Fundamentos de Comunicación Digital: Serie, Paralelo y Redes LAN

Comunicación y Redes: Estándares y Tecnologías Fundamentales

Comunicación en Serie

• Transmisión bit a bit.
• Ampliamente difundida.
• Las UART (Transmisores/Receptores Asíncronos Universales) convierten de paralelo a serie y de serie a paralelo.
• Fácil y económica de implementar.
• Es posible la comunicación utilizando solo 3 cables.

Comunicación Paralela

En la transmisión serial, los datos se propagan bit a bit; mientras que en la transmisión paralela, todos los bits que forman un carácter de datos se propagan simultáneamente. En la transmisión en serie, el canal de transmisión es único, mientras que en paralelo se utilizan tantos canales como bits tenga el carácter.

La transmisión serial es más lenta que la paralela, puesto que se envía un bit a la vez. Sin embargo, una ventaja significativa de la transmisión serial en relación con la paralela es un menor costo del cableado, ya que se necesita un solo cable. Otra ventaja importante de la transmisión serial es la capacidad de transmitir a través de líneas telefónicas convencionales a mucha distancia, mientras que la transmisión paralela está limitada en distancia a un rango de metros.

Estándar de Comunicación Serie RS-232

El RS-232 es un estándar para la conexión serie de señales de datos binarias entre un DTE (Equipo Terminal de Datos, por ejemplo, un ordenador) y un DCE (Equipo de Terminación del Circuito de Datos, por ejemplo, un módem o ratón). Utiliza conectores tipo DB-25 (25 pines), aunque también es común el DB-9 (9 pines).

Algunas limitaciones del RS-232 incluyen que los cables no pueden superar los 15 metros de longitud y la velocidad de transmisión está limitada a 20 KB/s.

Características del Estándar RS-232-C

• Es un tipo de comunicación en serie en la que se transmite bit a bit.
• Fácil y económica de implementar.
• Se desarrolló principalmente para la transmisión con módems.
• Las ondas de señal son cuadradas, con las siguientes especificaciones de voltaje:
  • 0 lógico: Voltaje positivo. Salida (Out) entre +5V y +15V; Entrada (In) entre +3V y +15V.
  • 1 lógico: Voltaje negativo. Salida (Out) entre -5V y -15V; Entrada (In) entre -3V y -15V.
• Requiere la misma frecuencia, pero no sincronismo estricto.
• La emisión de datos comienza por el bit menos significativo (LSB).
• El envío de datos se realiza en paquetes de 1 byte.
• Esta comunicación utiliza conectores DB-25 y DB-9.

Universal Serial Bus (USB)

El USB (Universal Serial Bus) es un estándar de comunicación serie ampliamente utilizado. Ofrece velocidades de transmisión que van desde 1.5 Mbit/s (USB 1.0) hasta 10 Gbit/s (USB 3.1, que es 10,000 Mbit/s). La longitud máxima del cable puede ser de 5 metros para USB 2.0 y de 3 metros para USB 3.0.

Comunicación Paralela y Estándar IEEE 488

• La transmisión se realiza byte a byte.
• Es típica en la comunicación con dispositivos como sensores, actuadores y periféricos.
• La estructura de comunicación suele constar de tres registros: control, estado y datos.
• Un estándar relevante es el IEEE 488 (también conocido como HP-IB o GPIB).
  • Utiliza un bus de 24 líneas (8 para datos, 8 para control y 8 para tierra).
  • Permite conectar hasta 15 dispositivos, uno de los cuales actúa como controlador.
  • Combina la transmisión de bits en paralelo con el envío de bytes en serie.
  • Ofrece una capacidad máxima de 1 Mbit por segundo.

Redes de Área Local (LAN)

Una Red de Área Local (LAN) es la interconexión de varias computadoras y periféricos. Su extensión física está limitada a un edificio o a un entorno geográfico determinado.

Características de las Redes LAN

• Alta velocidad: Generalmente superior o igual a 10 Mbps.
• Bajo costo de implementación.
• Alta integrabilidad y fiabilidad.
• Fácilmente ampliable.
• Fácil instalación.
• Utiliza interfaces estándar.

Componentes de una Red LAN

• Software (SW): Encargado del manejo de información y la gestión de errores.
• Hardware (HW): Responsable de la generación y recepción de señales.
• Medio de Transmisión: El canal físico para el transporte de la señal.

Protocolos de Red

Los protocolos son el conjunto de reglas que rigen el diseño del software y hardware, y definen las especificaciones de la red (lógicas, eléctricas y físicas).

Características de los Protocolos:

• Todos los dispositivos que deseen comunicarse deben utilizar el mismo protocolo.
• Es necesario que el emisor y el receptor estén identificados de forma unívoca.
• El mensaje debe incluir información para el control de errores.
• Contienen información de destino y procedencia.
• Es necesaria la transformación en señales eléctricas para la transmisión.

Técnicas de Transmisión en Redes

Conmutación de Paquetes y Conmutación de Circuitos

• Conmutación de Paquetes:
  • El mensaje se divide en paquetes.
  • Estos paquetes se envían por la red y el receptor los reensambla.
• Conmutación de Circuitos:
  • Otras opciones incluyen la conmutación de circuito, donde la transmisión puede ser byte a byte o del mensaje completo, estableciendo un camino dedicado.

Medios de Transmisión

• Pares Trenzados:
  • Pueden ser apantallados (STP) o no apantallados (UTP).
  • Las propiedades del par dependen del diámetro, el blindaje y la calidad de los cables.
  • Ventajas:
    • Bajo costo.
    • Fácil instalación.