Sistemas de comunicación

1  Primeras definiciones

Telecomunicación o teleinformática:
transmisión electrónica de datos entre sistemas informáticos distantes.

Transmisión de datos:
intercambio, sobre algún medio de transmisión, de información codificada que ha sido o va a ser procesada por algún sistema informático.

Equipo de transmisión de datos:
cualquier dispositivo que realiza funciones orientadas a permitir o facilitar la transmisión de datos.

Sistema de comunicación de datos:
conjunto de equipos de transmisión de datos y programas informáticos que permite el intercambio eficiente y fiable de los datos entre sistemas informáticos.

2  Evolución histórica de los Sistemas de comunicación

1830
Telégrafo. Se usaba el código morse y se utilizaba una sola línea con transmisión de datos en serie.

1839
Cooke y Wheatstone aplican el telégrafo paralelo.

1874
Baudot utiliza una sola línea para transmitir varios mensajes a la vez (multiplexión de la señal)

1876
Graham Bell inventa el teléfono.

1910
Aparece el teletipo. Utiliza multiplexación, y codifica los caracteres.

1940-50
Las telecomunicaciones se aplican principalmente al campo militar.

1958
Se crea el proyecto SAGE: interconexión de centros militares para control de aviones. Se desarrollan dos nuevos conceptos: el modo on-line (interacción usuario-sistema) y el modo de tiempo real (la respuesta del sistema se realiza en un tiempo muy corto).

1960-70
Es el boom de las comunicaciones y la informática.

[1972] En España se añade a la RTB (Red Telefónica Básica) la RETD (Red Especial de Transmisión de Datos) que utiliza la conmutación de paquetes.

[1974] IBM desarrolla la arquitectura SNA para interconexión de ordenadores.

[1977] DATAPOINT CO. desarrolla la arquitectura ARCNET.

[1978] Varias compañías empiezan a fabricar productos para telecomunicaciones. Aparece el organismo de normalización OSI, que propone el modelo ISO para la interconexión de sistemas; este modelo no se publica hasta 1988.

1980-90
A la RTB y la CYCLADES (red francesa) se les suma la RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)

3  Organismos de normalización

Hay tres vías para el establecimiento de un estándar:

3.1  UIT. Unión Internacional de Telecomunicaciones

Está compuesto por cuatro áreas:

Al UIT están adscritos 160 miembros (países). Las normas que propone el UIT son:

3.2  ISO. Organización Internacional de Estándares

Compuesto por organismos de normalización de muchos gobiernos, como AENOR en España. No desarrolla estándares en electricidad y electrónica, aunque sí los incorpora. Es responsable del desarrollo y mantenimiento del modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI).

3.3  IEEE. Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos

Está formado por profesionales y fabricantes. Es el responsable de la mayoría de las normas de comunicación que se utilizan en redes de área local.

4  Descripción general de un sistema de comunicación de datos

4.1  Elementos que forman un circuito de comunicación de datos

Se tienen las siguientes definiciones:

Circuito de datos
es el conjunto formado por los dos ETCD y el canal de transmisión
Estación de datos
es el conjunto formado por un ETD y su correspondiente ETCD.
Enlace de datos
es el conjunto formado por elementos orientados a la transmisión: circuito de datos más controladores de comunicación.
Host
parte del ETD destinada al proceso de la información.
Front-End
procesador de comunicaciones que libera al host de la gestión de transmisión de datos.

5  Redes de transmisión de datos

5.1  Configuraciones

Las redes se dividen en los siguientes tipos según su configuración:

5.1.1  REDES DEDICADAS

Las redes dedicadas permiten su uso para un número preestablecido de estaciones de datos.

Redes punto a punto   La conexión entre dos estaciones de datos cuando es directa consiste en una línea de transmisión de uso exclusivo para ambas estaciones.

Redes multipunto   Las distintas estaciones de datos se comunican mediante conexión a un único medio común de transmisión

5.1.2  REDES COMPARTIDAS

En las redes compartidas el número de estaciones de datos es indeterminado.

Redes por difusión   Los equipos terminales se conectan entre sí a través de un medio de transmisión común. Los distintos tipos son:

Redes conmutadas   En ellas el medio de transmisión no es común. Se divide en los siguientes tipos:
   De circuitos   (p.e. RTB), utiliza la TCC (Técnica de Conmutación de Circuitos). Está diseñada para la transmisión de voz. Fue creada por ISO. Permite la utilización exclusiva de un circuito de datos durante la comunicación. Los elementos de una red de conmutación de circuitos son los siguientes:

Las fases del proceso de transmisión son:

  1. Establecimiento del circuito de datos,
  2. transmisión de la información, y
  3. liberación del circuito de datos.

Los dos principales inconvenientes de las redes conmutadas de circuitos (RCC) cuando se utilizan para la transmisión de datos son el tiempo empleado para el establecimiento del circuito y el uso ineficiente de las líneas.


   De mensajes   Físicamente es como la red de conmutación de circuitos (RCC), pero las funciones asignadas a los nodos son distintas. En este caso, no hay fase de establecimiento del circuito de datos físico; por el contrario, los nodos desempeñan dos funciones: almacenar cada mensaje recibido y lo retransmitirlo a otro nodo de conmutación. Es más eficiente que la RCC, ya que cuando se retransmite de un nodo a otro se libera el canal anterior. Este tipo de red no se utiliza en la práctica, puesto que es necesario aumentar la cantidad de información a transmitir teniendo que añadir a los mensajes una dirección de destino y, además, cada nodo necesita tener memoria suficiente para almacenar los mensajes que, a priori, podrían ser de cualquier longitud.


   De paquetes   Está diseñada específicamente para la transmisión de datos. Intenta combinar las ventajas de las dos redes anteriores evitando los inconvenientes. La definición que da OSI para la técnica de conmutación de paquetes es:

``procedimiento de transferencia de datos en el que la unidad de información es el paquete de datos, el cual tiene una longitud máxima establecida e incluye como parte de la información la dirección de la estación de datos al que va dirigido el paquete. Cada segmento de cable se ocupa sólo durante el tiempo que dura la transmisión de un paquete, quedando a continuación disponible para la transmisión de otro paquete''.
Los canales seguidos por los paquetes pueden ser diferentes, pudiendo llegar desordenados, por lo que cada paquete lleva añadida una numeración para que sea posible la reconstrucción del mensaje en el destino. La red de conmutación de paquetes se subdivide a su vez en dos clases:

5.2  Retardos

Existen cuatro tipos de retardos cuando se transmite por una red de comunicaciones, éstos son los siguientes:
  1. Retardo de transmisión. Es el tiempo que invierte el emisor en poner la información en la línea de transmisión. Depende del equipo encargado de poner la información en la línea.
  2. Retardo de propagación. Es el tiempo que tarda la información en viajar por la línea de transmisión desde el emisor hasta el receptor. Depende de la distancia y del medio.
  3. Retardo de conmutación. Es el tiempo que un nodo necesita para decidir hacia qué nodo debe reenviar la información recibida. Depende de la velocidad de proceso informático del nodo y del tráfico de la red.
  4. Tiempo de aceptación. Es el tiempo que transcurre desde que llega la información a destino hasta que el receptor reconoce la llamada.

5.3  Topologías de red

La topología de la red describe la distribución física de los elementos de la red. Se tienen las siguientes topologías de red:

  1. TOPOLOGÍAS DE RED PUNTO A PUNTO.
    1. Topología en estrella. Para n estaciones existirán n-1 líneas. Una estación es el nodo central y las demás van conectadas a él. La fiabilidad de la red depende de la fiabilidad del nodo central, por lo que este nodo debe ser equipado con sistemas redundantes de seguridad.
    2. Topología en bucle. Cada estación está conectada a otras dos, formando un conjunto físico cerrado.
    3. Topología completa. Todos los nodos se conectan entre sí. Es la topología ideal, pero sólo es factible cuando el número de nodos es muy pequeño.
    4. Topología en árbol. Surge de la interconexión de varias topologías en estrella a través de sus nodos centrales. Se utiliza en la RTB. Su estructura es jerárquica y es útil para redes con muchos nodos.
    5. Topología irregular. Es aquella que no satisface ninguna de las topologías anteriores. Es habitual en redes privadas.

  2. TOPOLOGÍAS DE RED MULTIPUNTO.
    1. Topología en bus. Existe un medio común a todos los puestos, que se puede representar como una línea en la que en cada extremo existe un dispositivo, llamado terminador, para evitar que las señales que viajan por ellos reboten.
    2. Topología en anillo. Existe una anillo como medio de transmisión común a todas las estaciones. La transmisión se realiza en un único sentido preestablecido. Cada estación conectada al anillo recibe la señal, la retoca y la refresca, si no es el terminal receptor, enviándola de nuevo a la línea. El inconveniente de este tipo de red es que se puede caer entera con el fallo de una sola estación, por lo que en la práctica se añade un concentrador al que van conectados los distintos terminales; si un terminal falla el concentrador es capaz de hacerse cargo de la señal refrescándola hacia el siguiente terminal.

6.1  Redes públicas y privadas

Las redes públicas ofrecen servicios de conmutación de paquetes o de circuitos, pertenecen a compañías de telecomunicaciones y cualquier usuario puede acceder a ellas.

Las redes privadas son redes de uso exclusivo de una organización, pudiendo utilizar recursos de redes públicas.

6.2  LAN, MAN y WAN

Las redes LAN (Red de Área Local) son las que se montan en departamentos, edificios, ... Todos los componentes pertenecen a una organización y se extienden en un espacio privado.

Las redes MAN (Red de Área Metropolitana) se extienden sobre un área metropolitana. Deben cumplir ciertas normas de paso oficiales. El funcionamiento es muy similar al de las LAN.

Las redes WAN (Red de Área Extensa) se forman con la interconexión de varias LAN y MAN en zonas geográficas grandes. Es necesario contratar segmentos de cable públicos. Además, tanto las LAN como las MAN que componen una WAN deben cumplir ciertas normativas oficiales.

Bibliografía

Para la elaboración de este tutorial he utilizado la siguiente bibliografía:

Nota Importante. Este tutorial parte de unos apuntes personales donde he ido recabando información que he encontrado en diversos libros, revistas, etc., así como de mi propia experiencia. En ningún momento pretende ser un texto original, es por esto que todo el mérito de lo aquí escrito se debe exclusivamente a los autores que cito en la bibliografía.
R. Hernando, 2 de Julio de 2002.