Este documento describe conceptos básicos relacionados con señales, datos, transmisión y multiplexación en redes. Explica que una señal transmite información a través de variaciones eléctricas y puede ser análoga o digital. También describe técnicas como modulación, codificación, conversión digital-analógica y multiplexación por división de frecuencias, tiempo y ondas para transmitir múltiples señales a través de un enlace.
2. Señal y dato
• Se entiende por señal en el ámbito de la informática y las
telecomunicaciones, como la variación de corriente eléctrica con el
fin de transmitir información. Dicha señal puede ser análoga o
digital dependiendo del medio donde se transmita.
• La información transmitido por medio de esta señas es interpretada
como datos por una computadora. Un dato por si solo no expresa
información significativa pero si la sucesión de datos es
interpretada como información significativa para un sistema
operativo o aplicación.
3. Señalización
• Definición (UIT-T Q.9):
• Intercambio de información (de otra forma que no sea mediante la palabra)
relacionada específicamente con el establecimiento, la liberación y otras
formas de control de las comunicaciones, y con la gestión de la red, en la
explotación automática de telecomunicaciones.
4. Transmisión de datos
• Transmisión de datos, transmisión digital o comunicaciones digitales es la
transferencia física de datos (un flujo digital de bits) por un canal de
comunicación punto a punto o punto a multipunto. Ejemplos de estos canales
son cables de par trenzado, fibra óptica, los canales de comunicación
inalámbrica y medios de almacenamiento. Los datos se representan como
una señal electromagnética, una señal de tensión eléctrica, ondas
radioeléctricas, microondas o infrarrojos. La transmisión se clasifica en:
• Transmisión paralela.
• Transmisión en serie
• Transmisión en serie asíncrona.
• Transmisión en serie síncrona.
5. Señales análogas
• Señales continuas o analógicas: es aquella en que la
intensidad de la señal varia suavemente en el tiempo. Las
variaciones de la señal pueden tomar cualquier valor en
el tiempo.
6. Señal digital
• Señal discreta o digitales: es aquella que la
intensidad se mantiene constante durante un
intervalo de tiempo, tras el cual la señal cambia a
otro valor constante. Las variaciones de la señal
solo pueden tomar valores discretos.
7. Señal
• Cualquier señal se caracteriza por varios parámetros:
• Amplitud de pico: es el valor máximo (o energía) de la señal en el tiempo.
La amplitud indica la altura de la señal. La unidad de la amplitud depende del
tipo de señal. En las señales eléctricas su valor se mide en voltios.
• La frecuencia (f): es la razón (en ciclos por segundo o Herzios -Hz) a la que
la señal se repite. Es el numero de periodos por segundo.
• El Periodo (T): La cantidad de tiempo transcurrido entre dos repeticiones
consecutivas de la señal. Es la cantidad de tiempo en segundos que necesita
una señal para completar un ciclo. Por tanto T= 1/f. El periodo es la inversa
de la frecuencia.
• La fase: La medida de la posición relativa de la señal dentro de un periodo
de la misma. Es decir describe la forma de la onda relativa al instante de
tiempo 0.
• Longitud de onda (λ): La distancia que ocupa un ciclo, es decir la distancia
entre dos puntos de igual fase en dos ciclos consecutivos. λ = v.T; λ.f=v; v=
velocidad en metros por segundo.
8. Espectro
• Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del
conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina
espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación
electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de
absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia
de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar
mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten
realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia
y la intensidad de la radiación.
• El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor
longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz
ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas
electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio.
Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la
longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del
Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el espectro
electromagnético es infinito y continuo.
9. Ancho de banda
• Ancho de banda (bandwidth en inglés), es una medida de recursos
disponibles para transmitir datos. También es una medida que se usa
para definir la velocidad de Internet o, de forma más precisa, la
velocidad de tu conexión de Internet. Se puede usar para referirse a
capacidad o a consumo. Se mide en bits por segundo (bits/s), en
kilobits por segundo (kbit/s), megabits por segundo (Mbit/s) o algún
otro múltiplo. También se le conoce como ancho de banda digital o
ancho de banda de red.
• Los ISP usan este término para referirse a la cuota mensual límite
para un servicio. Por ejemplo, 100 gigabytes por mes (10 a la
novena potencia de bits) indica que ese es el límite de información
que puede ser transmitida durante el periodo de tiempo especificado.
10. Modulación
• La modulación se ha definido como el proceso de
combinar una señal de entrada m(t) y una portadora
de frecuencia fc para producir una señal S(t) cuyo
ancho de banda esté (normalmente) centrado en
torno a fc. Para el caso de datos digitales, la
justificación de la modulación debe estar clara: es
necesaria cuando existe solo la posibilidad de
transmisión análoga, para convertir los datos
digitales en análogos. Sin embargo, cuando los datos
son analógicos la justificación no es tan evidente.
Después de todo, las señales de voz se transmiten a
través de líneas telefónicas usando su espectro
original (esto se denomina transmisión en banda
base). Hay dos razones principales:
11. Modulación
• Para llevar a cabo una transmisión más efectiva
puede que se necesite una frecuencia mayor
para medios no guiados, es prácticamente
imposible transmitir señales en banda-base ya
que el tamaño de las antenas tendría que ser de
varios kilómetros de diámetro. La modulación
permite la multiplicación por división de
frecuencias, técnica muy importante. Para
convertir las señales de análogas a digitales y
viceversa, se requiere de varios tipos de
modulación.
12. Datos digitales – señales digitales
• Los datos se almacenan en un ordenador en un formato
binario de ceros y unos. Para transportarlos de un lugar a otro
(dentro o fuera del ordenador), es necesario convertirlos en
señales digitales que permitan una mejor transmisión o
reconocimiento por los dispositivos. Esto es lo que se
denomina conversión digital a digital o codificación de datos
digitales en una señal digital. La codificación significa convertir
los datos binarios en una forma que se pueda desplazar a
través de un enlace de comunicaciones físico. “Codificar”
significa convertir los 1 y los 0 en algo real y físico, tal como:
• • Un pulso eléctrico en un cable
• • Un pulso luminoso en una fibra óptica
• • Un pulso de ondas electromagnéticas en el espacio.
13. Datos digitales – señal analógica
• Si se quiere enviar los datos que salen de un
ordenador (digitales) a través de una red
analógica (red de telefonía convencional)
diseñada para la transmisión de señales
analógicas, será necesario convertir la señal
digital que sale del ordenador en una señal
analógica. Esto se denomina conversión digital a
analógica o modulación de una señal digital. La
modulación significa usar los datos binarios para
manipular una onda.
14. Datos analógicos – Señales digitales
• A veces es necesario transformar información en
formato analógico, como la voz o la música, en
señales digitales para, por ejemplo, reducir el
efecto del ruido. Un ejemplo seria el CD-ROM de
música o una película en un DVD. A esto se
denomina conversión de una señal analógica en
una señal digital o digitalización de una señal
analógica.
15. Datos analógicos – Señales analógicas
• Si se quiere enviar una señal analógica a larga
distancia, como por ejemplo, la voz o la música
de una emisora de radio (analógica) hay que
transformar esta señal en otra porque la
frecuencia de la voz o la música no es apropiada
para su transmisión a larga distancia a través del
aire. La señal debe ser transportada mediante
una señal de alta frecuencia. A esto se le
denomina conversión de analógico a analógico o
modulación de una señal analógica.
16. Multiplexación
• Siempre que la capacidad de transmisión de un medio
que enlaza dos dispositivos sea mayor que las
necesidades de transmisión de los dispositivos, el enlace
se puede compartir, de forma similar a como una gran
tubería de agua puede llevar agua al mismo tiempo a
varias casas separadas. La Multiplicación es el conjunto
de técnicas que permite la transmisión simultanea de
múltiples señales a través de un único enlace de datos.
17. Multiplexación
• A medida que se incrementa el uso de los datos y las
telecomunicaciones, se incrementa también el tráfico. Se
puede hacer frente a este incremento añadiendo líneas
individuales cada vez que necesita un canal nuevo o se
pueden instalar enlaces de más capacidad y usarlo para
transportar múltiples señales. La tecnología actual incluye
medios de gran ancho de banda, como el cable coaxial, la fibra
óptica y las microondas terrestres y vía satélite. Cualquiera de
estos tienen una capacidad que sobrepasa con mucho las
necesidades medias para transmitir una señal. Si la capacidad
de transmisión del enlace es mayor que las necesidades de
transmisión de los dispositivos conectados a él, la capacidad
sobrante se malgasta. Un sistema eficiente maximiza la
utilización de todas las facilidades. Además, la costosa
tecnología utilizada a menudo se hace rentable sólo cuando se
comparten los enlaces.
18. Multiplexación por división de frecuencias
FDM
• (FDM Frecuency-division Multiplexing). Se pueden
transmitir varias señales simultáneamente modulando
cada una de ellas en una frecuencia portadora diferente.
Es una técnica analógica. Se puede aplicar cuando el
ancho de banda del enlace físico es mayor que la suma
de los anchos de bandas de las señales a transmitir. Las
señales generadas por cada dispositivo emisor se modula
usando distinta frecuencia portadora. Las frecuencias
portadoras están separadas por tiras de ancho de banda
sin usar (banda de guarda) para prevenir que las señales
se solapen.
19. Multiplexación por división de tiempo
TDM
• (TDM Time-division Multiplexing). Es un proceso digital.
Se puede aplicar cuando la tasa de datos del enlace es
mayor que la suma de las tasas de datos de los
dispositivos emisores y receptores.
• − TDM síncrona, que es cuando el multiplexor asigna
siempre la misma ranura de tiempo a un dispositivo, tanto
cuando tiene datos que transmitir que cuando no.
• − TDM asíncrona no hay una asignación previa y permite
transmitir, aunque la suma teórica de las tasas de bit de
los emisores sea mayor que la del enlace. Cada trama
deben de incorporar una dirección para identificar a que
dispositivo pertenecen los datos que están transmitiendo.
20. Multiplexación por división de onda
WDM
• Aunque la tecnología es muy compleja, la idea es muy
simple. Se quiere combinar múltiples haces de luz dentro
de una única luz en el multiplexor y hacer la operación
inversa en el demultiplexor. Combinar y dividir haces de
luz se resuelven fácilmente mediante un prisma.
Recuerde de la física básica que un prisma curva un rayo
e luz basándose en el ángulo de incidencia y la
frecuencia. Usando esta técnica, se puede hacer un
demultiplexor que combine distintos haces de luz de
entrada, cada uno de los cuales contiene una banda
estrecha de frecuencia, en un único haz de salida con
una banda de frecuencia más ancha. También se puede
hacer en un demultiplexor para hacer la operación para
revertir el proceso.
21. Bibliografía
• http://definicion.de/datos/
• http://definicion.de/datos/
• http://dtm.unicauca.edu.co/pregrado/conmutacion/transp/2.4-
Senalizacion.pdf
• https://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagn%C3%A9tico
• http://aprenderinternet.about.com/od/Glosario/a/Ancho-De-Banda.htm
• Modulo de Redes Locales Básico UNAD; 2009; Perturbaciones en la
transmisión.
• Conceptos sobre señales; Manuel Fernández Bercell; 2006
