Transmisión Sincrónica
En este tipo de transmisión es necesario que el transmisor y el receptor utilicen la misma frecuencia de reloj. En ese caso, la transmisión se efectúa en bloques, debiéndose definir dos grupos de bits denominados delimitadores, mediante los cuales se indica el inicio y el fin de cada bloque.
Este método es más efectivo porque el flujo de información ocurre en forma uniforme, con lo cual es posible lograr velocidades de transmisión más altas.
Para lograr el sincronismo, el transmisor envía una señal de inicio de transmisión mediante la cual se activa el reloj del receptor. A partir de dicho instante, transmisor y receptor se encuentran sincronizados.
Transmisión Asincrónica
La conexión asincrónica es aquella en la que cada carácter se envía en intervalos de tiempo irregulares (por ejemplo, un usuario enviando caracteres que se introducen en el teclado en tiempo real).
Para remediar este problema, cada carácter es precedido por información que indica el inicio de la transmisión del carácter (el inicio de la transmisión de información se denomina bit de INICIO) y finaliza enviando información acerca de la finalización de la transmisión (denominada bit de FINALIZACIÓN, en la que incluso puede haber varios bits de FINALIZACIÓN).
Medios de Transmisión
El medio de transmisión constituye el canal que permite la transmisión de información entre dos terminales en un sistema de transmisión.
Las transmisiones se realizan habitualmente empleando ondas electromagnéticas que se propagan a través del canal.
A veces el canal es un medio físico y otras veces no, ya que las ondas electromagnéticas son susceptibles de ser transmitidas por el vacío.
Medios Guiados
Los medios de transmisión guiados están constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro.
La velocidad de transmisión depende directamente de la distancia entre los terminales y de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto a punto o un enlace multipunto. Debido a esto, los diferentes medios de transmisión tendrán diferentes velocidades de conexión que se adaptarán a utilizaciones dispares.
Ejemplo: UTP o par trenzado, fibra óptica y coaxial.
Medios No Guiados
Los medios de transmisión no guiados son los que no envían las señales mediante ningún tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a través de un medio no físico. Puede ser el aire o el vacío.
Tanto la transmisión como la recepción de información se llevan a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el medio. Por el contrario, en la recepción, la antena capta las ondas electromagnéticas del medio que la rodea.
La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional.
En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas.
En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones, pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional.
La transmisión de datos a través de medios no guiados añade problemas adicionales provocados por la reflexión que sufre la señal en los distintos obstáculos existentes en el medio.
Ejemplo: Bluetooth, Infrarrojos, Wi-Fi.
Modos de Transmisión
Simplex
Es aquel en el que una estación siempre actúa como fuente y la otra siempre como colector. Este método permite la transmisión de información en un único sentido. Ejemplo: La televisión.
Semi Duplex o Half Duplex
Es aquel en el que una estación A, en un momento de tiempo, actúa como fuente y otra estación corresponsal B actúa como receptor, y en el momento siguiente, la estación B actuará como fuente y la A como receptor. Permite la transmisión en ambas direcciones, aunque en momentos diferentes. Ejemplo: Una conversación entre Walkie-Talkie o radios de onda corta.
Full Duplex
Es aquel en el que dos estaciones A y B actúan como fuente y receptor, transmitiendo y recibiendo información simultáneamente. Permite la transmisión en ambas direcciones y de forma simultánea. Ejemplo: Una conversación telefónica.
Técnicas de Multiplexación
Es el procedimiento en el cual diferentes informaciones pueden compartir un mismo canal de comunicaciones.
Por División de Frecuencias
Es la técnica usada para dividir el ancho de banda disponible en un medio físico en varios canales lógicos independientes más pequeños, con cada canal que tiene una pequeña anchura de banda.
Se realiza dividiendo el espectro disponible en canales, que corresponden a distintos rangos de frecuencia, asignando estos canales a los distintos usuarios y comunicaciones a realizar, sin interferirse entre sí.
Se utiliza para transmitir varios canales de información simultáneamente en el mismo canal de comunicación.
Por División de Tiempo
Es una técnica que permite la transmisión de señales digitales y cuya idea consiste en ocupar un canal de transmisión a partir de distintas fuentes; de esta manera se logra un mejor aprovechamiento del medio de transmisión.
En ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).
Transmisión Unicast
También conocida como unidifusión, es el envío de paquetes o información desde un único emisor a un único receptor, es decir, es una transmisión de uno a uno. Se puede decir que es una transmisión de punto a punto.
En un entorno unicast, aunque varios usuarios puedan solicitar la misma información al servidor al mismo tiempo, el servidor responderá a las peticiones de los usuarios enviando la información a cada usuario.
El método Unicast envía por separado el tráfico de los datos a cada equipo que ha solicitado los datos; a su vez, esto provoca la inundación (flooding) de la red por la cantidad de tráfico.
Transmisión Multicast
Multidifusión en español, es el envío de la información en una red a múltiples receptores de forma simultánea (uno a muchos), es decir, un emisor envía un mensaje y varios receptores reciben el mismo. Cabe destacar que desde el emisor solo se envía una vez la información y no n copias de la misma, así existan n destinatarios. El que se encarga de distribuir la información es el router.
Se puede mencionar que una comunicación multicast podría ser una conferencia, en la que son varias las personas que se comunican entre sí.
Este método de transmisión es similar al broadcast, excepto que el multicast solo envía la información a un grupo específico y el broadcast envía la información a todos los nodos de la red.
Transmisión Broadcast
Es un modo de transmisión de información donde un nodo emisor envía información a una multitud de nodos receptores de manera simultánea (una transmisión de uno a todos), sin necesidad de reproducir la misma transmisión nodo por nodo.
Un ejemplo muy simple de la implementación de la comunicación Broadcast es el de una emisora de radio, que emite señales sin saber quién la recibe; el receptor decide si recibirla o no, al igual que la señal de la televisión, que se envía a todos los receptores.
El problema de este tipo de transmisión en una red es que aumenta el tráfico de datos en la red, además de que es posible que la información llegue a algunas computadoras que no tienen interés en la información que está siendo transmitida.
Requisitos para Diseñar una Red
El diseño de una red es determinar la estructura física de la red. Un buen diseño de la red es fundamental para evitar problemas de pérdidas de datos, caídas continuas de la red, problemas de lentitud en el procesamiento de la información y problemas de seguridad.
En todo diseño de la red se ha de determinar los equipos a utilizar en el diseño de la misma: número de switches, routers, tarjetas Ethernet; así como la disposición de los conectores RJ45.
Se debe determinar:
Tipo de hardware que tiene cada computador.
Elegir el servidor o servidores para las conexiones entre computadores.
Determinar el tipo de adaptadores de red que se necesitan.
Determinar el hardware necesario: módems, routers, switches, tipo de cable, canaletas.
Capacidades de memoria y procesador en equipos.
Realizar una medición del espacio entre los ordenadores y el servidor.
Otros requisitos que se deben tener en cuenta al momento de diseñar una red son los siguientes:
Cantidad de Puntos de Cableado: Es importante tener muy claro la cantidad de puntos de cableado necesarios.
Conocer la ubicación donde se realizará la instalación de red: Esto se refiere a los planos de las estructuras y ubicación de los futuros puestos de trabajo; es necesario disponer de planos detallados de las instalaciones donde se van a ubicar los futuros puntos de red. Es muy importante realizar una visita técnica para verificar los requerimientos de instalación y las posibles limitaciones.
Utilizar los materiales, herramientas y elementos de protección correctos: Los materiales de instalación, el cable y los conectores son una pieza clave en la implementación de una red de cable. Es necesario que tanto materiales básicos como el cable y los conectores tengan sus correspondientes certificados ofrecidos por el fabricante, donde se especifique los parámetros y el cumplimiento de los estándares necesarios.
Certificación del cableado: Al finalizar la instalación de cables, la certificación nos garantiza el cumplimiento de la norma y el correcto funcionamiento de todos los materiales instalados.
Tarjeta de interfaz de red: La mayor parte de las redes transfiere datos por un medio a una razón fija, con frecuencia más rápida que la velocidad a la que las computadoras pueden procesar los bits. Para compensar la desigualdad de velocidades, las computadoras conectadas a una red tienen hardware de propósito especial conocido como tarjetas de interfaz de red (NIC).
Seguridad: Con el fin de dar seguridad a la información almacenada en el servidor de la red, es necesario que se cuente con más de un (1) disco duro para respaldo de información, así como unidades de respaldo de cinta.
Control de Flujo
Es una técnica utilizada para asegurar que una entidad de transmisión no sobrecargue a la entidad receptora con una excesiva cantidad de datos. Generalmente, la entidad receptora reserva una zona de memoria temporal para la transferencia. En ausencia de procedimientos para el control de flujo, la memoria temporal del receptor se podría llenar y desbordarse mientras este se encuentra procesando los datos previos.
Control de Flujo Mediante Ventana Deslizante
Es un mecanismo dirigido al control de flujo de datos que existe entre un emisor y un receptor pertenecientes a una red informática.
La ventana deslizante es un dispositivo de control de flujo de tipo software, es decir, el control del flujo se lleva a cabo mediante el intercambio específico de caracteres o tramas de control, con los que el receptor indica al emisor cuál es su estado de disponibilidad para recibir datos.
Para evitar tal situación, la ventana deslizante controla este ritmo de envíos del emisor al receptor. Con este dispositivo se resuelven dos grandes problemas: el control de flujo de datos y la eficiencia en la transmisión.
Ventana de Transmisión: Permite al emisor transmitir múltiples paquetes de información antes de comenzar la espera para que el receptor le confirme la recepción de los paquetes; tal confirmación se llama validación, y consiste en el envío de mensajes denominados ACK del receptor al emisor. El transmisor deberá guardar en un buffer todas aquellas tramas enviadas y no validadas por si necesitase retransmitirlas; solo las borrará del buffer cuando reciba confirmación por parte del receptor. El tamaño de este buffer debe ser de igual o de mayor tamaño que el de la ventana deslizante.
Ventana de Recepción: El receptor posee una ventana de recepción, similar a la de transmisión, pero con una finalidad totalmente distinta. Su funcionalidad permite al receptor recibir un conjunto de tramas que le llegan desordenadas. La ventana de recepción es la lista que tiene el receptor con los números de la secuencia consecutivos de las tramas que puede aceptar. Almacena las tramas temporalmente en un buffer hasta el momento que posea todas las tramas esperadas, la secuencia de tramas esperada al completo, y así ordenarlas.
Control de Flujo Mediante Parada y Espera
Un emisor transmite una trama. Tras la recepción, el receptor indica su deseo de aceptar otra trama mediante el envío de una confirmación de la trama que acaba de recibir. El origen debe esperar a recibir la confirmación antes de proceder a la transmisión de la trama siguiente. De este modo, el destino puede parar el flujo de los datos con solo retener las confirmaciones.
Detección de Errores
Estas técnicas se basan en la idea de añadir cierta información redundante a la información que desee enviarse. A partir de ella, el receptor puede determinar, de forma bastante fiable, si los bits recibidos corresponden realmente a los enviados. Algunos métodos son:
Paridad: Los códigos de paridad se usan para detectar, y en algunos casos corregir, errores en la transmisión. Para ellos se añade en el origen un bit extra llamado bit de paridad a los n bits que forman el carácter original.
Código de paridad par: El bit de paridad será un 0 si el número total de 1 a transmitir es par, y un 1 si el número total de 1 es impar.
Código de paridad impar: El bit de paridad será un 1 si el número total de 1 a transmitir es par y un 0 si el número total de 1 es impar.
Ejemplo: Si se va a transmitir el carácter 0111001, usando bit de paridad par se añadirá un 0 debido a que la cantidad de 1 es par y quedará 00111001. Si, por el contrario, se usa el bit de paridad impar se agrega un 1 y quedará 10111001.
Comprobación de Redundancia Cíclica (CRC): Es un tipo de función que recibe un flujo de datos de cualquier longitud como entrada y devuelve un valor de longitud fija como salida. Pueden ser usadas como suma de verificación para detectar la alteración de datos durante su transmisión o almacenamiento. Las CRC son populares porque su implementación en hardware binario es simple, son fáciles de analizar matemáticamente y son particularmente efectivas para detectar errores ocasionados por ruido en los canales de transmisión.
Control de Errores
El control de errores hace referencia a los mecanismos necesarios para la detección y la corrección de errores que aparecen en una transmisión de tramas. Existen dos tipos potenciales de errores:
Trama perdida: Se produce cuando una trama enviada no llega al otro extremo.
Trama dañada: Ocurre cuando llega una trama, pero con algunos bits erróneos (modificados durante la transmisión).
Todas estas técnicas se denominan genéricamente Solicitud de Repetición Automática (Automatic Repeat Request, ARQ). Existen tres tipos:
ARQ con parada y espera.
ARQ con vuelta atrás.
ARQ con rechazo selectivo.
ARQ con Parada y Espera
Se basa en la técnica para el control de flujo mediante parada y espera. La estación origen transmite una única trama y debe esperar la recepción de una confirmación (ACK). No se podrá enviar ninguna otra trama hasta que la respuesta de la estación de destino llegue al emisor.
Pueden ocurrir dos tipos de error. El primero consiste en que la trama que llega al destino puede estar dañada. El receptor detecta este hecho mediante la utilización de técnicas de detección de errores y, simplemente, descartará la trama. Tras el envío de una trama, la estación espera la recepción de una confirmación; si no se recibe ninguna confirmación antes de que el temporizador expire, se procederá a reenviar la misma trama. Se debe destacar que este método exige que el emisor conserve una copia de la trama transmitida hasta que se reciba la confirmación correspondiente.
El segundo tipo de error se refiere a una confirmación deteriorada. Ejemplo: el emisor envía una trama y es recibida correctamente por el receptor, el cual responde con una confirmación (ACK). La ACK se deteriora en el camino de tal manera que no es identificable por el emisor. En este caso, se producirá una expiración del temporizador y la trama será reenviada. Esta trama duplicada llega y se acepta por B. Así, B ha aceptado dos copias de la misma trama como si fuesen distintas.
ARQ con Vuelta Atrás N
La técnica de control de errores basada en el control de flujo mediante ventana deslizante se denomina ARQ con vuelta atrás N. En esta técnica, una estación puede enviar una serie de tramas numeradas secuencialmente mediante algún valor máximo dado. Mientras no se produzcan errores, el destino confirmará las tramas recibidas como es habitual. Si la estación de destino detecta un error en una trama, puede llevar a cabo el envío de una confirmación negativa (REJ, REJect) para esa trama. La estación destino descartará esa trama y todas las que se reciban con posterioridad hasta que dicha trama errónea llegue correctamente. Así, cuando la estación origen reciba un REJ, deberá retransmitir la trama errónea, además de todas las posteriores que hayan sido transmitidas.
ARQ con Rechazo Simple
El objetivo es aprovechar el tiempo que pierde el transmisor esperando el ACK o asentimiento. Para ello, lo que se hace es enviar tramas también durante ese tiempo.
Es fácil suponer que, así implementado, este sistema dará problemas. Por ejemplo, se manda I0 y no se recibe correctamente. A continuación, si el timer lo permite, se envían I1 e I0, siendo esta última una trama diferente de la primera, pero que tiene el mismo nombre por solo disponer del 0 y el 1 como posibles nombres. El receptor, que sigue esperando la I0 que llegó mal, despreciará I1 por no ser lo que esperaba y aceptará la segunda I0 como si fuese la primera. Por tanto, se pierden tramas y, lo que es peor, no se es consciente de ello.
ARQ con Rechazo Selectivo
En este caso, al producirse un error se retransmite únicamente la trama que no ha sido confirmada. Con esto, se mejora aún más la capacidad de transmisión, aunque se generan fuertes exigencias de memoria en el receptor. Este debe almacenar en memoria todas las tramas que lleguen después de una errónea en espera de que esta llegue bien para poder ordenarlas posteriormente.
El principal inconveniente de esta ARQ es la recepción desordenada de la información, lo que obliga a mantener otra ventana en recepción para poder pasar los datos de manera ordenada a la capa superior en caso de recibir un paquete con errores.