Conceptos Esenciales de Transmisión de Datos: Modos, Modulación y Control de Flujo

Conceptos Fundamentales de la Transmisión de Datos

Modos de Transmisión: Simplex, Half-Duplex y Full-Duplex

En cuanto a la simultaneidad en la emisión, la transmisión puede ser Simplex, Half-Duplex o Full-Duplex.

Diferencias entre los modos de transmisión

• Simplex: La comunicación es unidireccional. Se emplea en redes donde los receptores no requieren enviar ningún tipo de dato al emisor. Ejemplos: radio, televisión.
• Half-Duplex (Semicontinuo): Ambos extremos del sistema de comunicación cumplen funciones de transmisor y receptor, pero no de forma simultánea.
• Full-Duplex (Dúplex Completo): Los datos se pueden desplazar de forma simultánea en ambas direcciones. Ambos transmisores deben poseer diferentes frecuencias de transmisión o dos caminos de comunicación separados. Ejemplo: teléfono de dos hilos.

Ventajas e Inconvenientes de la Comunicación Serie y Paralelo

La elección entre transmisión serie y paralelo implica un compromiso entre velocidad y complejidad/coste:

• Comunicación Serie:
  • Ventaja: Requiere instalaciones menos complejas.
  • Inconveniente: Son transmisiones más lentas.
• Comunicación Paralelo:
  • Ventaja: Mayor velocidad en la transmisión de datos.
  • Inconveniente: Mayor coste de instalación.

Modulación y Señales

Modulación Analógica de Amplitud (AM)

¿En qué consiste la modulación analógica de amplitud? ¿Cómo se lleva a cabo?

La modulación en amplitud (AM) consiste en variar la amplitud de una sinusoide (llamada portadora) de acuerdo con el mensaje que se desea transmitir. La portadora llevará la información sobre sí. Este tipo de modulación se usa comúnmente en radiodifusión.

Se lleva a cabo mediante la mezcla de oscilaciones que forman la onda modulada. Esta onda está compuesta por:

1. La portadora original.
2. La banda lateral superior (suma de la frecuencia de la portadora y la modulación).
3. La banda lateral inferior (diferencia entre la frecuencia de la portadora y la modulación).

Representación esquemática:

Definición de Señal y Dato

• Dato: Entendemos como dato al propio contenido de la información.
• Señal: Es la forma que adoptan dichos datos para su transmisión a través de un medio físico.

Ejemplos de Transmisión

La voz a través del teléfono RDSI es:

• Un dato analógico transmitido en señal digital (Correcta)
• Un dato digital transmitido en señal analógica
• Un dato digital transmitido en señal digital

En la transmisión Half-Duplex:

• Emisor y receptor transmiten de forma simultánea
• Emisor y receptor transmiten pero no de forma simultánea (Correcta)
• Emisor transmite y receptor únicamente recibe

Modulación por Impulsos Codificados (PCM)

¿Para qué se emplea la técnica PCM? ¿Cómo debe ser la frecuencia de muestreo?

Para realizar una conversión analógica-digital se utiliza la técnica PCM (Pulse Code Modulation) o MIC (Modulación por Impulsos Codificados).

Según el Teorema de Nyquist, la frecuencia de muestreo debe ser como mínimo el doble de la frecuencia máxima de la señal de entrada para poder recuperar posteriormente la señal original.

Cálculo de Bits en Cuantificación PCM

En una cuantificación PCM de una señal en 32 niveles, ¿cuántos bits serán necesarios para representar un estado?

Se utiliza la fórmula $2^n = ext{número de niveles}$.

Si $2^n = 32$, entonces $n = 5 bits.

Ventajas de la Modulación QAM

¿Qué ventaja ofrece la modulación QAM frente a las convencionales estudiadas?

La modulación QAM (Quadrature Amplitude Modulation) conlleva un aumento de la eficacia espectral (más bits por símbolo). Sin embargo, esto puede llevar a una disminución de la inmunidad al ruido, ya que disminuye el margen de amplitud entre los posibles estados. Dependiendo del número de niveles, se consigue una mayor tasa de transferencia.

Propósito de la Modulación

La modulación es el proceso por el cual una señal se hace variar en forma proporcional a otra señal (la moduladora) para lograr una señal modulada resultante que se adapte convenientemente a las características del canal de transmisión.

Al modular se consigue:

• Facilitar la radiación.
• Reducir el ruido e interferencias.
• Permitir asignaciones de frecuencias.
• Posibilitar la multicanalización.
• Superar las limitaciones de los equipos.

Baudio y Bits por Segundo (bps)

¿A qué llamamos baudio? ¿Qué relación tiene con el bps?

• Baudio (Bd): Es la unidad de medida de la velocidad de modulación, es decir, el número de cambios de estado (símbolos) de la señal en un segundo. Se obtiene dividiendo la velocidad de transmisión entre el número de estados posibles para la señal modulada.
• Relación con bps: El bps (bits por segundo) mide la tasa de bits transmitidos. La cantidad de bits transmitidos por baudio depende de cuántos valores diferentes pueda tener la señal transmitida (niveles de codificación).

Sincronismo y Control de Flujo

Sincronismo en la Transmisión de Datos

El sincronismo es el procedimiento mediante el cual transmisor y receptor establecen una base de tiempos común que les permite reconocer los datos en los instantes adecuados.

Transmisión Asíncrona vs. Síncrona

En una transmisión asíncrona, la información transmitida y los tiempos en que esta debe leerse van juntos, carácter por carácter. El sincronismo de bit se consigue arrancando el reloj de recepción cuando se detecta el bit START.

¿Por qué la transmisión asíncrona es menos eficiente que la síncrona?

La transmisión síncrona es un método más eficiente de comunicación en cuanto a velocidad de transmisión. Esto se debe a que no existe información adicional (bits de inicio y parada) entre los caracteres al ser transmitidos, lo que reduce la sobrecarga (overhead).

Secuenciación de Datos: Transmisión Serie

La siguiente imagen representa la transmisión serie.

En la transmisión serie, el conjunto de datos va llegando secuencialmente al receptor. Los bits que componen el mensaje se van transmitiendo uno detrás de otro por la misma línea. Los ejemplos más conocidos son algunos periféricos de ordenador. Ejemplo: ratón.

Proceso de Transmisión Asíncrona de un Carácter (Norma RS232)

La imagen anterior representa la transmisión asíncrona. El proceso de transmisión de un carácter (siguiendo la norma RS232) se lleva a cabo de la siguiente manera:

1. Cuando no se envían datos por la línea, esta se mantiene en estado alto.
2. Cuando se desea transmitir un carácter, se envía primero un bit de inicio (START) que pone la línea en estado bajo durante el tiempo de un bit.
3. A continuación, se envían todos los bits del mensaje a transmitir con los intervalos que marca el reloj de transmisión (por convenio, de 5 a 8 bits).
4. Se envía primero el bit menos significativo, siendo el más significativo el último en enviarse.
5. Durante la transmisión, si la línea está a nivel bajo se envía un 0, y si está a nivel alto se envía un 1.
6. A continuación del último bit del mensaje, se puede enviar un bit de paridad (para detectar errores).
7. Finalmente, se envía el bit o bits de parada (STOP), que indican el fin de la transmisión de un carácter y hacen que la línea se ponga a 1 por lo menos durante el tiempo mínimo de un bit.

Control de Flujo

¿A qué nos referimos con el control de flujo? ¿Cuáles son las técnicas más empleadas?

El control de flujo es un mecanismo que asegura que un computador que disponga de dispositivos de transmisión rápidos no inunde con datos a otro que no sea capaz de igualar esa rapidez. Cuando dos computadores se comunican, uno envía datos mientras el otro los recibe y los va almacenando en un búfer en espera de ser procesados.

Técnicas de Control de Flujo

Las técnicas más empleadas son:

• Técnica de Parada y Espera (Stop-and-Wait):

  Consiste en que la computadora transmisora envía un conjunto de bits (trama) de longitud determinada. Cuando la computadora destino recibe la información, envía una confirmación (ACK) indicando que ha recibido la trama. La computadora de origen deberá esperar a recibir la confirmación para poder continuar enviando más tramas.

• Ventana Deslizante (Sliding Window):

  Se envía un número prefijado de tramas (la ventana) tras lo cual el receptor manda un mensaje de confirmación de la llegada del primer bloque de tramas. A partir de ese momento, el emisor inicia el envío del siguiente bloque de tramas, y así sucesivamente.

• Parada y Arranque (XON/XOFF o similar):

  El emisor envía tramas seguidas de forma continua sin esperar a recibir respuesta por parte del receptor. Cuando el receptor detecta que su búfer de memoria está lleno y se va a saturar, envía un mensaje al emisor para que detenga el envío. Cuando el búfer se vacía, envía otro mensaje para que retome el envío de tramas.