Fundamentos de la Transmisión de Datos

Transmisión y Codificación de Datos

La Transmisión de datos es el proceso de enviar información entre dispositivos siguiendo el modelo OSI, cuya capa más baja es la capa física. Esta capa transmite bits por medios como cables, fibra óptica o señales inalámbricas y define cómo se establece la conexión entre equipos.

• Ejemplos de Capa Física: Ethernet y Wi-Fi.

La Codificación de datos es la transformación de las señales para transmitir información de forma eficiente.

• Datos analógicos: Usan señales continuas.
• Datos digitales: Usan señales discretas (0 y 1).

Señales Digitales y Analógicas

• Señales Digitales: Son pulsos de 0 y 1. Son más resistentes a interferencias, pero generalmente requieren más recursos para su procesamiento.
• Señales Analógicas: Son ondas continuas que varían dentro de un rango, como el sonido o la radio.

Técnicas de Modulación

Modulación de Datos Digitales

Es la modificación de una señal portadora para enviar bits (datos digitales).

• ASK (Amplitude Shift Keying): Cambia la amplitud de la señal.
• FSK (Frequency Shift Keying): Cambia la frecuencia de la señal.
• PSK (Phase Shift Keying): Cambia la fase de la señal.

Digitalización de Señales Analógicas (PCM)

El proceso de digitalización (Pulse Code Modulation o PCM) consta de tres pasos:

1. Muestreo: Se toman muestras de la señal analógica en intervalos regulares.
2. Cuantificación: Cada muestra se asigna a un valor numérico discreto.
3. Codificación: Los valores cuantificados se convierten a formato binario.

Modulación de Señales Analógicas

Es la modificación de una señal analógica para su transmisión.

• AM (Amplitud Modulada): Cambia la amplitud; usada comúnmente en radio AM.
• FM (Frecuencia Modulada): Cambia la frecuencia; ofrece mejor calidad (radio FM).
• PM (Fase Modulada): Cambia la fase; utilizada en televisión y telefonía móvil.

Ejemplos Gráficos de Modulación

Los diagramas muestran cómo varían la amplitud, la frecuencia o la fase de la onda portadora:

• AM: Varía la amplitud.
• FM: Varía la frecuencia.

Problemas y Ruido en la Transmisión de Datos

Problemas Comunes en la Transmisión

• Atenuación: Pérdida de potencia de la señal con la distancia.
• Distorsión: Alteración de la forma de la señal original.
• Ruido: Interferencias no deseadas que dificultan la recepción de la señal.

Tipos de Ruido

• Térmico: Generado por el movimiento aleatorio de electrones debido a la temperatura.
• Intermodulación: Mezcla no deseada de señales de distintas frecuencias.
• Diafonía (Crosstalk): Interferencia entre cables cercanos.
• Impulsivo: Picos breves de alta intensidad causados por motores o interruptores.

Interferencias EMI y RFI

Son perturbaciones electromagnéticas (EMI) o de radiofrecuencia (RFI). Provienen de motores, luces, radios y equipos industriales. Causan errores, picos eléctricos y pérdida de señal.

Soluciones Recomendadas

• Usar cables blindados (STP, FTP).
• Separar cables eléctricos y de datos.
• Aplicar normas de cableado estructurado para reducir el ruido.

Medios Físicos de Transmisión

Cables de Cobre

Transmiten señales electromagnéticas en redes cableadas.

• Tipos principales: Coaxial y Pares Trenzados.

Cableado Coaxial

Estructura: Núcleo de cobre, dieléctrico, malla metálica y funda protectora.

Ventajas y Desventajas

• Ventajas: Buen ancho de banda y baja interferencia.
• Desventajas: Instalación más difícil y mayor costo.

Usos: Televisión, internet HFC, videovigilancia, sonido profesional y estaciones base.

Conectores y Tipos de Cable Coaxial

• Conectores: Varían según el uso (TV, redes, audio).
• Tipos de Cable:
  • Banda base: Para señales digitales.
  • Banda ancha: Para señales analógicas.

Cableado de Pares Trenzados (UTP/STP)

Utiliza hilos de cobre trenzados para reducir interferencias y diafonía.

• UTP (Unshielded Twisted Pair): Sin blindaje, usado en casas y oficinas.
• STP (Shielded Twisted Pair): Con blindaje, usado en entornos industriales.
• Conector Estándar: RJ-45.
• Categorías Comunes: Cat 5e (1 Gbps), Cat 6 (10 Gbps).

Descripción General del Par Trenzado

Está formado por cuatro pares de hilos trenzados que reducen las interferencias y la diafonía. Es el medio más usado en redes LAN por su buen rendimiento y fácil instalación.

Estructura Básica del Par Trenzado

Cada par tiene dos hilos con recubrimientos de colores. El conjunto de cuatro pares (naranja, verde, azul y marrón) está protegido por una funda plástica.

Tipos de Par Trenzado según Blindaje

• UTP: Sin protección metálica.
• STP: Blindaje global (malla o lámina).
• FTP (Foiled Twisted Pair): Blindaje global (lámina) para todos los pares.
• SSTP (Screened Shielded Twisted Pair): Blindaje global más blindaje individual por cada par.

Cable UTP

Es el cable más usado en redes Ethernet para conectar PCs, switches y equipos de red. Aunque no tiene blindaje, el trenzado reduce las interferencias. Es flexible, fácil de instalar y usa conectores RJ-45. Ideal para oficinas con baja interferencia.

Cables FTP y STP

Ambos protegen mejor contra EMI/RFI que el UTP.

• FTP: Blindaje global para todos los pares.
• STP: Blindaje individual para cada par.

Conectores Adecuados

Se recomiendan conectores RJ-45 blindados (metálicos). El blindaje debe ir conectado a tierra para funcionar correctamente.

Aplicaciones Típicas

Usados en industrias, laboratorios, videovigilancia y redes críticas. Permiten trabajar con mayores frecuencias y velocidades.

Estándares de Cableado Estructurado

La norma principal es la TIA/EIA-568, que define cómo instalar cables en redes LAN.

Normas T568A y T568B

Establecen el orden de colores del conector RJ-45.

• T568A: Más antiguo o usado en entornos gubernamentales.
• T568B: El estándar más usado actualmente.

Categorías de Cable

Van de Cat 1 a Cat 8. Las más comunes en LAN son Cat 5e, 6, 6a, 7 y 8.

Conectores

• Tipos: Macho (crimpado) y Hembra (inserción).
• Deben coincidir con la categoría del cable para mantener el rendimiento.

Conectores RJ-45/RJ-49 Modernos

• Rediseñados para altas velocidades y menor tamaño.
• Algunos no necesitan crimpadora.
• Siempre usar conectores y cables de la misma categoría.
• Una terminación correcta evita pérdidas y mejora la señal.

Fibra Óptica

Transmite datos como luz a través de filamentos de vidrio o plástico.

Partes de la Fibra

• Núcleo
• Revestimiento
• Cubierta

Ventajas y Desventajas

• Ventajas: Muy alto ancho de banda, larga distancia, inmunidad a interferencias, alta seguridad.
• Desventajas: Más costosa y frágil que el cobre.

Tipos de Fibra

• Monomodo: Núcleo pequeño, usa láser, comunica a largas distancias (WAN).
• Multimodo: Núcleo grande, usa LED, distancias cortas (LAN).

Conectores de Fibra

• FC: Metálico y roscado.
• LC: Pequeño y de alta densidad.
• SC: Cuadrado y fácil de conectar.
• ST: Redondo tipo bayoneta.

Medios Inalámbricos

Transmiten datos por ondas electromagnéticas (radio, microondas, infrarrojo). Ofrecen movilidad y evitan el uso de cables.

Estándares IEEE Comunes

Definen frecuencia, modulación y potencia.

• IEEE 802.11: Wi-Fi (Redes de Área Local Inalámbricas).
• IEEE 802.15: Bluetooth (Redes de Área Personal).
• IEEE 802.16: WiMAX (Redes de Área Metropolitana).

Ventajas y Desventajas

• Ventajas: Instalación fácil, movilidad, expansión rápida.
• Desventajas: Interferencias, menor seguridad, alcance limitado.

Dispositivos Inalámbricos

• Adaptador USB Wi-Fi (portátil).
• Adaptador PCIe (mayor rendimiento).
• Punto de acceso (distribuye la señal).

WLAN (Redes LAN Inalámbricas)

Son redes Wi-Fi conectadas a un punto de acceso que permiten movilidad dentro del área de cobertura.

Estándares Comunes de WLAN

• 802.11a: 5 GHz, 54 Mbps.
• 802.11b/g: 2.4 GHz, 11/54 Mbps.
• 802.11n: 2.4/5 GHz, hasta 600 Mbps.
• 802.11ac: 5 GHz, +1 Gbps.