MODULO 3: REPRESENTACIÓN DE DATOS

 

 INTRODUCCIÓN

Estudiaremos las diferentes técnicas de codificación de datos y su representación, dependiendo del medio transmisión, su formato y los recursos utilizados. De igual manera, en este módulo se  detallan los tipos de interfaz y las diferentes líneas de transmisión, serial, paralela, síncrona y asíncrona, así como las dos líneas de transmisión: punto a punto y multipunto.

Codificación de datos

La información análoga o la información digital pueden ser codificadas mediante señales analógicas o digitales. La codificación es un método utilizado para convertir un stream de bits de datos en un código predefinido. Los códigos son grupos de bits utilizados para ofrecer un patrón predecible que pueda reconocer tanto el emisor como el receptor.

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.

Datos digitales, señales digitales

 Una señal digital es una secuencia de pulsos de tensión discretos y continuos, donde cada pulso es un elemento de señal. Los datos binarios se transmiten codificando cada bit de datos en cada elemento de señal. Es esquema de codificación es simplemente la correspondencia que se establece entre los bits de datos con los elementos de señal. La forma más sencilla de codificar digitalmente datos digitales es asignar un nivel de tensión al uno binario y otro distinto para el cero. En la transmisión digital se emplean distintos tipos de codificación para conseguir la menor distorsión.

Datos digitales, señales análogas:

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. Las señales digitales necesitan ser transformadas para poder distribuirse por los medios de transmisión de un modo analógico. Se define una señal sinusoidal (portadora) que en función de los valores que adopten la secuencia de datos, se transforma alguno de los parámetros que la definen. 

 Las técnicas básicas son:

La modulación por desplazamiento de amplitud (ASK): es una forma de modulación en la cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora en función de los datos a enviar. 

La modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK):es una técnica de transmisión digital de información binaria (ceros y unos) utilizando dos frecuencias diferentes.

La modulación por desplazamiento de fase (PSK): es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos.

Datos digitales, señales analógicas

Datos análogos, 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 sería 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. Los datos analógicos, como por ejemplo, voz y vídeo, se digitalizan para ser transmitidos mediante señales digitales. 

La modulación por impulsos codificados (PCM por sus siglas inglesas de Pulse Code Modulation) es un procedimiento de modulación utilizado para transformar una señal analógica en una secuencia de bits (señal digital), este método fue inventado por Alec Reeves en 1937.

El proceso de convertir una señal analógica en digital se lleva en 3 pasos:

Pasos del proceso de una señal analógica a digital. DiGITED

Datos analógicos, señales digitales

Datos análogos, señales análogas

Los datos analógicos se modulan mediante una portadora para generar una señal analógica en una banda de frecuencias diferente, la cual se puede utilizar en un sistema de transmisión analógico. Las técnicas básicas son:

La modulación de amplitud (AM): es una técnica utilizada en la comunicación electrónica, más comúnmente para la transmisión de información a través de una onda portadora de radio. La modulación en amplitud (AM) funciona mediante la variación de la amplitud de la señal transmitida en relación con la información que se envía.

La frecuencia modulada (FM): es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia. En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. La frecuencia modulada es usada comúnmente en las radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y el habla (p.ej. Radio FM).

La modulación de fase (PM): que se caracteriza porque la fase de la onda portadora varía en forma directamente proporcional de acuerdo con la señal modulante. La modulación de fase no suele ser muy utilizada porque se requieren equipos de recepción más complejos que los de frecuencia modulada.

Datos analógicos, señales analógicas

Tipo de transmisión

Una transmisión dada en un canal de comunicaciones entre dos equipos puede ocurrir de diferentes maneras. La transmisión está caracterizada por:

• la dirección
• el modo de transmisión: número de bits que se envían simultáneamente,
• la sincronización entre emisor y receptor.

Transmisión en paralelo:

Todos los bits de un carácter son transmitidos al mismo tiempo, cada bit por una línea independiente. Es más rápido que el serie. Es más caro y tiene más limitaciones de distancia. La transmisión paralela requiere grandes cantidades de cable de cobre de múltiples alambres, además entre más largo es el enlace paralelo, peor es la degradación de la señal eléctrica desde los nodos más lejanos.

Transmisión paralela. Pixabay.com (CCBY)

 

Transferencia en paralelo

Transmisión en serie:

Los bits de un carácter son transmitidos uno después de otro a través de una única línea.  y durante un tiempo fijo. Se requiere un protocolo de transmisión para poder serializar los datos.

Transmisión serial. Freepik.com (CCBY)

Transmisión serial

Transmisión síncrona y asíncrona

Transmisión síncrona:

una conexión sincrónica, el transmisor y el receptor están sincronizados con el mismo reloj. El receptor recibe continuamente (incluso hasta cuando no hay transmisión de bits) la información a la misma velocidad que el transmisor la envía. Es por este motivo que el receptor y el transmisor están sincronizados a la misma velocidad.

Transmisión asíncrona:

la transmisión de datos es asíncrona cuando la transmisión no está sometida a tiempo y por tanto los caracteres pueden ser transmitidos en cualquier instante. El reloj se sincroniza al principio de cada carácter recibido.

Configuración en línea

La línea o camino de transmisión constituye el medio para intercambiar datos entre las estaciones. Este intercambio incluye el establecimiento de la sesión, los mensajes de usuarios, y la finalización de la sesión.

Punto a punto

Una línea punto a punto conecta dos estaciones.

                                                                         Enlace punto a punto. Elaborado en GNS3

Multipunto

La configuración multipunto se utiliza normalmente en los casos en que terminales de baja velocidad se comunican entre sí o con un ordenador. De esta forma se comparte la línea, obteniendo así una utilización más eficiente de ésta.

Línea multipunto

Interfaces

Las interfaces son todas las conexiones y circuitos necesarios para llevar a cabo una comunicación entre una computadora y otra.

Las interfaces tienen las siguientes características:

➢ Mecánicas: Se refieren a la conexión física entre el DTE y el DTE; a los tipos de conectores bajo la clasificación de “macho o hembra”; a los tipos de cables.

➢ Eléctricas: Son los niveles de tensión, temporización, tipo de código a utilizar para la transmisión, longitud de conductor, entre otros.

➢ Funcionales: Por ejemplos las interfaces de conexión v24, que tienen las 4 señales de datos, 16 señales de control, 3 de temporización y dos circuitos para operaciones de semidúplex.

➢ Procedimiento: Describen la secuencia de eventos durante la transmisión de datos, basándose en las características funcionales

Interfaz gráfica de usuario:

Interfaz grafica de usuario (GUI, por sus siglas en inglés, Graphic User Interface). Permite la interacción de los usuarios con los sistemas, a través de imágenes y graficas (botones, íconos, ventanas).

Línea de comandos:

Línea de comandos (CLI, por sus siglas en inglés, Command Line Interface). Utilizada para comunicar al usuario con el sistema operativo mediante una ventana que espera por las órdenes o comandos que escriba el usuario

Interfaz mediante hardware:

Interfaz mediante hardware. La interacción entre el usuario y el equipo o sistema se da a través de los puertos de entrada y salida (mouse, monitor, teclado)

                                                        Equipo periférico de entrada de datos. Freepik.com (CCBY)

Modems

es un dispositivo que convierte las señales digitales en analógicas (modulación) y viceversa (desmodulación),​ y permite así la comunicación entre computadoras a través de la línea del cablemódem. Sirve para enviar la señal moduladora mediante otra señal llamada portadora.

Los modems se diseñan en función de una determinada frecuencia. Ello es debido a que la señal que se transmite lleva superpuesta sobre ella, en el extremo emisor del circuito, el flujo de datos digitales que se quiere transmitir.