediante la estructura que denominamos cable.
Las funciones del cable
Las funciones del cable de fibra óptica son varias. Actúa como elemento de
protección de la(s) fibra(s) óptica(s) que hay en su interior frente a daños y
fracturas que puedan producirse tanto en el momento de su instalación como a
lo largo de la vida útil de ésta. Además, proporciona suficiente consistencia
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mecánica para que pueda manejarse en las mismas condiciones de tracción,
compresión, torsión y medioambientales que los cables de conductores. Para
ello incorporan elementos de refuerzo y aislamiento frente al exterior.
Instalación y explotación
Referente a la instalación y explotación del cable, nos encontramos frente a la
cuestión esencial de qué tensión es la máxima que debe admitirse durante el
tendido para que el cable no se rompa y se garantice una vida media de unos 20
años.
Técnicas de empalme: Los tipos de empalmes pueden ser:
Empalme mecánico con el cual se pueden provocar pérdidas del orden
de 0.5 dB.
Empalme con pegamentos con el cual se pueden provocar pérdidas del
orden de 0.2 dB.
Empalme por fusión de arco eléctrico con el cual se logran pérdidas del
orden de 0.02 dB.
Elementos y diseño del cable de fibra óptica
La estructura de un cable de fibra óptica dependerá en gran medida de la función
que deba desempeñar esa fibra. A pesar de esto, todos los cables tienen unos
elementos comunes que deben ser considerados y que comprenden: el
revestimiento secundario de la fibra o fibras que contiene; los elementos
estructurales y de refuerzo; la funda exterior del cable, y las protecciones contra
el agua. Existen tres tipos de “revestimiento secundario”:
“Revestimiento ceñido”: Consiste en un material (generalmente plástico
duro como el nylon o el
poliéster) que forma una corona anular maciza situada en contacto
directo con el revestimiento primario. Esto genera un diámetro externo
final que oscila entre 0’5 y 1 mm. Esto proporciona a la fibra una
protección contra microcurvaturas, con la salvedad del momento de su
montaje, que hay que vigilar que no las produzca ella misma.
“Revestimiento holgado hueco”: Proporciona una cavidad
sobredimensionada. Se emplea un
tubo hueco extruido (construido pasando un metal candente por el
plástico) de material duro, pero flexible, con un diámetro variable de 1 a 2
mm. El tubo aísla a la fibra de vibraciones y variaciones mecánicas y de
temperatura externas.
“Revestimiento holgado con relleno”: El revestimiento holgado anterior se
puede rellenar de un
compuesto resistente a la humedad, con el objetivo de impedir el paso del
agua a la fibra. Además ha de ser suave, dermatológicamente inocuo, fácil
de extraer, autorregenerativo y estable para un rango de temperaturas que
oscila entre los ¬ 55 y los 85 °C Es frecuente el empleo de derivados del
petróleo y compuestos de silicona para este cometido.
Elementos estructurales
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Los elementos estructurales del cable tienen como misión proporcionar el núcleo
alrededor del cual se sustentan las fibras, ya sean trenzadas alrededor de él o
dispersándose de forma paralela a él en ranuras practicadas sobre el elemento
a tal efecto.
Elementos de refuerzo
Tienen por misión soportar la tracción a la que éste se ve sometido para que
ninguna de sus fibras sufra una elongación superior a la permitida. También debe
evitar posibles torsiones. Han de ser materiales flexibles y, ya que se emplearán
kilómetros de ellos han de tener un coste asequible. Se suelen utilizar materiales
como el acero, Kevlar y la fibra de vidrio.
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Funda
Por último, todo cable posee una funda, generalmente de plástico cuyo objetivo
es proteger el núcleo que contiene el medio de transmisión frente a fenómenos
externos a éste como son la temperatura, la humedad, el fuego, los golpes
externos, etc. Dependiendo de para qué sea destinada la fibra, la composición
de la funda variará. Por ejemplo, si va a ser instalada en canalizaciones de planta
exterior, debido al peso y a la tracción bastará con un revestimiento de polietileno
extruido. Si el cable va a ser aéreo, donde sólo importa la tracción en el momento
de la instalación nos preocupará más que la funda ofrezca resistencia a las
heladas y al viento. Si va a ser enterrado, querremos una funda que, aunque sea
más pesada, soporte golpes y aplastamientos externos. En el caso de las fibras
submarinas la funda será una compleja superposición de varias capas con
diversas funciones aislantes.
Pérdida en los cables de Fibra Óptica
A la pérdida de potencia a través del medio se conoce como Atenuación, es
expresada en decibelios, con un valor positivo en dB, es causada por distintos
motivos, como la disminución en el ancho de banda del sistema, velocidad,
eficiencia. La fibra de tipo multimodal, tiene mayor pérdida debido a que la onda
luminosa se dispersa originada por las impurezas. Las principales causas de
pérdida en el medio son:
Pérdidas por absorción. Ocurre cuando las impurezas en la fibra absorben la
luz, y esta se convierte en energía calorífica; las pérdidas normales van de 1 a
1000 dB/Km.
Pérdida de Rayleigh. En el momento de la manufactura de la fibra, existe un
momento donde no es líquida ni sólida y la tensión aplicada durante el
enfriamiento puede provocar microscópicas irregularidades que se quedan
permanentemente; cuando los rayos de luz pasan por la fibra, estos se difractan
haciendo que la luz vaya en diferentes direcciones.
Dispersión cromática. Esta dispersión sólo se observa en las fibras tipo
unimodal, ocurre cuando los rayos de luz emitidos por la fuente y se propagan
sobre el medio, no llegan al extremo opuesto en el mismo tiempo; esto se puede
solucionar cambiando el emisor fuente.
Pérdidas por radiación. Estas pérdidas se presentan cuando la fibra sufre de
dobleces, esto puede ocurrir en la instalación y variación en la trayectoria,
cuando se presenta discontinuidad en el medio.
Dispersión modal. Es la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos
de luz.
Pérdidas por acoplamiento. Las pérdidas por acoplamiento se dan cuando
existen uniones de fibra, se deben a problemas de alineamiento.
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2.2 No guiados:
Radiofrecuencia, Microondas, Satélite e
Infrarrojo.
INFRARROJOS
Mediante este tipo de transmisión, el propósito es el de dar al equipo la
posibilidad de realizar una comunicación punto a punto utilizando un enlace
óptico al aire libre como medio de transmisión, con una longitud determinada,
estando ésta dentro del infrarrojo.
El enlace óptico aquí tratado se fundamenta en una emisión de radiación
infrarroja, vía aire, a diferencia del módulo anterior, en el cual la radiación
luminosa emitida era conducida por el interior de la fibra. Esto comporta,
naturalmente, una mayor atenuación y una menor directividad. Se trata de un
sistema clásico utilizado en muchos mandos a distancia. El módulo puede
dividirse en dos grandes bloques: el transmisor y el receptor.
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El transmisor
El transmisor consta de dos entradas con el propósito de dar al sistema la
posibilidad de la transmisión tanto de señales analógicas (o digitales
previamente moduladas con portadoras senoidales) como digitales. Está basado
en dos elementos principales: un convertidor tensión-corriente, formado por un
transistor, cuya misión será la de modular al LED emisor de infrarrojos
TSUS5200 de tal forma que la potencia óptica radiada varíe del mismo modo
que lo hace la señal de entrada; y el LED emisor.
Según el tipo de señal a transmitir, cambia la forma en que se debe hacer trabajar
al transistor. Así, para enviar señales analógicas, el transistor deberá trabajar en
su región lineal.
El receptor
Diagrama de bloques.
El circuito receptor utiliza un fotodiodo PIN como detector de luz. El motivo que
llevó a la elección de este elemento, fue el de la frecuencia en las señales a
transmitir por él. Un fototransistor, por ejemplo, nos darla una mayor corriente
para una misma radiación de luz, sin embargo, sus tiempos de subida y bajada
limitan su frecuencia de trabajo por debajo de los 100 KHz. Teniendo en cuenta
que el sistema debe de poder transmitir señales moduladas de AM y FM con
portadoras de frecuencia iguales e incluso superiores a la mencionada, el
elemento detector de la radiación luminosa emitida por el transmisor debe de
poder trabajar a estas frecuencias.
La corriente que nos proporciona el fotodiodo es aplicada a un convertidor
corriente-tensión de gran ganancia basado en un amplificador operacional. La
tensión de salida varía linealmente con la energía luminosa recibida por el
fotodiodo, condición indispensable para una buena reconstrucción de señales
analógicas. La salida de este convertidor es convenientemente amplificada y
llevada a la entrada de un conmutadormediante el cual se seleccionará el paso
final al que se aplicará la misma.
3
0
En el caso de transmitir señales digitales (Pulsos), el paso final seleccionado
será un comparador, el cual comparará la señal detectada con un nivel DC a fin
de reconstruir el dato. Si la señal transmitida es analógica, el conmutador deberá
posicionarse en AC y el último paso será un filtro pasa-bajo de tercer orden,
estando su frecuencia de corte sobre los 300Hz, y un amplificador cuya ganancia
está ajustada para que el nivel de salida del receptor sea aproximadamente el
de la entrada al transmisor.
RADIOFRECUENCIA
Antenas
Después de que un transmisor genere una señal de RF, debe haber algún
método de radiar esta señal al espacio y debe haber también otro método para
que un receptor intercepte o capte la señal. La antena cumple estos
requerimientos.
Una antena convierte las corrientes de alta frecuencias en ondas
electromagnéticas para su transmisión y justamente hace lo contrario para la
recepción. Las antenas transmisoras y receptoras tienen distintas funciones,
pero se comportan exactamente igual. Es decir, su comportamiento es recíproco.
Radio programación
La energía radiada de una antena transmisora viaja en el espacio en muchas
direcciones. Según la distancia a la antena aumenta, el campo de energía se
expande y la intensidad de campo disminuye. Sin embargo, el camino o caminos
mediante los cuales la señal alcanza la localización del receptor también afecta
la intensidad de campo. Hay tres amplias clasificaciones de camino de la señal.
Estas son: la onda de tierra, la onda de espacio, y la onda celeste.
Nosotros describiremos únicamente las ondas de tierra que son las que vamos
a utilizar en nuestro rango de frecuencias.
Ondas de tierra
La onda de tierra es una onda de radio que viaja a lo largo de la superficie de la
tierra. En las bandas de baja frecuencia (LF) y frecuencia media (MF), este es el
modo predominante de propagación. Estas longitudes de onda más largas
tienden a seguir la curvatura de la tierra y realmente viajan más allá del horizonte.
Sin embargo, según la frecuencia aumenta, la onda de tierra es más
efectivamente absorbida por las irregularidades de la superficie terrestre. Esto
es debido, a que según la frecuencia aumenta, las montañas, colinas, etc., se
hacen significativas con relación a la longitud de onda transmitida.
3
1
Por ejemplo, a 30KHz la longitud de onda es de 10.000 metros. Incluso las
montañas son relativamente insignificantes comparado con esta longitud de
onda. Así, la onda de tierra, experimenta muy poca atenuación. Por otra parte, a
3MHz la longitud de onda es de 100 metros. Esto es suficientemente corto, como
para que las colinas, árboles, y grandes edificios rompan y absorban la onda de
tierra a causa de que son aproximadamente del mismo tamaño que la longitud
de onda.
3
2
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS DIFERENTES SOPORTES
2.3 Métodos Para La Detección y Corrección de
Errores:
33
DEFINICIONES:
Enlace de Datos: Equipos terminales de d a t o s m á s l o s
e l e m e n t o s d e l a r e d d e transmisión.
Objetivo: Transmisión y recepción, de forma f iab le , d e b loqu e s d e
in f o rma ció n (t ram as) entre equipos terminales.
Control del Enlace : Procedimientos para el establecimiento,
mantenimiento y desconexión d e c i r c u i t o s p a r a e l e n v í o d e
i n f o r m a c i ó n , c o n t r o l d e l a c o r r e c t a t r a n s f e r e n c i a d e l o s datos y
métodos necesarios para la detección y corrección de errores.
TIPOS DE ENLACES:
34
35
Mensaje: Información que se quiere transmitir.
Secuencia de caracteres o bits que
Representan la información que se pretende enviar.
Bloque: Secuencia de caracteres o bits que s e a g r u p a n p a r a s u
t r a n s m i s i ó n d e b i d o a razones técnicas.
T r a m a : S e c u e n c i a d e c a r a c t e r e s o b i t s (unidad de datos)
que se transmiten al nivel de enlace.
FUNCIONES DE LA CAPA DE ENLACE
Iniciación:
Envío
de
tramas de
control entre
las
estaciones
enlazadas para averiguar la disponibilidad para transmitir o recibir.
I de n ti fi c a c i ón : P r o ce so s p a ra id e n t if ica r l a estación u origen de la
información. Se usa en enlaces conmutados o punto a punto.
Terminación: Comunicación de que todos los d a t o s
se
han
r e c i b i d o c o r r e c t a m e n t e y desconexión para dejar libre los
r e c u r s o s ocupados.
36
S i n cr o ni z a c i ó n d e Tr a m a : Dif e ren cia r la t ram a de l conjunto de
información
transmitida.
Se
consigue
a ñ a d ie n d o
a
la
t ra m a
in f o rm a ció n d e co n t ro l qu e :
Transparencia: Evitar la incorrecta interpretación de parte de los datos
como elementos del protocolo.
Recuperación de anomalías: Control de las
situaciones imprevistas que se puedan producir en una transmisión.
C o or di n a ci ó n de l a C om u n i ca c i ó n : P ro ce so s p a ra evitar conflictos
en el establecimiento de los enlaces.
Se utilizan dos métodos básicos:
Centralizado: Una estación principal se encarga de gestionar el intercambio
de información.
37
De contienda: Cualquier estación puede solicitar información en cualquier
momento.
Control de Errores: Detección y corrección mediante alguna de las
técnicas siguientes:
 Control directo de errores.
 Petición automática de retransmisión.
 C o n t r o l d e E c o , u t i l i z a d o p a r a t r a n s m i s i o n e s asíncronas.
Control de Flujo : Regulación del ritmo de en vío d e t ra ma s d e l
t ra n sm iso r a l re cep t o r mediante alguna de las técnicas siguientes:
 Parada y Espera.
 Parada y arranque.
 Ventana Deslizante.
38
DETECCIÓN Y CORECCIÓN DE ERRORES
Todo canal de transmisión de datos introduce errores en la información
transmitida.
1. Tasa de errores (BER): Relación entre el número d e b i t s
e r r ó n e o s r e c i b i d o s y e l n ú m e r o d e b i t s transmitidos.
2. R e d u n d a n c i a : I n f o r m a c i ó n q u e s e a ñ a d e a l mensaje
transmitido para permitir la detección y corrección de errores.
Tipos de Errores

Error de Bit.

E r r o r d e R á f a g a : U n a c a d e n a d e b i t s contiguos erróneos.
 A u n a m a y o r v e l o c i d a d d e t r a n s m i s i ó n , u n mismo error
afecta a más bits.
 Un ruido de 1/100 segundos puede afectar:
 Si se transmite a 1 Kbps, a 10 bits.
 Si se transmite a 1 Mbps, a 10.000 bits.
39

Detección de Errores:


Uso de la redundancia
Si se retransmite dos veces el mismo mensaje es muy
improbable que los mismos bits fallen en las mismas posiciones.


Se intenta repetir la mínima información posible.
Métodos de Detección:



VRC y LRC
CRC
Suma de Comprobación
Verificación de Redundancia Vertical (VRC), Verificación de Redundancia
Longitudinal (LRC) y Verificación de Redundancia Cíclica (CRC).
Se conocen el tipo de errores que pueden existir, el problema es ser capaz de
reconocerlos, dado que no se puede comparar el dato recibido con el original,
sólo se podría saber que ha habido un error cuando se descodifique todo el
mensaje y se vea que no tiene sentido. Sin embargo existen determinadas
técnicas sencillas y objetivas para detectar los errores producidos en la
transmisión:
Redundancia.
En las comunicaciones de datos se usan cuatro tipos de comprobación de
redundancia: verificación de redundancia vertical (VRC, Vertical
RedundancyCheck) conocida como verificación de paridad, verificación de
redundancia longitudinal (LRC longitudinal RedundancyCheck), verificación de
redundancia cíclica (CRC CyclicRedundandyCheck) y suma de comprobación
(Checksum). Las tres primeras se implementan habitualmente en el nivel físico
para que pueda usarlo en nivel de enlace de datos, mientras que la suma de
comprobación se usa en los niveles más altos.
VERIFICACIÓN DE REDUNDANCIA VERTICAL (VRC)
40
Es el mecanismo más frecuente y barato, la VRC se denomina a menudo
verificación de paridad, y se basa en añadir un bit de redundancia, denominado
bit de paridad, al final de cada unidad de datos, de forma que el número total de
unos en la unidad (incluyendo el bit de paridad) sea par, o impar en el caso de
la verificación de paridad impar.
S e u t i l i z a u n b i t d e p a r i d a d p o r c a d a unidad de datos.
 Prestaciones:
 Detecta todos los errores de bit.
 Detecta errores de ráfaga siempre y cuando e l n ú m e r o t o t a l d e
b i t s c a m b i a d o s s e a impar.
 Utiliza un solo bit redundante por unidad de datos.
VERIFICACIÓN DE REDUNDANCIA LONGITUDINAL (LRC)
En esta técnica, los bloques de bits se organizan en forma de tabla (filas y
columnas), a continuación se calcula un bit de paridad para cada columna y se
crea una nueva fila de bits, que serán los bits de paridad de todo el bloque, a
continuación se añaden los bits de paridad al dato y se envían al receptor.
o Los bloques a transmitir se organizan en forma de tabla.
o Se añade un bit de paridad por cada columna.
o Utiliza un solo bit redundante por unidad de datos.
Prestaciones:
ráfaga.
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de n bits.
una unidad de
datos y dos bits de otra unidad de datos que están en la misma
posición.
Verificación de redundancia cíclica CRC
A diferencia de las técnicas VRC y LRC, que se basan en la suma (para calcular
la paridad), la técnica CRC se basa en la división binaria. En esta técnica, se
añaden bits redundantes en la unidad de datos de forma que los todo el conjunto
sea divisible exactamente por un número binario determinado, en el destino los
datos recibidos son divididos por ese mismo número, si en ese caso no hay resto
de la operación, el dato es aceptado, si apareciera un resto de la división, el dato
se entendería que se ha corrompido y se rechazará.
Corrección de errores
El concepto de la corrección de errores se puede comprender con el caso más
sencillo: el error de un único bit. Un error de un bit supone que un bit ha cambiado
de un 0 a un 1 o de un 1 a un 0, para corregir el error, el receptor sólo tiene que
invertir el valor del bit alterado, sin embargo, para hacer eso, el receptor debe
saber en qué bit está el error, por lo que el secreto de la corrección de errores
es localizar el bit o bits inválidos. La cuestión es el uso de los bits de redundancia
para la corrección.
Código Hamming
Se pueden utilizar los bits de redundancia para corregir errores, pero ¿cómo se
manipulan esos bits para descubrir en qué posición se ha producido el error? R.
W. Hamming desarrolló una técnica que proporciona una solución práctica. El
código Hamming se puede aplicar a unidades de datos de cualquier longitud y
usa la relación de bits de datos y de redundancia. En el código cada bit r es el
bit de VRC (redundancia vertical) para una combinación de bits de datos. Por
ejemplo, un dato de 7 bits necesita 4 bits de redundancia, los colocaremos en
las posiciones 1, 2, 4 y 8.
Corrección de errores de ráfaga.
42
Se puede diseñar un código Hamming para corregir errores de ráfaga de una
cierta longitud, sin embargo el número de bits de redundancia necesarios es muy
elevado, porque los errores pueden ser de tantos bits pero pueden estar en
cualquiera de los bits de la cadena transmitida.
43
2.4
Control de Flujo
CONTROL DE FLUJO
El problema a resolver con el control de flujo de datos o de congestión es que
una entidad emisora no sobrecargue a otra receptora de datos. Esto puede
suceder cuando la memoria reservada (buffer) en la recepción se desborda. El
control de flujo no contempla en principio la existencia de errores de
transmisión, sin embargo a menudo se integra con del control de errores que
se verá más adelante. Existen dos formas diferentes de hacer el control del
flujo: control hardware y control software.
ASENTAMIENTO
Un primer protocolo capaz de controlar la congestión muy simple es el
conocido como de parada y espera o en términos más formales se conoce
como Asentamiento. Únicamente para evitar desbordar al receptor, el emisor
enviaría una trama y esperaría un acuse de recibo antes de enviar la siguiente.
Este procedimiento resulta adecuado cuando hay que enviar pocas tramas de
gran tamaño. Sin embargo, la información suele transmitirse en forma de
tramas cortas debido a la posibilidad de errores, la capacidad de buffer limitada
y la necesidad en algunos casos de compartir el medio.
La eficiencia de este sistema sería la proporción entre el tiempo empleado en
transmitir información útil (Trama) y el tiempo total del proceso (Total). El
primero sería igual al tamaño de la trama partido por la velocidad de
transmisión del emisor.
VENTANAS DESLIZANTES
Un mecanismo más sofisticado y muy empleado es el de la ventana
deslizante. La ventana determina cuantos mensajes pueden estar pendientes
de confirmación y su tamaño se ajusta a la capacidad del buffer del receptor
para almacenar tramas. El tamaño máximo de la ventana está además limitado
por el tamaño del número de secuencia que se utiliza para numerar las tramas.
Si las tramas se numeran con tres bits (en modulo 8, del 0 al 7), se podrán
enviar hasta siete tramas sin esperar acuse de recibo y sin que el protocolo
falle (tamaño de ventana = 2k-1). Si el número de secuencia es de 7 bits
(modulo 128, del 0 al 127) se podrán enviar hasta 127 tramas si es que el
buffer del receptor tiene capacidad para ellas. Normalmente, si el tamaño no es
prefijado por el protocolo, en el establecimiento del enlace el emisor y receptor
negociarán el tamaño de la ventana atendiendo a las características del
elemento que ofrece menos prestaciones.
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CONTROL POR HARDWARE
Consiste en utilizar líneas dispuestas para ese fin como las que tiene la
conexión RS-232-C. Este método de control del flujo de transmisión utiliza
líneas del puerto serie para parar o reanudar el flujo de datos y por tanto el
cable de comunicaciones, además de las tres líneas fundamentales de la
conexión serie: emisión, recepción y masa, ha de llevar algún hilo más para
transmitir las señales de control.
En el caso más sencillo de que la comunicación sea en un solo sentido, por
ejemplo con una impresora, bastaría con la utilización de una línea más. Esta
línea la gobernaría la impresora y su misión sería la de un semáforo. Por
ejemplo, utilizando los niveles eléctricos reales que usa la norma serie RS-232C, si esta línea está a una tensión positiva de 15 V. (0 lógico) indicaría que la
impresora está en condiciones de recibir datos, y si por el contrario está a -15
V. (1 lógico) indicaría que no se le deben enviar más datos por el momento.
Si la comunicación es en ambos sentidos, entonces necesitaríamos al menos
dos líneas de control, una que actuaría de semáforo en un sentido y la otra en
el otro. Las líneas se han de elegir que vayan de una salida a una entrada, para
que la lectura sea válida y además se debe tratar de utilizar las que la norma
RS-232-C recomienda para este fin.
CONTROL POR SOFTWARE
La otra forma de control del flujo consiste en enviar a través de la línea de
comunicación caracteres de control o información en las tramas que indican al
otro dispositivo el estado del receptor. La utilización de un control software de
la transmisión permite una mayor versatilidad del protocolo de comunicaciones
y por otra parte se tiene mayor independencia del medio físico utilizado. Así por
ejemplo, con un protocolo exclusivamente hardware sería bastante difícil hacer
una comunicación vía telefónica, ya que las señales auxiliares de control se
tendrían que emular de alguna manera.
Las formas más sencillas de control de flujo por software son el empleo de un
protocolo como el XON/XOFF que se verá más adelante o como la espera de
confirmación antes del envío mediante un ACK o similar como se indicaba en el
ejemplo del protocolo de parada y espera.
BIBLIOGRAFÍA
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EFECTOS DE ONDA ESTACIONARIA:
Puente de Tacoma http://www.youtube.com/watch?v=jzczJXSxnw&feature=fvwrel
http://es.wikipedia.org/wiki/Mediodetransmisi%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra %C3%B3ptica
http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra %C3%B3ptica
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