Fundamentos Esenciales de Redes de Comunicaciones: Tipologías, Medios y Transmisión

Conceptos Fundamentales en Redes de Comunicaciones

Clasificación de Redes por Alcance Geográfico

• PAN (Personal Area Network): Red de dispositivos localizados cerca de una persona, con un alcance de pocos metros. Incluye dispositivos móviles como teléfonos móviles, PDA, etc.
• LAN (Local Area Network): Son redes generalmente privadas, de extensión limitada, que conectan dispositivos en un área más o menos cerrada (ej. redes privadas de una empresa, una oficina, un campus universitario).
• MAN (Metropolitan Area Network): Es un área diseñada para cubrir toda una ciudad.
• WAN (Wide Area Network): Cubren un área geográfica más amplia, como una región, un país o un continente. Internet es un ejemplo de WAN.

Medios de Transmisión

La transmisión de datos se realiza a través de dos tipos principales de medios:

• Medios Guiados: Son aquellos en los que existe un conducto físico entre los dos extremos del enlace (ej. cables de par trenzado, fibra óptica).
• Medios No Guiados: Se basan en la transmisión de la información en modo de ondas electromagnéticas (ej. Wi-Fi, radiofrecuencia).

Fenómenos que Afectan la Señal: Atenuación e Interferencias

Las señales que se transmiten a través de una red de comunicaciones experimentan fenómenos que pueden degradar la información transmitida: la atenuación (el debilitamiento de la señal) y las interferencias (ruido).

Mecanismos de Contrarrestación

• Amplificadores: Reciben la señal que les llega e incrementan su potencia. Si la señal llega con ruido, el amplificador incrementa tanto la señal como el ruido.
• Repetidores: Regeneran la señal que reciben y reenvían esta nueva señal, eliminando el ruido y la atenuación con la que haya llegado. Contrarrestan tanto la atenuación como el ruido.
• Filtros: Son dispositivos que eliminan determinadas frecuencias no deseadas de la señal.

Modos de Transmisión

Definen la dirección y simultaneidad del flujo de datos entre dos dispositivos:

• Simple o Simplex: La conexión entre dos dispositivos es unidireccional; solo uno de los dispositivos puede transmitir y el otro solo puede recibir la información.
• Half Duplex (Semidúplex): Cada dispositivo puede emitir y recibir a través del canal, pero no pueden hacerlo al mismo tiempo.
• Full Duplex (Dúplex completo): Los dos dispositivos enlazados pueden transmitir y recibir al mismo tiempo.

Conmutación en Redes

Una red de comunicaciones está formada por múltiples nodos conectados entre sí a través de enlaces. Para que dos dispositivos situados a cierta distancia puedan ponerse en comunicación entre sí, se establecen conexiones temporales entre los dispositivos intermedios. A esta práctica se le denomina conmutación.

Multiplexación

La multiplexación es la técnica que permite la transmisión simultánea de varias señales a través de un solo enlace físico. Para poder llevar a cabo esta técnica es preciso que los paquetes de datos lleven información sobre su remitente y su destinatario.

Principales Técnicas de Multiplexación

• Por División de Frecuencia (FDM): Consiste en emplear una onda portadora de distinta frecuencia para cada canal.
• Por División de Tiempo (TDM): Consiste en compartir el canal de comunicaciones intercalando los mensajes de las diversas comunicaciones entre los dispositivos mediante la asignación de intervalos de tiempo.

Detección y Corrección de Errores

Los mecanismos de detección de errores se basan en añadir al mensaje enviado cierta información adicional que se puede calcular a partir del mensaje original. Un ejemplo es el control de paridad, que consiste en enviar junto con un determinado grupo de bits, uno adicional que indica si, en dicho grupo, el número de unos es par o impar.

Protocolos y Estándares de Comunicación

Precisan un conjunto de reglas que gobiernan la comunicación; este conjunto de reglas constituye un protocolo de comunicaciones. El protocolo define qué se comunica, cómo se comunica y cuándo se comunica.

Elementos Básicos del Protocolo

• La Sintaxis: Define el orden en el que se presenta o se transmite la información.
• La Semántica: Se refiere al significado de cada conjunto de bits.
• La Temporalización: Especifica cuándo deben enviarse los datos y la velocidad a la que deben transmitirse.

Topologías de Red

Describen la disposición física o lógica de los nodos y enlaces en una red:

• Malla Completa: Cada nodo se conecta a todos los demás.
• Árbol: Los nodos se organizan jerárquicamente, habitualmente a través de acopladores o concentradores primarios y secundarios.
• Lineal o en Bus: Cada dispositivo cuenta con un cable de poca longitud que lo conecta a una línea troncal o bus.
• Estrella: Los canales de transmisión de todos los dispositivos están conectados entre sí en un punto central o dispositivo central.
• Anillo: Cada dispositivo tiene un enlace con el dispositivo siguiente y el anterior, formando un circuito cerrado.