Conceptos Clave en Teleinformática: Transmisión y Redes
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Teleinformática
Ancho de Banda
En computación de redes y en ciencias de la computación, ancho de banda digital, ancho de banda de red o simplemente ancho de banda es la medida de datos y recursos de comunicación disponible o consumida expresados en bit/s o múltiplos de él (kbit/s, Mbit/s, entre otros).
Ancho de banda puede referirse a la capacidad de ancho de banda o ancho de banda disponible en bit/s, lo cual típicamente significa el rango neto de bits o la máxima salida de una huella de comunicación lógico o físico en un sistema de comunicación digital.
Medios de Transmisión de Datos
El propósito de la capa física consiste en transportar el flujo original de bits de una máquina a otra. Hay varios medios de transmisión sobre los que se puede llevar a cabo este propósito.
Los medios de transmisión más utilizados para la transmisión de datos son:
- Par trenzado
- Cable Coaxial
- Fibra Óptica
- Antenas
- Enlaces Satelitales
- Enlaces por Microondas
Perturbaciones en la Transmisión de Datos
Durante la comunicación se pueden producir diferentes alteraciones y esto no ocurre solo en el aspecto humano, sino que también podemos encontrarnos con problemas en las comunicaciones de datos o redes computacionales.
Todos los dispositivos eléctricos y electrónicos emiten interferencias y/o son susceptibles a estas.
Atenuación
La energía de una señal decae con la distancia, por lo que hay que asegurarse que llegue con la suficiente energía como para ser captada por la circuitería del receptor y además, el ruido debe ser sensiblemente menor que la señal original (para mantener la energía de la señal se utilizan amplificadores).
Debido a que la atenuación varía en función de la frecuencia, las señales analógicas llegan distorsionadas, por lo que hay que utilizar sistemas que le devuelvan a la señal sus características iniciales.
Distorsión
Es la deformación que sufre una señal a causa de elementos del propio circuito, o externos a él.
Ruido
Según los agentes que lo producen se clasifica en:
Errores en la Transmisión de Datos
Detección de Errores
Cuanto mayor es la trama que se transmite, mayor es la probabilidad de que contenga algún error. Para detectar errores, se añade un código en función de los bits de la trama de forma que este código señale si se ha cambiado algún bit en el camino. Este código debe ser conocido e interpretado tanto por el emisor como por el receptor.
Comprobación de Paridad
Se añade un bit de paridad al bloque de datos (por ejemplo, si hay un número par de bits 1, se le añade un bit 0 de paridad y si son impares, se le añade un bit 1 de paridad). Pero puede ocurrir que el propio bit de paridad sea cambiado por el ruido o incluso que más de un bit de datos sea cambiado, con lo que el sistema de detección fallará.
Comprobación de Redundancia Cíclica (CRC)
Dado un bloque de n bits a transmitir, el emisor le sumará los k bits necesarios para que n+k sea divisible (resto 0) por algún número conocido tanto por el emisor como por el receptor. Este proceso se puede hacer bien por software o bien por un circuito hardware (más rápido).
Control de Errores
Se trata en este caso de detectar y corregir errores aparecidos en las transmisiones. Puede haber dos tipos de errores:
- Tramas perdidas: cuando una trama enviada no llega a su destino.
- Tramas dañadas: cuando llega una trama con algunos bits erróneos.
Hay varias técnicas para corregir estos errores:
- Detección de errores: discutida antes.
- Confirmaciones positivas: el receptor devuelve una confirmación de cada trama recibida correctamente.
- Retransmisión después de la expiración de un intervalo de tiempo: cuando ha pasado un cierto tiempo, si el emisor no recibe confirmación del receptor, reenvía otra vez la trama.
- Confirmación negativa y retransmisión: el receptor solo confirma las tramas recibidas erróneamente, y el emisor las reenvía. Todos estos métodos se llaman ARQ (solicitud de repetición automática). Entre los más utilizados destacan:
ARQ con Parada y Espera
Se basa en la técnica de control de flujo de parada y espera. Consiste en que el emisor transmite una trama y hasta que no recibe confirmación del receptor, no envía otra.
Puede ocurrir que:
- La trama no llegue al receptor, en cuyo caso, como el emisor guarda una copia de la trama y además tiene un reloj, cuando expira un cierto plazo de tiempo sin recibir confirmación del receptor, reenvía otra vez la trama.
- La trama llegue defectuosa, en cuyo caso no es confirmada como buena por el receptor. Pero puede ocurrir que el receptor confirme una trama buena pero la confirmación llegue al emisor con error, entonces, el emisor enviaría otra vez la trama. Para solucionar esto, las tramas se etiquetan desde 0 en adelante y las confirmaciones igual. Es una técnica sencilla y barata pero poco eficiente.
ARQ con Adelante-Atrás-N
Se basa en la técnica de control de flujo con ventanas deslizantes. Cuando no hay errores, la técnica es similar a las ventanas deslizantes, pero cuando la estación destino encuentra una trama errónea, devuelve una confirmación negativa y rechaza todas las tramas que le lleguen hasta que reciba otra vez la trama antes rechazada, pero en buenas condiciones. Al recibir la estación fuente una confirmación negativa de una trama, sabe que tiene que volver a transmitir esa trama y todas las siguientes. Si el receptor recibe la trama i y luego la i+2, sabe que se ha perdido la i+1, por lo que envía al emisor una confirmación negativa de la i+1.
La estación emisora mantiene un temporizador para el caso de que no reciba confirmación en un largo periodo de tiempo o la confirmación llegue errónea, y así poder retransmitir otra vez las tramas.
ARQ con Rechazo Selectivo
Con este método, las únicas tramas que se retransmiten son las rechazadas por el receptor o aquellas cuyo temporizador expira sin confirmación. Este método es más eficiente que los anteriores. Para que esto se pueda realizar, el receptor debe tener un buffer para guardar las tramas recibidas tras el rechazo de una dada, hasta recibir de nuevo la trama rechazada y debe ser capaz de colocarla en su lugar correcto (ya que deben estar ordenadas). Además, el emisor debe ser capaz de reenviar tramas fuera de orden. Estos requerimientos adicionales hacen que este método sea menos utilizado que el de Adelante-Atrás-N.