Las tareas en los sistemas de comunicación son:

• Utilización del sistema de transmisión
• Implementación de la interfaz
• Generación de la señal
• Sincronización
• Gestión del intercambio
• Detección y corrección de errores
• Control de flujo

1. Redes de área amplia ( Wan ) : Son todas aquellas que cubren una extensa área geográfica .Son generalmente una serie de dispositivos de conmutación interconectados . Se desarrollan o bien utilizando tecnología de conmutación de circuitos o conmutación de paquetes.
2. Conmutación de circuitos: en estas redes se establece un camino a través de los nodos de la red dedicado a la interconexión de dos estaciones. En cada enlace, se dedica un canal lógico a cada conexión. Los datos se transmiten tan rápido como se pueda . En cada nodo , los datos de entrada se encaminan por el canal dedicado sin sufrir retardos .
3. Conmutación de paquetes: no es necesario reservar canal lógico . En cada nodo , el paquete se recibe totalmente , se almacena y seguidamente se transmite al siguiente nodo .
4. Retransmisión de tramas: al conseguir con la nueva tecnología una tasa de errores muy pequeña y una velocidad de transmisión elevada, no es necesario adjuntar mucha información de cabecera a cada paquete y por tanto las velocidades de transmisión son elevadísimas comparadas con el sistema de conmutación de paquetes .
5. ATM : en retransmisión de tramas se usan paquetes de tamaño variable y en ATM se usan paquetes de tamaño fijo , con lo que se ahorra información de control de cada trama y por tanto se aumenta la velocidad de transmisión ( cada paquete se llama aquí "celda" ) . En este sistema , se dedican canales virtuales de velocidades de transmisión adaptables a las características de la transmisión ( es parecido a la conmutación de circuitos ) .
6. RDSI y RDSI de banda ancha : es un sistema de transmisión de enfoque universal y de velocidad de transmisión muy rápida . Está basado en conmutación de circuitos ( banda estrecha ) y en conmutación de paquetes ( banda ancha ) .
7. Redes de área local ( LAN ) : son de cobertura pequeña , velocidades de transmisión muy elevadas , utilizan redes de difusión en vez de conmutación , no hay nodos intermedios .

Al intercambio de información entre computadores se le llama comunicación entre computadores .

Al conjunto de computadores que se interconectan se le llama red de computadores .

Para la comunicación entre dos entidades situadas en sistemas diferentes , se necesita definir y utilizar un protocolo .

Los puntos que definen un protocolo son :

• La sintaxis : formato de los datos y niveles de señal .
• La semántica : incluye información de control para la coordinación y manejo de errores .
• La temporización : incluye la sincronización de velocidades y secuenciación .

Todas estas tareas se subdividen en subtareas y a todo se le llama arquitectura del protocolo .

En la comunicación intervienen tres agentes : aplicaciones , computadores y redes . Por lo tanto , es lógico organizar la tarea en tres capas .

1. Capa de acceso a la red : Trata del intercambio de datos entre el computador y la red a que está conectado .
2. Capa de transporte : consiste en una serie de procedimientos comunes a todas las aplicaciones que controlen y sincronicen el acceso a la capa de acceso a la red .
3. Capa de aplicación : permite la utilización a la vez de varias aplicaciones de usuario .

El protocolo debe definir las reglas , convenios , funciones utilizadas , etc...para la comunicación por medio de red .

Cada capa del protocolo le pasa datos a la siguiente capa y ésta le añade datos propios de control y luego pasa el conjunto a la siguiente capa . Por tanto , cada capa forma unidades de datos que contienen los datos tomados de la capa anterior junto a datos propios de esta capa , y al conjunto obtenido se le llama PDU ( unidad de datos del protocolo ) .

No hay un estándar para este modelo ( al contrario del OSI ) , pero generalmente hay estas cinco capas :

1. Capa física : es la encargada de utilizar el medio de transmisión de datos . Se encarga también de la naturaleza de las señales , velocidad de datos , etc..
2. Capa de acceso a la red : es responsable del intercambio de datos entre el sistema final y la red a la cual se está conectado .
3. Capa internet ( IP ) : se encarga del encaminamiento a través de varias redes .
4. Capa de transporte o capa origen-destino ( TCP ) : se encarga de controlar que los datos emanados de las aplicaciones lleguen correctamente y en orden a su destino .
5. Capa de aplicación : contiene la lógica necesaria para llevar a cabo las aplicaciones de usuario .

Este modelo considera 7 capas :

1. Aplicación
2. Presentación
3. Sesión
4. Transporte
5. Red
6. Enlace de datos
7. Física

Los medios de transmisión pueden ser :

• Guiados si las ondas electromagnéticas van encaminadas a lo largo de un camino físico ; no guiados si el medio es sin encauzar ( aire , agua , etc..) .
• Simplex si la señal es unidireccional ; half-duplex si ambas estaciones pueden trasmitir pero no a la vez ; full-duplex si ambas estaciones pueden transmitir a la vez .

1. Conceptos en el dominio temporal . Una señal , en el ámbito temporal , puede ser continua o discreta . Puede ser periódica o no periódica . Una señal es periódica si se repite en intervalos de tiempo fijos llamados periodo . La onda seno es la más conocida y utilizada de las señales periódicas . En el ámbito del tiempo , la onda seno se caracteriza por la amplitud , la frecuencia y la fase .

S(t) = A x Sen ( 2 x pi x f x t + fase )

La longitud de onda se define como el producto de la velocidad de

propagación de la onda por su fase .

2. Conceptos del dominio de la frecuencia . En la práctica , una señal electromagnética está compuesta por muchas frecuencias . Si todas las frecuencias son múltiplos de una dada , esa frecuencia se llama frecuencia fundamental . El periodo ( o inversa de la frecuencia ) de la señal suma de componentes es el periodo de la frecuencia fundamental . Se puede demostrar que cualquier señal está constituida por diversas frecuencias de una señal seno .

El espectro de una señal es el conjunto de frecuencias que constituyen la señal .

El ancho de banda es la anchura del espectro . Muchas señales tienen un ancho de banda infinito , pero la mayoría de la energía está concentrada en un ancho de banda pequeño .

Si una señal tiene una componente de frecuencia 0 , es una componente continua .

3. Relación entre la velocidad de transmisión y el ancho de banda . El medio de transmisión de las señales limita mucho las componentes de frecuencia a las que puede ir la señal , por lo que el medio sólo permite la transmisión de cierto ancho de banda .

Los datos analógicos toman valores continuos y los digitales , valores discretos .

Una señal analógica es una señal continua que se propaga por ciertos medios .

Una señal digital es una serie de pulsos que se transmiten a través de un cable ya que son pulsos eléctricos .

Los datos analógicos se pueden representar por una señal electromagnética con el mismo espectro que los datos .

Los datos digitales se suelen representar por una serie de pulsos de tensión que representan los valores binarios de la señal .

La transmisión analógica es una forma de transmitir señales analógicas ( que pueden contener datos analógicos o datos digitales ). El problema de la transmisión analógica es que la señal se debilita con la distancia , por lo que hay que utilizar amplificadores de señal cada cierta distancia .

La transmisión digital tiene el problema de que la señal se atenúa y distorsiona con la distancia , por lo que cada cierta distancia hay que introducir repetidores de señal .

Ultimamente se utiliza mucho la transmisión digital debido a que :

• La tecnología digital se ha abaratado mucho .
• Al usar repetidores en vez de amplificadores , el ruido y otras distorsiones no es acumulativo .
• La utilización de banda ancha es más aprovechada por la tecnología digital .
• Los datos transportados se pueden encriptar y por tanto hay más seguridad en la información .
• Al tratar digitalmente todas las señales , se pueden integrar servicios de datos analógicos ( voz , vídeo, etc..) con digitales como texto y otros .

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 o repetidores ) .

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 ( usando bobinas que cambian las características eléctricas o amplificando más las frecuencias más altas ) .

Debido a que en medios guiados , la velocidad de propagación de una señal varía con la frecuencia , hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma señal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia de la señal llegan en instantes diferentes al receptor . Para atenuar este problema se usan técnicas de ecualización .

El ruido es toda aquella señal que se inserta entre el emisor y el receptor de una señal dada . Hay diferentes tipos de ruido : ruido térmico debido a la agitación térmica de electrones dentro del conductor , ruido de intermodulación cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de transmisión , diafonía se produce cuando hay un acoplamiento entre las líneas que transportan las señales y el ruido impulsivo se trata de pulsos discontinuos de poca duración y de gran amplitud que afectan a la señal .

Se llama capacidad del canal a la velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal de comunicación de datos .

La velocidad de los datos es la velocidad expresada en bits por segundo a la que se pueden transmitir los datos .

El ancho de banda es aquel ancho de banda de la señal transmitida y que está limitado por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmisión ( en hertzios ).

La tasa de errores es la razón a la que ocurren errores .

Para un ancho de banda determinado es aconsejable la mayor velocidad de transmisión posible pero de forma que no se supere la tasa de errores aconsejable . Para conseguir esto , el mayor inconveniente es el ruido .

Para un ancho de banda dado W , la mayor velocidad de transmisión posible es 2W , pero si se permite ( con señales digitales ) codificar más de un bit en cada ciclo , es posible transmitir más cantidad de información .

La formulación de Nyquist nos dice que aumentado los niveles de tensión diferenciables en la señal , es posible incrementar la cantidad de información transmitida .

C= 2W log₂ M

El problema de esta técnica es que el receptor debe de ser capaz de diferenciar más niveles de tensión en la señal recibida , cosa que es dificultada por el ruido .

Cuanto mayor es la velocidad de transmisión , mayor es el daño que puede ocasionar el ruido .

Shannon propuso la fórmula que relaciona la potencia de la señal ( S ) , la potencia del ruido ( N ) , la capacidad del canal ( C ) y el ancho de banda ( W ) .

C = W log₂ ( 1+S/N )

Esta capacidad es la capacidad máxima teórica de cantidad de transmisión , pero en la realidad , es menor debido a que no se ha tenido en cuenta nada más que el ruido térmico .

En medios guiados , el ancho de banda o velocidad de transmisión dependen de la distancia y de si el enlace es punto a punto o multipunto .

Es el medio guiado más barato y más usado .

Consiste en un par de cables , embutidos para su aislamiento , para cada enlace de comunicación . Debido a que puede haber acoples entre pares , estos se trenza con pasos diferentes . La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética .

Este tipo de medio es el más utilizado debido a su bajo coste ( se utiliza mucho en telefonía ) pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisión y su corta distancia de alcance .

Con estos cables , se pueden transmitir señales analógicas o digitales .

Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias . Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsión y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas .

Los pares sin apantallar son los más baratos aunque los menos resistentes a interferencias ( aunque se usan con éxito en telefonía y en redes de área local ) . A velocidades de transmisión bajas , los pares apantallados son menos susceptibles a interferencias , aunque son más caros y más difíciles de instalar .

Consiste en un cable conductor interno ( cilíndrico ) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo . Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable .

Este cable , aunque es más caro que el par trenzado , se puede utilizar a más larga distancia , con velocidades de transmisión superiores , menos interferencias y permite conectar más estaciones .

Se suele utilizar para televisión , telefonía a larga distancia , redes de área local , conexión de periféricos a corta distancia , etc...

Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales .

Sus inconvenientes principales son : atenuación , ruido térmico , ruido de intermodulación .

Para señales analógicas , se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilómetro .

Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica .

Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales : núcleo , revestimiento y cubierta .

El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico . Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo . Alrededor de este conglomerado está la cubierta ( constituida de material plástico o similar ) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos , abrasiones , humedad , etc...

Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN's .

Sus beneficios frente a cables coaxiales y pares trenzados son :

• Permite mayor ancho de banda .
• Menor tamaño y peso .
• Menor atenuación .
• Aislamiento electromagnético .
• Mayor separación entre repetidores .

Su rango de frecuencias es todo el espectro visible y parte del infrarrojo .

El método de transmisión es : los rayos de luz inciden con una gama de ángulos diferentes posibles en el núcleo del cable , entonces sólo una gama de ángulos conseguirán reflejarse en la capa que recubre el núcleo . Son precisamente esos rayos que inciden en un cierto rango de ángulos los que irán rebotando a lo largo del cable hasta llegar a su destino . A este tipo de propagación se le llama multimodal . Si se reduce el radio del núcleo , el rango de ángulos disminuye hasta que sólo sea posible la transmisión de un rayo , el rayo axial , y a este método de transmisión se le llama monomodal .

Los inconvenientes del modo multimodal es que debido a que dependiendo al ángulo de incidencia de los rayos , estos tomarán caminos diferentes y tardarán más o menos tiempo en llegar al destino , con lo que se puede producir una distorsión ( rayos que salen antes pueden llegar después ) , con lo que se limita la velocidad de transmisión posible .

Hay un tercer modo de transmisión que es un paso intermedio entre los anteriormente comentados y que consiste en cambiar el índice de refracción del núcleo . A este modo se le llama multimodo de índice gradual .

Los emisores de luz utilizados son : LED ( de bajo coste , con utilización en un amplio rango de temperaturas y con larga vida media ) y ILD ( más caro , pero más eficaz y permite una mayor velocidad de transmisión ) .

SE utilizan medios no guiados , principalmente el aire . Se radia energía electromagnética por medio de una antena y luego se recibe esta energía con otra antena .

Hay dos configuraciones para la emisión y recepción de esta energía : direccional y omnidireccional . En la direccional , toda la energía se concentra en un haz que es emitido en una cierta dirección , por lo que tanto el emisor como el receptor deben estar alineados . En el método omnidireccional , la energía es dispersada en múltiples direcciones , por lo que varias antenas pueden captarla . Cuanto mayor es la frecuencia de la señal a transmitir , más factible es la transmisión unidireccional .

Por tanto , para enlaces punto a punto se suelen utilizar microondas ( altas frecuencias ) . Para enlaces con varios receptores posibles se utilizan las ondas de radio ( bajas frecuencias ) . Los infrarrojos se utilizan para transmisiones a muy corta distancia ( en una misma habitación ) .

Suelen utilizarse antenas parabólicas . Para conexionas a larga distancia , se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas .

Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores , aunque se necesitan antenas alineadas . Se usan para transmisión de televisión y voz .

La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia ( con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas ) . La atenuación aumenta con las lluvias .

Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas , pude haber más solapamientos de señales .

El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .

Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra , el satélite debe ser geoestacionario .

Se suele utilizar este sistema para :

• Difusión de televisión .
• Transmisión telefónica a larga distancia .
• Redes privadas .

El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite , para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden .

Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores , ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal .

Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son :

• Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales .
• Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia .
• En las ondas de radio , al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos , pueden aparecer múltiples señales "hermanas" .

Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados o bien estar en línea tras la posible reflexión de rayo en superficies como las paredes . En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos ( paredes por ejemplo ) . Tampoco es necesario permiso para su utilización ( en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso ) .

Una señal es digital si consiste en una serie de pulsos de tensión . Para datos digitales no hay más que codificar cada pulso como bit de datos .

En una señal unipolar ( tensión siempre del mismo signo ) habrá que codificar un 0 como una tensión baja y un 1 como una tensión alta ( o al revés ) .

En una señal bipolar ( positiva y negativa ) , se codifica un 1 como una tensión positiva y un 0 como negativa ( o al revés ) .

La razón de datos de una señal es la velocidad de transmisión expresada en bits por segundo , a la que se transmiten los datos .

La razón de modulación es la velocidad con la que cambia el nivel de la señal , y depende del esquema de codificación elegido .

• Un aumento de la razón de datos aumentará la razón de error por bit .
• Un aumento de la relación señal-ruido ( S/N ) reduce la tasa de error por bit .
• Un aumento del ancho de banda permite un aumento en la razón de datos .

Para mejorar las prestaciones del sistema de transmisión , se debe utilizar un buen esquema de codificación , que establece una correspondencia entre los bits de los datos y los elementos de señal .

Factores a tener en cuenta para utilizar un buen sistema de codificación :

1. Espectro de la señal : La ausencia de componentes de altas frecuencias , disminuye el ancho de banda . La presencia de componente continua en la señal obliga a mantener una conexión física directa ( propensa a algunas interferencias ) . Se debe concentrar la energía de la señal en el centro de la banda para que las interferencias sean las menores posibles .
2. Sincronización : para separar un bit de otro , se puede utilizar una señal separada de reloj ( lo cuál es muy costoso y lento ) o bien que la propia señal porte la sincronización , lo cuál implica un sistema de codificación adecuado .
3. Detección de errores : es necesaria la detección de errores ya en la capa física .
4. Inmunidad al ruido e interferencias : hay códigos más robustos al ruido que otros .
5. Coste y complejidad : el coste aumenta con el aumento de la razón de elementos de señal .

Es el esquema más sencillo ya que se codifica un nivel de tensión como un 1 y una ausencia de tensión como un 0 ( o al revés ) .

Ventajas : sencillez , fácil de implementar , uso eficaz del ancho de banda .

Desventajas : presencia de componente en continua , ausencia de capacidad de sincronización .

Se suelen utilizar en grabaciones magnéticas .

Otra modalidad de este tipo de codificación es la NRZI que consiste en codificar los bits cuando se producen cambios de tensión ( sabiendo la duración de un bit , si hay un cambio de tensión , esto se codifica por ejemplo como 1 y si no hay cambio , se codifica como 0 ) . A esto se le llama codificación diferencial . Lo que se hace es comparar la polaridad de los elementos de señal adyacentes , y esto hace posible detectar mejor la presencia de ruido y es más difícil perder la polaridad de una señal cuando hay dificultades de transmisión .

Este sistema intenta subsanar las deficiencias de NRZ utilizando el sistema de codificar un 1 cada vez que se produce un cambio de nivel de la señal , y codificando un 0 cuando no hay cambio de nivel ( lo cuál sigue siendo un inconveniente para cadenas de ceros ) .

Ventajas : no hay problemas de sincronización con cadenas de 1 ( aunque sí con cadenas de 0 ) , no hay componente en continua , ancho de banda menor que en NRZ , la alternancia de pulsos permite la detección de errores .

Desventajas : hay aún problemas de sincronización , es menos eficaz que el NRZ , hay mayor tasa de errores que NRZ .

En la codificación Manchester siempre hay una transición en mitad del intervalo de duración del bit ( la mitad del bit se encarga de la sincronización ) .

En Manchester diferencial la transición en mitad del intervalo se utiliza sólo como sincronización y es la presencia de un cambio de tensión al inicio del bit lo que señala la presencia de un 1 .

Ventajas : sincronización ,no tiene componente en continua , detección de errores .

Desventajas : se necesita mayor ancho de banda .

Hay que diferenciar entre la razón de datos ( bits por unidad de tiempo ) y la velocidad de modulación ( elementos de señal por unidad de tiempo ) . Cuanto mejor sea el sistema de codificación , mayor velocidad de modulación se podrá obtener .

Para mantener sincronizado el reloj del receptor en técnicas bifase , se hace necesario sustituir series largas de ausencias de tensión por cambios sincronizados ( que portan el reloj ) y luego se requiere un método en el receptor para volver a decodificar la señal original .

Para transmitir datos digitales mediante señales analógicas es necesario convertir estos datos a un formato analógico . Para esto existen varias técnicas.

1. Desplazamiento de amplitud ( ASK ) : los dos valores binarios se representan por dos valores de amplitud de la portadora , por ejemplo s(t)=A x Cos ( 2 x pi x f x t ) simboliza el 1 y s(t)= 0 simboliza el 0 . Aunque este método es muy sensible a cambios repentinos de la ganancia , es muy utilizado en fibras ópticas ( 1 es presencia de luz y 0 es ausencia de luz ) .
2. Desplazamiento de frecuencia ( FSK ) : en este caso , los dos valores binarios se representan por dos frecuencias próximas a la portadora . Este método es menos sensible a errores que ASK y se utiliza para mayores velocidades de transmisión que ASK , para transmisiones de teléfono a altas frecuencias y para LAN's con cables coaxiales .
3. Desplazamiento de fase ( PSK ) : en este caso es la fase de la portadora la que se desplaza . Un 0 se representa como una señal con igual fase que la señal anterior y un 1 como una señal con fase opuesta a la anteriormente enviada .Utilizando varios ángulos de fase , uno para cada tipo de señal , es posible codificar más bits con iguales elementos de señal .

Para transmitir datos analógicos en señales digitales es preciso realizar un proceso de digitalización de los datos . Este proceso y el siguiente de decodificación la realiza un dispositivo llamado codec .

Se basa en el teorema de muestreo : " Si una señal f(t) se muestrea a intervalos regulares de tiempo con una frecuencia mayor que el doble de la frecuencia significativa más alta de la señal , entonces las muestras así obtenidas contienen toda la información de la señal original . La función f(t) se puede reconstruir a partir de estas muestras mediante la utilización de un filtro pasa-baja " .

Es decir , se debe muestrear la señal original con el doble de frecuencia que ella , y con los valores obtenidos , normalizándolos a un número de bits dado ( por ejemplo , con 8 bits habría que distinguir entre 256 posibles valores de amplitud de la señal original a cuantificar ) se ha podido codificar dicha señal .

En el receptor , este proceso se invierte , pero por supuesto se ha perdido algo de información al codificar , por lo que la señal obtenida no es exactamente igual que la original ( se le ha introducido ruido de cuantización ) .

Hay técnicas no lineales en las que es posible reducir el ruido de cuantización muestreando a intervalos no siempre iguales .

Esta técnica reduce la complejidad de la anterior mediante la aproximación de la función a codificar por una función escalera lo más parecida posible . De esta forma , cada escalón de la escalera ya puede ser representado por un valor ( en 8 bits , uno entre 256 posibles valores de amplitud ) .La elección de un adecuado salto de escalera y de la frecuencia de muestreo pueden hacer que se modifique la precisión de la señal .

La principal ventaja de esta técnica respecto a la anterior es la facilidad de implementación .

Las técnicas de transmisión digital están siendo muy utilizadas debido a :

• Al usar repetidores en lugar de amplificadores , no hay ruido aditivo .
• Al usar técnicas de multiplexación por división en el tiempo , no hay ruido de intermodulación .
• Las señales digitales son más fáciles de emplear en los modernos circuitos de conmutación .

La modulación consiste en combinar una señal de entrada con una señal portadora para producir una señal cuyo ancho de banda esté centrado en torno a la frecuencia de la portadora . Este proceso es necesario para transmitir datos digitales mediante señales analógicas , pero no se sabe si está justificado para transmitir datos analógicos .

Este proceso es necesario ya que para transmitir señales analógicas sin modular , tendríamos que utilizar enormes antenas y tampoco podríamos utilizar técnicas de multiplexación por división en frecuencias .

Consiste en multiplicar la señal original por la portadora y de esta forma se obtiene la forma original pero sólo utilizando los máximos y los mínimos de la señal modulada . De esta forma , se puede reconstruir la señal original y se evita la utilización de enormes antenas .

Hay una aproximación que utiliza sólo la mitad del ancho de banda y se necesita menos potencia para su transmisión . Pero esta aproximación y otras quitan la portadora , con lo que se pierde el poder de sincronización de la señal .

Se puede hacer que la señal portadora tenga cambios de fase que recreen la señal original a modular ( modulación en fase ) o también que la portadora tenga cambios de frecuencia que simulen la señal original a modular ( modulación en frecuencia ) .

El inconveniente de estas dos modalidades de modulación es que requieren mayor ancho de banda que la modulación en amplitud .

Hay enormes dificultades a la hora de recuperar la señal transmitida por un emisor, sobre todo debido a que hay que saber cada cuanto tiempo va a llegar un dato; para esto se suelen usar técnicas de sincronización.

La manera más fácil de conseguir sincronismo es enviando pequeñas cantidades de bits a la vez , sincronizándose al inicio de cada cadena . Esto tiene el inconveniente de que cuando no se transmite ningún carácter , la línea está desocupada .Para detectar errores , se utiliza un bit de paridad en cada cadena . Usando la codificación adecuada , es posible hacer corresponder un 0 ( por ejemplo ) a cuando la línea está parada ( con NRZ , cada vez que se quiera comenzar a transmitir una cadena , se usa un 1 como señal ) .Si el receptor es un tanto más rápido o lento que el emisor , es posible que incluso con cadenas cortas ( o tramas , que son las cadenas más los bits adicionales de paridad y de comienzo y parada ) se produzcan errores como el error de delimitación de trama ( se leen datos fuera de la trama al ser el receptor más lento que el emisor ) o el error que se produce al introducirse ruido en la transmisión de forma que en estado de reposo , el receptor crea que se ha emitido un dato ( el ruido ) .

Este tipo de transmisión es sencilla y no costosa , aunque requiere muchos bits de comprobación y de control .

En este tipo de transmisión no hay bits de comienzo ni de parada , por lo que se transmiten bloques de muchos bits . Para evitar errores de delimitación , se pueden sincronizar receptor y emisor mediante una línea aparte ( método utilizado para líneas cortas ) o incluyendo la sincronización en la propia señal ( codificación Manchester o utilización de portadoras en señales analógicas ) . Además de los datos propios y de la sincronización , es necesaria la presencia de grupos de bits de comienzo y de final del bloque de datos , además de ciertos bits de corrección de errores y de control . A todo el conjunto de bits y datos se le llama trama .

Para bloques grandes de datos , la transmisión síncrona es más eficiente que la asíncrona .

Cuando sólo es necesaria la conexión de un emisor con un receptor , se utilizan enlaces punto a punto . Si se quiere utilizar un ordenador central y varias terminales , se pueden utilizar conexiones punto a punto entre cada terminal y el computador central , pero éste debe tener un puerto de E/S dedicado a cada terminal y además una línea de conexión entre cada terminal y el computador central .

Existe la posibilidad de conectar un computador central con varias terminales mediante una línea multipunto y por medio de un sólo puerto de E/S .

En la transmisión semi-duplex cada vez sólo una de las dos estaciones del enlace punto a punto puede transmitir .

En la transmisión full-duplex las dos estaciones pueden simultáneamente enviar y recibir datos . En transmisión digital , para full-duplex se requieren ( en medios guiados ) dos cables por conexión ( uno para un sentido y otro para otro ) .

En transmisión analógica es necesaria la utilización de dos frecuencias para full-duplex o dos cables si se quiere emitir y recibir en la misma frecuencia .

Generalmente , los computadores y terminales no están capacitados para transmitir y recibir datos de una red de larga distancia , y para ello están los módem u otros circuitos parecidos . A los terminales y computadores se les llama DTE y a los circuitos ( módem ) de conexión con la red se les llama DCE . Los DCE se encargan de transmitir y recibir bits uno a uno . Los DTE y DCE están comunicados y se pasan tanto datos de información como de control . Para que se puedan comunicar dos DTE hace falta que ambos cooperen y se entiendan con sus respectivos DCE . También es necesario que los dos DCE se entiendan y usen los mismos protocolos .

La interfaz entre el DCE y el DTE debe de tener una concordancia de especificaciones :

• De procedimiento : ambos circuitos deben estar conectados con cables y conectores similares .
• Eléctricas : ambos deben de trabajar con los mismos niveles de tensión .
• Funcionales : debe de haber concordancia entre los eventos generados por uno y otro circuito .

Es un interfaz utilizado para conectar DTE con módems a través de líneas analógicas de telefonía .

Especificaciones :

• Conector de 25 contactos .
• Un solo cable de conexión y otro de tierra .
• Señalización digital y codificación NRZ-L .
• Se permite funcionamiento full-duplex .
• Circuitos de datos , de control , de temporización y de tierra .
• A cortas distancias es posible evitar el uso de DCE y conectar directamente DTE a DTE .

Reduciendo los circuitos y aumentando la lógica de control se ha conseguido abaratar estos mecanismos y se ha conseguido un conector de 8 pines para la Red Digital de Servicios Integrados .

En estos sistemas , la información de control y de datos van unidas y se separan en los extremos de las líneas . También es posible el envío de energía por las mismas líneas ( para control remoto de periféricos por ejemplo ) .

Se utilizan dos cables de conexión que forman un circuito cerrado ( señalización diferencial ) y los valores de los bits dependen de la diferencia de tensión de ambos cables .

Este tipo de señalización hace que el ruido afecte menos a los datos ya que afecta por igual a los dos cables , por lo que se anula el ruido .

Es una técnica para que el emisor no sobrecargue al receptor al enviarle más datos de los que pueda procesar . El receptor tiene un buffer de una cierta capacidad para ir guardando los datos recibidos y tras procesarlos , enviarlos a capas superiores .

Vamos a suponer que todas las tramas recibidas llegan con un poco de retardo pero sin errores y sin adelantarse unas a otras .

Consiste en que el emisor envía una trama y al ser recibida por el receptor , éste ( el receptor ) confirma al emisor ( enviándole un mensaje de confirmación ) la recepción de la trama . Este mensaje recibido por el emisor es el que le indica que puede enviar otra trama al receptor . De esta forma , cuando el receptor esté colapsado ( el buffer a punto de llenarse ) , no tiene más que dejar de confirmar una trama y entonces el emisor esperará hasta que el receptor decida enviarle el mensaje de confirmación ( una vez que tenga espacio en el buffer ) .

Este sistema es el más eficaz para que no haya errores y es el más utilizado cuando se permiten tramas muy grandes , pero es normal que el emisor parta las tramas en más pequeñas para evitar que al ser una trama de larga duración , es más probable que se produzca algún error en la transmisión . También , en LAN's , no se suele permitir que un emisor acapare la línea durante mucho tiempo ( para poder transmitir una trama grande ) .

Otro problema adicional es que se infrautiliza la línea al estar parada mientras los mensajes del receptor llegan al emisor .

El problema de que sólo hay una trama cada vez en tránsito por la red se soluciona con este sistema de ventanas deslizantes .

En este sistema , el receptor y el emisor se ponen de acuerdo en el número de tramas que puede guardar el receptor sin procesar ( depende del tamaño del buffer ) . También se ponen de acuerdo en el número de bits a utilizar para numerar cada trama ( al menos hay que tener un número de bits suficientes para distinguir cada una de las tramas que quepan en el buffer del receptor ) , Por ejemplo , si en el buffer del receptor caben 7 tramas , habrá que utilizar una numeración con 3 bits ( 2³ = 8 > 7 ) .

El emisor transmite tramas por orden ( cada trama va numerada módulo 2^{número de bits} ) hasta un máximo de el número máximo de tramas que quepan en el buffer del receptor ( en el ejemplo , 7 ) . El receptor irá procesando las tramas que le lleguen y confirmando que admite tramas a partir de una dada ( hasta un máximo de 7 en el ejemplo ) . Por ejemplo , si ha procesado hasta la trama 5 , confirmará el número 6 ( es decir , que puede procesar las tramas 6 , 7 , 0 , 1 , 2 , 3 y 4 ) . Al recibir el emisor la confirmación de la trama 6 , emitirá todas las que no haya transmitido desde la 6 hasta la 4 ( 6 , 7 , 0 , 1 , 2 , 3 y 4 ) . Por ejemplo , se ya había enviado la 6 , 7 , 0 y 1 , sabe que puede enviar la 2 , 3 y 4 .

Existe la posibilidad de indicarle al emisor la confirmación de tramas recibidas y prohibirle el envío de más tramas ( con el mensaje de Receptor No Preparado ) .

Cuando la dos estaciones son emisoras y receptoras , se pueden utilizar dos ventanas por estación , una para el envío y otra para la recepción . Se puede utilizar la misma trama para enviar datos y confirmaciones , mejorando así la utilización del canal .

Este sistema de transmisión es mucho más eficiente que el de parada y espera , ya que pueden haber más de una trama a la vez en las líneas de transmisión ( en el de parada y espera sólo puede haber una trama a la vez ) .

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 de ser conocido e interpretado tanto por el emisor como por el receptor .

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 .

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 ) .

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 :

1. Detección de errores : discutida antes .
2. Confirmaciones positivas : el receptor devuelve una confirmación de cada trama recibida correctamente .
3. 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 .
4. Confirmación negativa y retransmisión : el receptor sólo 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 :

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 al receptor deteriorada , 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 .

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 .

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 de ser capaz de colocarla en su lugar correcto ( ya que deben de estar ordenadas ) . Además , el emisor debe de ser capaz de reenviar tramas fuera de orden .

Estos requerimientos adicionales hacen que este método sea menos utilizado que el de adelante-atrás-N .

Cuando los datos hay que enviarlos a largas distancias ( e incluso a no tan largas ) , generalmente deben pasar por varios nodos intermedios . Estos nodos son los encargados de encauzar los datos para que lleguen a su destino .

En conmutación de circuitos , los nodos intermedios no tratan los datos de ninguna forma , sólo se encargan de encaminarlos a su destino .

En redes de comunicación conmutadas , los datos que entren en la red provenientes de alguna de las estaciones , son conmutados de nodo en nodo hasta que lleguen a su destino .

Hay nodos sólo conectados a otros nodos y su única misión es conmutar los datos internamente a la red . También hay nodos conectados a estaciones y a otros nodos , por lo que deben de añadir a su función como nodo , la aceptación y emisión de datos de las estaciones que se conectan .

Los enlaces entre nodos están multiplexados en el tiempo o por división de frecuencias .

Generalmente hay más de un camino entre dos estaciones , para así poder desviar los datos por el camino menos colapsado .

Para redes de área amplia , generalmente se utilizan otras técnicas de conmutación : conmutación de circuitos y conmutación de paquetes .

Para cada conexión entre dos estaciones , los nodos intermedios dedican un canal lógico a dicha conexión . Para establecer el contacto y el paso de la información de estación a estación a través de los nodos intermedios , se requieren estos pasos :

1. Establecimiento del circuito : el emisor solicita a un cierto nodo el establecimiento de conexión hacia una estación receptora . Este nodo es el encargado de dedicar uno de sus canales lógicos a la estación emisora ( suele existir de antemano ) . Este nodo es el encargado de encontrar los nodos intermedios para llegar a la estación receptora , y para ello tiene en cuenta ciertos criterios de encaminamiento , coste , etc...
2. Transferencia de datos : una vez establecido el circuito exclusivo para esta transmisión ( cada nodo reserva un canal para esta transmisión ) , la estación se transmite desde el emisor hasta el receptor conmutando sin demoras de nodo en nodo ( ya que estos nodos tienen reservado un canal lógico para ella ) .
3. Desconexión del circuito : una vez terminada la transferencia , el emisor o el receptor indican a su nodo más inmediato que ha finalizado la conexión , y este nodo informa al siguiente de este hecho y luego libera el canal dedicado . así de nodo en nodo hasta que todos han liberado este canal dedicado .

Debido a que cada nodo conmutador debe saber organizar el tráfico y las conmutaciones , éstos deben tener la suficiente "inteligencia" como para realizar su labor eficientemente .

La conmutación de circuitos suele ser bastante ineficiente ya que los canales están reservados aunque no circulen datos a través de ellos .

Para tráfico de voz , en que suelen circular datos ( voz ) continuamente , puede ser un método bastante eficaz ya que el único retardo es el establecimiento de la conexión , y luego no hay retardos de nodo en nodo ( al estar ya establecido el canal y no tener que procesar ningún nodo ninguna información ) .

La red pública de telefonía utiliza conmutación de circuitos . Su arquitectura es la siguiente :

• Abonados : son las estaciones de la red .
• Bucle local : es la conexión del abonado a la red . Esta conexión , como es de corta distancia , se suele hacer con un par trenzado .
• Centrales : son aquellos nodos a los que se conectan los abonados ( centrales finales ) o nodos intermedios entre nodo y nodo ( centrales intermedias ) .
• Líneas principales : son las líneas que conectan nodo a nodo . Suelen usar multiplexación por división en frecuencias o por división en el tiempo .

La conmutación de circuitos , a pesar de sus deficiencias es el sistema más utilizado para conectar sistemas informáticos entre sí a largas distancias debido a la profusión e interconexión que existe ( debido al auge del teléfono ) y a que una vez establecido el circuito , la red se comporta como si fuera una conexión directa entre las dos estaciones , ahorrando bastante lógica de control .

Cada nodo de conmutación de circuitos consta básicamente de un conmutador digital , circuito que tiene una serie de conexiones al exterior ( cada una es un canal ) y una lógica de puertas interna que conecta unos canales con otros cuando se requieren estas conexiones . Por lo que dos canales conectados por el conmutador es como si estuvieran unidos sin interrupción . El conmutador posee la lógica de control suficiente para conectar y desconectar canales conforme sea necesario . Estos conmutadores deben permitir conexión full-duplex ( típica en telefonía ) .

El conmutador digital se compone de :

• Interfaz de red : incluye las funciones y hardware para conectar los dispositivos digitales ( y analógicos ) a la red .
• Unidad de control : establece , gestiona y corta las conexiones conforme se le requieran al sistema .

Hay dos tipos básicos de redes respecto a su capacidad o no de bloquear las comunicaciones entre dos estaciones :

1. Bloqueantes: aquellas que impiden una conexión cuando no es posible dedicar canales para ella ( por ejemplo en telefonía ya que no suele haber muchos teléfonos funcionando a la vez al ser las conexiones relativamente cortas ) .
2. No bloqueantes : aquellas que siempre disponen de algún canal para cada conexión ( esto debe ser así para conexiones entre sistemas informáticos en los que la conexión típica es de larga duración ) .

Son conmutadores en los que las conexiones entre líneas de entrada y salida son conexiones físicas (generalmente con matrices de puertas físicas que se cierran o abren) .

Sus limitaciones principales son:

• Al crecer el número de líneas de conexión, deben crecer con el cuadrado, los puntos de cruce; algo muy costoso.
• La pérdida de un punto de cruce interrumpe la conexión entre dos líneas.
• Hay muchos puntos de cruce que no se utilizan nunca. Por lo que es muy ineficiente.

Los conmutadores con múltiples etapas solucionan algunos de los inconvenientes anteriores :

• Se reduce el número de puntos de cruce .
• Hay más de un camino posible entre dos líneas .

Estos sistemas deben de ser bloqueantes .

Estos sistemas constan de las líneas de entrada ( una para cada canal de acceso al conmutador ) y lo que hacen es muestrear una a una cada línea y lo que encuentren ( ya sean bits , bytes o bloques ) lo pasan a unas memorias llamadas ranuras ( una por cada canal ) de donde serán pasados a sus correspondientes líneas de salida . Las líneas de entrada son fijas para cada emisor , pero las líneas de salida se irán conmutando dependiendo de las velocidades de asimilación de datos por las líneas de salida .

Las velocidades de trabajo del sistema deben de ser lo suficientemente altas para que ninguna entrada supere a ésta en velocidad .

Debido al auge de las transmisiones de datos , la conmutación de circuitos es un sistema muy ineficiente ya que mantiene las líneas mucho tiempo ocupadas aun cuando no hay información circulando por ellas . Además , la conmutación de circuitos requiere que los dos sistemas conectados trabajen a la misma velocidad , cosa que no suele ocurrir hoy en día debido a la gran variedad de sistemas que se comunican .

En conmutación de paquetes , los datos se transmiten en paquetes cortos . Para transmitir grupos de datos más grandes , el emisor trocea estos grupos en paquetes más pequeños y les adiciona una serie de bits de control . En cada nodo , el paquete se recibe , se almacena durante un cierto tiempo y se transmite hacia el emisor o hacia un nodo intermedio .

Las ventajas de la conmutación de paquetes frente a la de circuitos son :

1. La eficiencia de la línea es mayor : ya que cada enlace se comparte entre varios paquetes que estarán en cola para ser enviados en cuanto sea posible . En conmutación de circuitos , la línea se utiliza exclusivamente para una conexión , aunque no haya datos a enviar .
2. Se permiten conexiones entre estaciones de velocidades diferentes : esto es posible ya que los paquetes se irán guardando en cada nodo conforme lleguen ( en una cola ) y se irán enviando a su destino .
3. No se bloquean llamadas : ya que todas las conexiones se aceptan , aunque si hay muchas , se producen retardos en la transmisión .
4. Se pueden usar prioridades : un nodo puede seleccionar de su cola de paquetes en espera de ser transmitidos , aquellos más prioritarios según ciertos criterios de prioridad .

Cuando un emisor necesita enviar un grupo de datos mayor que el tamaño fijado para un paquete , éste los trocea en paquetes y los envía uno a uno al receptor .

Hay dos técnicas básicas para el envío de estos paquetes :

1. Técnica de datagramas : cada paquete se trata de forma independiente , es decir , el emisor enumera cada paquete , le añade información de control ( por ejemplo número de paquete , nombre , dirección de destino , etc...) y lo envía hacia su destino . Puede ocurrir que por haber tomado caminos diferentes , un paquete con número por ejemplo 6 llegue a su destino antes que el número 5 . También puede ocurrir que se pierda el paquete número 4 . Todo esto no lo sabe ni puede controlar el emisor , por lo que tiene que ser el receptor el encargado de ordenar los paquetes y saber los que se han perdido ( para su posible reclamación al emisor ) , y para esto , debe tener el software necesario .
2. Técnica de circuitos virtuales : antes de enviar los paquetes de datos , el emisor envía un paquete de control que es de Petición de Llamada , este paquete se encarga de establecer un camino lógico de nodo en nodo por donde irán uno a uno todos los paquetes de datos . De esta forma se establece un camino virtual para todo el grupo de paquetes . Este camino virtual será numerado o nombrado inicialmente en el emisor y será el paquete inicial de Petición de Llamada el encargado de ir informando a cada uno de los nodos por los que pase de que más adelante irán llegando los paquetes de datos con ese nombre o número . De esta forma , el encaminamiento sólo se hace una vez ( para la Petición de Llamada ) . El sistema es similar a la conmutación de circuitos , pero se permite a cada nodo mantener multitud de circuitos virtuales a la vez .

Las ventajas de los circuitos virtuales frente a los datagramas son :

• El encaminamiento en cada nodo sólo se hace una vez para todo el grupo de paquetes . Por lo que los paquetes llegan antes a su destino .
• Todos los paquetes llegan en el mismo orden del de partida ya que siguen el mismo camino .
• En cada nodo se realiza detección de errores , por lo que si un paquete llega erróneo a un nodo , éste lo solicita otra vez al nodo anterior antes de seguir transmitiendo los siguientes .

Desventajas de los circuitos virtuales frente a los datagramas :

• En datagramas no hay que establecer llamada ( para pocos paquetes , es más rápida la técnica de datagramas ) .
• Los datagramas son más flexibles , es decir que si hay congestión en la red una vez que ya ha partido algún paquete , los siguientes pueden tomar caminos diferentes ( en circuitos virtuales , esto no es posible ) .
• El envío mediante datagramas es más seguro ya que si un nodo falla , sólo un paquetes se perderá ( en circuitos virtuales se perderán todos ) .

Un aumento del tamaño de los paquetes implica que es más probable que lleguen erróneos . Pero una disminución de su tamaño implica que hay que añadir más información de control , por lo que la eficiencia disminuye . hay que buscar un compromiso entre ambos .

Hay 3 tipos de retardo :

1. Retardo de propagación : tiempo despreciable de propagación de la señal de un nodo a otro nodo .
2. Tiempo de transmisión: tiempo que tarda el emisor en emitir los datos .
3. Retardo de nodo : tiempo que emplea el nodo desde que recibe los datos hasta que los emite ( gestión de colas , etc... ) .

Las prestaciones de conmutación de circuitos y conmutación de paquetes :

• En conmutación de circuitos hay un retardo inicial hasta establecer la conexión ( en cada nodo se produce un retardo ) . Tras el establecimiento de la conexión , existe el retardo del tiempo de transmisión y el retardo de propagación . Pero toda la información va a la vez en un bloque sin más retardos adicionales .
• En conmutación de paquetes mediante circuitos virtuales , existe el mismo retardo inicial que en conmutación de circuitos . Pero además , en cada nodo , cada paquete sufre un retardo hasta que le llega su turno de envío de entre la cola de paquetes a emitir por el nodo . A todo esto , habría que sumar el retardo de transmisión y el retardo de propagación .
• En datagramas , se ahorra el tiempo de establecimiento de conexión , pero no los demás retardos que hay en circuitos virtuales . Pero existe el retardo de encaminamiento en cada nodo y para cada paquete . Por tanto , para grupos grandes de datos , los circuitos virtuales son más eficaces que los datagramas , aunque para grupos pequeños sean menos eficaces que los datagramas .

Hay dos niveles en donde se pueden utilizar técnicas de datagramas y de circuitos virtuales . En un nivel interno ( entre estación y nodo ) , se llaman operación de datagrama interno y operación de circuito virtual interno . Pero cuando se sale de este ámbito controlable por la estación emisora , la propia red decide la utilización de servicios de datagrama externo o servicio de circuito virtual externo para sus comunicaciones ( ocultos al usuario o emisor ) .

Para los servicio externos hay una serie de consideraciones a seguir :

• Si se utilizan operaciones de datagrama interno y servicios de datagrama externo , al haber errores , no hay pérdidas de tiempo en establecer nuevas conexiones ni se necesitan muchos espacios de almacenamiento .
• Si se utilizan operaciones de circuitos virtuales internos y servicios de circuitos virtuales externos , se mejoran las prestaciones para transmisiones de grandes grupos de información y de acceso a terminales remotos .

La función de encaminamiento tiene estos requisitos :

1. Exactitud .
2. Sencillez .
3. Robustez : es la capacidad para redirigir el tráfico a zonas seguras cuando hay fallos .
4. Estabilidad : es posible que si un sistema es muy robusto , se convierta en inestable al reaccionar demasiado bruscamente ante situaciones concretas .
5. Imparcialidad : hay sistemas que premian , en aras de optimalidad , las conexiones cercanas frente a las más lejanas , con lo que la comunicación entre estaciones alejadas se dificulta .
6. Optimización : es posible que la robustez y la imparcialidad reporten un coste adicional de cálculo en cada nodo , lo que implica que ya no es el sistema más óptimo .
7. Eficiencia : lo mismo ocurre con la eficiencia .

Hay dos formas de elegir un encaminamiento eficiente : una es elegir el camino más corto ( la distancia entre la estación emisora y la receptora es la mínima ) y otra es elegir el menor número de saltos ( entre la estación emisora y la receptora hay el menor número de nodos ) .

En aplicaciones reales se suele elegir la del camino más corto .

El instante en que se decide hacia dónde se enviará un paquete en un nodo es muy importante . En datagramas , esto se produce una vez por paquete . En circuitos virtuales se produce una vez por petición de llamada .

Hay dos lugares donde se puede decidir hacia dónde debe enviarse un paquete desde un nodo : una es en el propio nodo ( encaminamiento distribuido ) y otra en un nodo señalado para esta tarea ( encaminamiento centralizado ) . Esta última forma tiene el inconveniente de que si este nodo se estropea , el encaminamiento de todos los nodos que dependen de este nodo de encaminamiento es imposible , y todos los nodos serán inservibles .

Hay otra forma de controlar el encaminamiento , y es en la propia estación de origen .

1. Encaminamiento estático . Cada nodo encaminará sus datos a otro nodo adyacente y no cambiará dicho encaminamiento nunca ( mientras dure la topología de la red ) . Existe un nodo de control que mantiene la información centralizada . Como cada nodo encaminará sus datos sólo a un nodo adyacente para cada nodo destino posible , sólo es necesario almacenar estos contactos entre nodos adyacentes y no todos los caminos entre todos los nodos de la red .

En el nodo central se almacenan todas las tablas de encaminamientos , pero en cada nodo sólo hay que almacenar las filas que conectan ese nodo con el siguiente para conseguir el encaminamiento a cada nodo posible destino de la red .

Este sistema es muy eficiente y sencillo pero poco tolerante a fallos en nodos adyacentes , ya que sólo puede encaminar a uno .

2. Inundaciones . Consiste en que cada nodo envía una copia del paquete a todos sus vecinos y éstos lo reenvía a todos sus vecinos excepto al nodo del cuál lo habían recibido . De esta forma se asegura que el paquete llegará a su destino en el mínimo tiempo posible . Para evitar que a un nodo llegue un paquete repetido , el nodo debe guardar una información que le haga descartar un paquete ya recibido .

Esta técnica , al ser muy robusta y de coste mínimo , se puede usar para mensajes de alta prioridad o muy importante . El problema es la gran cantidad de tráfico que se genera en la red . Esta técnica libera de los grandes cálculos para seleccionar un encaminamiento .

3. Encaminamiento aleatorio . Consiste en que en cada nodo , se elegirá aleatoriamente el nodo al cuál se va a reenviar el paquete . De esta forma , se puede asegurar que el paquete llegará al destino pero en un mayor tiempo que en el de inundaciones . Pero el tránsito en la red es mucho menor . Esta técnica también libera de cálculos para seleccionar el encaminamiento .
4. Encaminamiento adaptable .Consiste en que la red va cambiando su sistema de encaminamiento conforme se cambian las condiciones de tráfico de la red . Para conseguir esto , los nodos deben de intercambiar información sobre congestión de tráfico y otros datos .

• El costo de procesamiento en cada nodo aumenta .
• Al intercambiar información de nodo en nodo , aumenta el tráfico .
• Es una técnica muy inestable .

Las ventajas :

• El usuario cree que aumentan las prestaciones .
• Se puede ayudar en el control de la congestión .

Es el protocolo más utilizado . Se usa en conmutación de paquetes , sobre todo en RDSI .

Este protocolo especifica funciones de tres capas del modelo OSI : capa física , capa de enlace y capa de paquetes .

El terminal de usuario es llamado DTE , el nodo de conmutación de paquetes es llamado DCE La capa de paquetes utiliza servicios de circuitos virtuales externos .

Este sistema ofrece dos tipos de circuitos virtuales externos : llamadas virtuales y circuitos virtuales permanentes . En el primer caso , se requiere establecimiento de conexión o llamada inicial , mientras que en el segundo no .

Cada paquete contiene cierta información de control , como por ejemplo el número de circuito virtual . Además de paquetes de datos , se transfieren paquetes de control en los que figura el número de circuito virtual además del tipo de información de control .

Existen prioridades en los envíos de paquetes . Existen paquetes de reinicio de circuitos cuando hay un error , de reinicio de todo el sistema y de ruptura de conexión .

Se permite la conexión de miles de circuitos virtuales , además de full-duplex . Hay varios tipos de circuitos virtuales , fijos , de llamadas entrantes a la red , de llamadas salientes , etc...

Se usa protocolo de ventana deslizante .

Se permite el envío de bloques grandes de datos . Esto lo hace dividiendo los datos en paquetes de dos tipos , los grandes con el tamaño máximo permitido y paquetes de restos de un tamaño menor al permitido .

En el modelo OSI , sólo hay diferencias entre LAN , MAN y WAN en las tres capas más bajas , que son la capa física , de control de acceso al medio y de control de enlace lógico .

En arquitecturas LAN , las tres primeras capas tienen las siguientes funciones :

1. Capa física :

• Codificación y decodificación de señales .
• Generación y eliminación de preámbulo .
• Transmisión y recepción de bits .

1. Control de acceso al medio ( MAC ) :

• Ensamblado de datos en tramas con campos de direccionamiento y detección de errores .
• Desensamblado de tramas , reconocimiento de direcciones y detección de errores .
• Control de acceso al medio de transmisión LAN .

1. Control de enlace lógico ( LLC ) :

• Interfaz con las capas superiores y control de errores y de flujo .

Cada capa toma las tramas y le añade una serie de datos de control antes de pasarla a la siguiente capa .

Cabecera MAC / Cabecera LLC / Cabecera