lunes, 5 de octubre de 2009

Introducción a las comunicaciones

1.- Telemática

La Telemática es una disciplina científica y tecnológica que surge de la evolución y fusión de la telecomunicación y de la informática. El término Telemática se acuñó en Francia (télématique). en 1976, en un informe encargado por el presidente francés y elaborado por Simon Nora y Alain Minc (conocido como informe Nora-Minc y distribuido por el título: "Informatización de la Sociedad") en el que se daba una visión increíblemente precisa de la evolución tecnológica futura. Ahora bien, el concepto, como se indica en este informe, también puede ligarse a un origen estadounidense: compunication, o como se utiliza más habitualmente Computer and Communications.



La Telemática cubre un campo científico y tecnológico de una considerable amplitud, englobando el estudio, diseño, gestión y aplicación de las redes y servicios de comunicaciones, para el transporte, almacenamiento y procesado de cualquier tipo de información (datos, voz, vídeo, etc.), incluyendo el análisis y diseño de tecnologías y sistemas de conmutación. La Telemática abarca entre otros conceptos los siguientes planos funcionales:
  • El plano de usuario, donde se distribuye y procesa la información de los servicios y aplicaciones finales;
  • El plano de señalización y control, donde se distribuye y procesa la información de control del propio sistema, y su interacción con los usuarios;
  • El plano de gestión, donde se distribuye y procesa la información de operación y gestión del sistema y los servicios, y su interacción con los operadores de la red.
Cada uno de los planos se estructura en subsistemas denominados entidades de protocolo, que a su vez se ubican por su funcionalidad en varios niveles. Estos niveles son agrupaciones de funcionalidad, y según elModelo de interconexión de sistemas abiertos de la Organización Internacional de Normalización se componen de: nivel físico, nivel de enlace, nivel de red, nivel de transporte extremo a extremo, nivel de sesión, nivel de presentación y nivel de aplicación.
2 Concepto de transmisión



La transmisión es el proceso telemático por el que se transportan señales de un lugar a otro.


Las señales son entidades de naturaleza diversa que se manifiestan como magnitudes físicas, principalmente electromagnéticas y mecánicas: luminosas, eléctricas, magnéticas, acústicas, etc.
Los parámetros de cualquier transmisión son siempre magnitudes físicas: tensión, intensidad de corriente, presión, frecuencia, amplitud, etc., y se ocupa de lo que corresponde al nivel más bajo en el transporte de datos o información.


Por ejemplo, en la comunicación telefónica de voz intervienen distintos tipos de señal: la voz es una señal acústica de naturaleza mecánica que debe ser convertida en impulsos eléctricos de unas características determinadas a través de un micrófono. Esta señal eléctrica es transportada -transmitida- a través de unas líneas de transmisión que proporcionan las compañías telefónicas. Una vez que la señal eléctrica ha alcanzado su destino, se convierte de nuevo en una señal acústica semejante a la original por medio del auricular del teléfono recepto




3 Concepto de comunicación


En todo proceso de comunicación hay necesariamente transmisión de señales; sin embargo, no siempre que ha transmisión de señales se opera una comunicación.
Pongamos como ejemplo la radiación estelar que llega constantemente a la Tierra. Las señales luminosas que nos llegan de las estrellas se transmiten a través del espacio interestelar y, sin embargo, no nos sentimos en absoluto participantes en comunicación alguna.
Por tanto, podemos definir la comunicación como proceso telemático por el que se transporta información sabiendo que esta información viaja sobre una señal que se transmite.
La transmisión se refiere al transporte de las señales físicas necesarias para que se produzca un fenómeno telemático, mientras que la comunicación se refiere más al transporte de la información, de los datos que significan algo concreto tanto para el emisor como para el receptor independientemente de las señales utilizadas para su transmisión. Podemos afirmar, por tanto, que la señal es a la transmisión lo que la información es a la comunicación.



Si se diera el caso, por ejemplo, de que los interlocutores no compartieran el mismo idioma, seguiría habiendo transmisión de señal, pero no habría comunicación de u formación: no se entenderían, no se ha completado el proceso telemático, aunque sí el de teletransporte.


Nos referiremos a las líneas de transmisión cuando hablemos sobre el transporte de señal, y a los circuitos de datos, que estudiaremos más adelante, cuando consideremos el transporte de la información.



Lo que parece evidente es que para que haya una transmisión de información será necesaria -pensemos por ejemplo en una llamada telefónica- la existencia de una fuente, una interfaz hacia el medio de transmisión, un sistema de transmisión y un receptor. Una vez establecida la interfaz necesitaremos un mecanismo de generación de la señal


Una vez establecida la interfaz, necesitaremos general una señal definiendo previamente los parámetros de la misma -como forma e intensidad- para permitir la propagación de la misma y la correcta interpretación por parte del receptor.


Ademas se deberá permitir la existencia de una sincronización entre emisor y receptor, ambos deben conocer cuando comienza y finaliza una comunicación, cuándo pueden emitir y recibir,...,además deben verificar una serie de requisitos de cara al establecimiento de la comunicación se intercambiarán datos de cara a establecer la comunicación es lo que podemos llamar gestión del intercambio. Por ejemplo en una conversación telefónica el emisor marcará un  número de teléfono y el receptor lo descolgará al escuchar una señal. En una "conversación" entre equipos hay que establecer además quién puede hablar en cada momento, qué protocolo emplearán,....


En cualquier comunicación es posible la aparición de errores, es por tanto, necesario establecer mecanismos que nos permitan la detección y corrección de errores. Además de esto para evitar que un emisor sature al receptor emitiendo más información de la que éste es capaz de asimilar se necesitarán mecanismos destinados a evitarlos, lo que se conoce como control de flujo.


Además en el caso de que un sistema de transmisión se comparta entre más de dos dispositivos se deberá, de algún modo, identificar al destinatario -pensemos en comunicaciones postales o telegráficas-, además en el caso de que existan más de un camino hasta el destino, será necesario identificar las rutas o caminos ḿas adecuados, de esto trataremos cuando hablemos de direccionamiento y encaminamiento.


Otro concepto distinto a la detección de errores es la recuperación, pensemos que estamos transmitiendo un fichero y se interrumpe la comunicación. Será necesario establecer mecanismos que nos permitan continuar la transmisión cuando se reanude el servicio, o al menos que se encargue de enviarlo de nuevo.


También debe existir un aucerdo en el formato de los mensajes por ejemplo el código binario empleado para representar los caracteres -el idioma en una conversación telefónica, o el alfabeto a emplear o la dirección de la escritura/lectura en caso de correos-.


Debemos dotar al sistema de alguna medida de seguridad para que el mensaje sólo llegue al destinatario y además sin que sean alterados.


Finalmente se necesitan funcionalidades para permitirnos configurar el sistema, monitorizar su estado, reaccionar ante fallos y sobrecargas o planificar crecimientos futuros, es decir, es necesario tener mecanismos de gestión de red.


 4. Redes de transmisión de datos


Pensemos en el proceso de envío  de un correo electrónico, es evidente, que lo que tratamos de realizar es el establecimiento de una comunicación de datos entre emisor y receptor.


El mecanismo ideal para que se produjese esa comunicación sería que ambos usuarios estuvieran conectados directamente mediante un cable -enlace punto a punto. Esto no siempre es posible, debido entre otros factores a:
  • Los dispositivos están muy alejados. Pensemos en que podemos trabajar con gente situada  en otras provincias o incluso continentes.
  • Existen dispositos que necesitan comunicarse entre ellos en momentos diferentes. Por ejemplo en el caso de la red de teléfonos mundial o los ordenadores de una compañía, no sería muy lógico emplear un enlace para cada dos.
La manera de solucionar este problema es conectar  cada equipo a una red de comunicación ya existente. Para clasificar las redes tradicionalmente se consideran dos categorías que atienden a su extensión y tecnología (esta última cada vez más difusa entre ambas): las redes de área amplia (WAN, Wide Area Networks) y las redes de área local (LAN, Local Area Networks).


4.1 Redes de área Amplia


Una red de área amplia o WAN (Wide Area Network) se extiende sobre un área geográfica extensa, a veces un país o un continente, y su función fundamental está orientada a la interconexión de redes o equipos terminales que se encuentran ubicados a grandes distancias entre sí. Para ello cuentan con una infraestructura basada en poderosos nodos de conmutación que llevan a cabo la interconexión de dichos elementos, por los que además fluyen un volumen apreciable de información de manera continua. Por esta razón también se dice que las redes WAN tienen carácter público, pues el tráfico de información que por ellas circula proviene de diferentes lugares, siendo usada por numerosos usuarios de diferentes países del mundo para transmitir información de un lugar a otro. A diferencia de las redes LAN (siglas de "local area network", es decir, "red de área local"), la velocidad a la que circulan los datos por las redes WAN suele ser menor que la que se puede alcanzar en las redes LAN. Además, las redes LAN tienen carácter privado, pues su uso está restringido normalmente a los usuarios miembros de una empresa, o institución, para los cuales se diseñó la red.


Normalmente la WAN es una red punto a punto, es decir, red de paquete conmutado. Las redes WAN pueden usar sistemas de comunicación vía satélite o de radio.
 
Un ejemplo de este tipo de redes sería RedIRIS, Internet


Tradicionalmente las WAN se han implementado empleando conmutación de circuitos y de paquetes. Últimamente se emplean también retransmisión de tramas (frame relay) y redes ATM.


4.1.1 Conmutación de circuitos
Para interconectar dos estaciones se establece un camino dedicado a través de los nodos de la red. El camino es una secuencia conectada de enlaces físicos entre nodos. En cada enlace, se dedica un canal lógico a cada conexión. Los datos viajarán por tanto siempre por el mismo camino y en el orden en que se han volcado con el menos número de retardos posibles. Un ejemplo de este tipo de conmutación sería la red de telefonía.


4.1.2 Conmutación de paquetes.
Los datos se envían en secuencias de pequeñas unidades llamadas paquetes. Cada paquete va pasando de un nodo a otro siguiendo algún camino entre emisor y receptor. En cada nodo se recibe el paquete, se almacena durante un tiempo, se estima cuál es el mejor  camino en ese momento y se retransmite al siguiente nodo. No existe por tanto la seguridad de que los paquetes viajen siempre por los mismos nodos -de hecho, no es lo habitual-. Se emplean para las comunicaciones terminal-computador y computador-computador. Un ejemplo podría ser el envío de material por correo postal.


4.1.3 Retransmisión de tramas (frame relay)
La conmutación de paquetes se desarrolló en una época en la que los servicios de transmisión a larga distancia presentaban unas tasas de error elevadas además de unas velocidades lentas. Esto implicaba la necesidad de enviar numerosa información redundante para evitar errores y de un procesamiento extra tanto al enviar como al recibir. Por último las redes de conmutación inicales estaban pensadas para velocidades de 64kbps, las redes de retransmisión de tramas están pensadas para operar a velocidades de 2 Mbps. Para conseguir estas velocidades se elimina la mayor parte de la información redundante empleada para eliminar errores y por tanto el procesamiento extra asociado también desaparece.


4.1.4 ATM (Asynchronous Transfer Mode)
También conocida como modo de retransmisión de celdas (cell relay) esta tecnología se puede considerar como una evolución de la retransmisión de tramas en el sentido de que la información en lugar de fraccionarse en paquetes de longitud variable llamadas tramas se fracciona en paqutes de longitud fija llamadas celdas con lo que se reduce todavía más la necesidad de procesamiento -igualmente emplea poca información adicional para el control de errores. Con esto se pueden conseguir velocidades que van desde 10 a 100Mbps o incluso del orden de Gigabits.


También se puede considerar como una evolución de la conmutación de circuitos. En la conmutación de circuitos se dispone sólo de circuitos  a velocidad fija entre los sistemas. ATM permite la definición de múltiples canales virtuales cuyas velocidades se negocian en el momento de creación del canal.


Con esta tecnología, por tanto, a fin de aprovechar al máximo la capacidad de los sistemas de transmisión, sean estos de cable o radioeléctricos, la información no es transmitida y conmutada a través de canales asignados en permanencia, sino en forma de cortos paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser enrutadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos virtuales.

4.2 Redes de Área Local


        Una red local (LAN, Local Area Network) es un sistema de interconexión entre ordenadores, situados a una distancia relativamente próxima, que permite compartir recursos e información. Es habitual que la propiedad de  la misma sea  de la misma entidad que los dispositivos conectados a la red.Para crearla es necesario contar con ordenadores, tarjetas de red, cables de conexión, dispositivos periféricos y el software correspondiente.
    Algunas de las ventajas que proporciona disponer de una red local son:
-   Compartir información: permite utilizar ficheros remotos y la creación de directorios de red compartidos por grupos de  usuarios.
-   Compartir dispositivos: permite, por ejemplo, la impresión en impresoras no     conectadas directamente a nuestro ordenador pero sí a la red o utilizar unidades  en  CD-ROM instaladas en otros equipos.
-    Intercambio de mensajes: Un sistema de red local también posibilita el      intercambio de mensajes entre todos los usuarios  de esa red.


4.3 Redes de área metropolitana


Una red de área metropolitana (Metropolitan Area Network o MAN, en inglés) es una red de alta velocidad (banda ancha) que dando cobertura en un área geográfica extensa se queda entre las LAN y las WAN.

El concepto de red de área metropolitana representa una evolución del concepto de red de área local a un ámbito más amplio, cubriendo áreas mayores que en algunos casos no se limitan a un entorno metropolitano sino que pueden llegar a una cobertura regional e incluso nacional mediante la interconexión de diferentes redes de área metropolitana.

Este tipo de redes es una versión más grande que la LAN y que normalmente se basa en una tecnología similar a esta, La principal razón para distinguir una MAN con una categoría especial es que se ha adoptado un estándar para que funcione, que equivale a la norma IEEE.

Las redes Man también se aplican en las organizaciones, en grupos de oficinas corporativas cercanas a una ciudad, estas no contiene elementos de conmutación, los cuales desvían los paquetes por una de varias líneas de salida potenciales. esta redes pueden ser pública o privada.

Las redes de área metropolitana, comprenden una ubicación geográfica determinada "ciudad, municipio", y su distancia de cobertura es mayor de 4 km . Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en cuanto a la transferencia de datos.


Si te ha interesado este tema, tal vez te interesen el resto de unidades de la serie redes informáticas.




 



Enlaces:

Bibliografía: Comunicaciones y redes de computadores. William Stallings, ed. Prentice-Hall

Apuntes de redes: www.aparello.es

telemática: wikipedia
wan: wikipedia

imagen modelo de comunicación




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