Análisis del mercado de productos de comunicaciones. IFCT0410

Servicios de la capa: hacer una comunicación fiable entre dos nodos o hosts. Además, se encarga de activar, mantener y desconectar el enlace.

1. Capa física

La capa física se encarga de dar conectividad física a los equipos, define las características físicas tales como el tipo y las características del medio, el tipo de señalización, así como los niveles de voltaje, las tasas de transferencia y las distancias de transmisión.

Sus principales funciones, por tanto, son:

1 Definir el medio o medios físicos por donde viajarán los datos, bien sea por cable (de tipo coaxial o trenzado), por aire o por fibra óptica.

2 Definir las características de los materiales físicos que intervendrán, así como las cuestiones eléctricas, como el voltaje, que se utilizarán en la transmisión de los datos.

3 Especificar los componentes como cables, conectores, terminales, etc.

4 Transmitir a través de esos medios físicos la información, pero sin manipularla; por tanto, sin detección de errores.

Pueden encargarse de transmitirla dispositivos como el HUB, cuyo cometido es repetir la señal inundando todos sus puertos; o el repetidor, cuya tarea es retransmitir y retemporizar los pulsos para lograr una mayor distancia.

Servicios de la capa: se ocupa de la transmisión básica digital (bits) a través de un medio de transmisión.

Ejemplos de equipos que trabajan en capa 1: una tarjeta de red (NIC), un HUB, un módem, un repetidor de señal, etc.

Aplicación práctica

Un ordenador necesita acceder a datos con un servidor situado en otra red del mismo edificio pero falta por finalizar la instalación. ¿Qué hardware se necesitará para que la trasmisión de datos sea satisfactoria? ¿En qué capa de la pila OSI trabajará dicho hardware? ¿Qué pasaría si se prescindiese de este hardware?

SOLUCIÓN

Para la trasmisión de datos se necesitaría un router que uniera las dos redes.

Como los routers sirven para unir y encaminar redes diferentes, dichos aparatos trabajan en la capa número 3, red.

Si no se utilizasen routers no se podría acceder a datos de redes diferentes, limitando de esta forma a una sola red. Por tanto, la única solución viable sería que tanto el servidor como el ordenador trabajasen en la misma red con los consiguientes problemas que ello conlleva.

Actividades

6. A través de la búsqueda en Internet, indique cuál es la capa de la pila OSI más importante a la hora de dirigir a su destino la información.

4.4. La arquitectura de protocolos TCP/IP. Funciones y servicios

El modelo TCP/IP fue creado por el departamento de defensa de EE. UU. para disponer de una red entramada que pudiese resistir todas las condiciones adversas incluidas un ataque nuclear, pudiendo transmitir datos de manera fiable para que llegue a su destino en todo tipo de condiciones. Esta idea facilitó la creación del modelo TCP/IP.

El nombre lo recibe de sus dos protocolos más importantes, TCP (Transmission Control Protocol) e IP (Internet Protocol).

El modelo TCP/IP está organizado en cuatro capas: aplicación, transporte, Internet y acceso a la red (a veces llamado acceso al medio), funcionando al igual que las capas OSI, de manera que los datos han de atravesar cada una de las capas hacia abajo del emisor y escalar desde la primera a la cuarta en el remitente.

Empaquetación de datos en TCP/IP

En cada capa los paquetes van a incluir una serie de datos agregándoles información. Este sistema se llama encabezado y la información que se añade es para garantizar la transmisión, cambiando en cada capa ya que se le agregará un nuevo encabezado. Cada tipo de datos al que se le ha añadido un encabezado en una capa recibe un nombre diferente:

1 En la capa 4 Aplicación se denomina mensaje.

2 En la capa 3 Transporte se encapsula dicho mensaje en un segmento.

3 En la capa 2 Internet se encapsula el segmento en un datagrama.

4 En la capa 1 Acceso a la red se tratará el datagrama para convertirlo en una trama.

Capa 4 o capa de aplicación

La capa aplicación se encuentra en la parte superior del modelo TCP/IP. Contiene las aplicaciones de red, las cuales comunicarán con la capa inferior llamada capa de transporte a través de los protocolos UDP y TCP. Las aplicaciones se pueden clasificar según los servicios que proporcionan:

1 Servicios de transferencia de archivos e impresión.

2 Servicios de conexión de red.

3 Servicios de conexiones remotas.

4 Resto de servicios y utilidades.

Capa 3 o capa de transporte

Permite que las aplicaciones se puedan comunicar entre sí a través de protocolos como el TCP, orientado a la conexión con corrección de errores, y el UDP, que no está orientado a la conexión y por tanto no lleva corrección de errores.

Capa 2 o capa de Internet

Es la capa importante, ya que permite el enrutamiento de los paquetes de datos a equipos remotos.

Define los paquetes de datos en datagramas y los enruta. Esta capa contiene varios protocolos, de los cuales los más importantes son el protocolo IP, el protocolo ARP y el protocolo ICMP.

Capa 1 o capa de acceso a la red

Es la capa más baja de la pila TCP/IP y su cometido es poder acceder a cualquier red facilitando los recursos para transmitir datos a través de la misma. Sus funciones son las de sincronización, conversión de señal y detección de errores.

4.5. Correspondencia entre TCP/IP y OSI

La mejor manera de averiguar a qué capas corresponden entre sí los modelos TCP/IP y OSI es a través de la siguiente tabla:

Presentan una serie de características comunes entre sí:

1 Ambos se dividen en capas.

2 Entre dichas capas, varias son muy similares, como las capas de aplicación, transporte y red, aunque cada una ha desarrollado servicios diferentes.

5. Reglamentación y organismos de estandarización: IETF, ISO, ITU y ICT

Se han registrado cambios importantes en la industria de las telecomunicaciones a una velocidad sin precedentes. Estos cambios se han tenido que ir normalizando y estandarizando a través de los organismos de estandarización, los cuales recomiendan y reglamentan normativas en beneficio del buen funcionamiento y la interconexión de las redes de telecomunicaciones.

5.1. Reglamentación y organismos de estandarización

La reglamentación en telecomunicaciones se encarga, a través de organismos de control, de tareas diversas, como por ejemplo autorizar actividades de operadores nuevos en beneficio de la competitividad, supervisar e imponer criterios en beneficios de todos, etc.

En la actualidad, se está imponiendo la normalización en todos los ámbitos de las telecomunicaciones para así para obtener los mejores resultados.

Nota

Normalización es el proceso de formular, elaborar, aplicar y mejorar todas aquellas normas existentes que se aplican a cualquier actividad con el objetivo de mejorarlas y ordenarlas. Todo el esfuerzo de normalizar es para unificar, simplificar y especificar la actividad sobre la que se aplica la normalización. Fruto de ello, se intenta crear estándares.

Existen diversos organismos que se dedican a estas normalizaciones:

IETF

Fuerza de Trabajo de Ingeniería de Internet (del inglés Internet Engineering Task Force). Es una comunidad internacional abierta a empresas, operadores, diseñadores, vendedores, etc., dedicados a la evolución correcta y al buen funcionamiento de Internet. Su misión es producir e influenciar la forma en la que la gente diseña, usa y maneja Internet de manera que funcione mejor a través de protocolos estándares, códigos de buenas prácticas y documentación de diversa índole. Estos documentos son habitualmente llamados request for comments (RFC).

Su misión está documentada a través del documento RFC 393.

Nota

Se puede leer el documento completo en www.ietf.org.

ISO

La Organización Internacional de Normalización (del griego isos, igual) es un organismo no gubernamental encargado de promover la estandarización de las actividades en todo el mundo. Nació bajo la finalidad de facilitar el intercambio de bienes y servicios además de promover la comunicación y el intercambio en el ámbito científico. Actualmente, 164 países enlazan una red de institutos para dicho fin; entendiendo que las empresas y las naciones pueden acogerse de manera voluntaria a dichas normativas que van publicando.

El resultado de un acuerdo entre los países miembros de ISO da lugar a una norma internacional.

ITU

La Unión Internacional de Telecomunicaciones (del inglés International Telecommunication Union) es una organización presente en 193 países cuyo objetivo es regular las telecomunicaciones a nivel internacional. Fue fundada en París en 1865 como una organización intergubernamental en la que participan tanto países como el sector privado de las telecomunicaciones, coordinando el desarrollo de las telecomunicaciones y permitiendo un mejor intercambio de información en la red de telecomunicaciones global. Su sede actual se encuentra en Ginebra (Suiza).

Además, es el encargado de gestionar el reparto de espectro de frecuencias radioeléctricas, así como la gestión de órbitas para satélites de comunicación.

ICT

El estándar ICT (Information and Communications Technologies) se basa en la necesidad de gestionar como un servicio los departamentos de tecnologías de la información (TIC). El objetivo de los estándares ICT (TIC) se basa en el manejo de un departamento TIC como un negocio, como un servicio.

Actividades

7. Los estándares invaden la vida cotidiana en nuestra sociedad abarcando prácticamente cualquier servicio o producto. Averigüe dos estándares ISO que afecten directamente al día a día.

6. Resumen

Debido a la necesidad actual de transmitir información, es necesario un sistema de comunicaciones. De este modo, se ha de poder disponer de una red fiable, eficiente y extendida para dicho fin. Una vez organizada la red por su tamaño, se debe aplicar un conjunto de reglas para que todos estos datos sean manejables. Dichas reglas se les conoce como protocolos.

Existen varios modelos de referencia de conjuntos de protocolos, el modelo de referencia OSI y el TCP/IP. Ambos estructuran los conjuntos de protocolos en capas, las cuales se dedican según su función a transmitir, encaminar, etc.

En el modelo OSI existen siete capas para dicho cometido, mientras que el TCP/IP se organiza sobre cuatro capas de protocolos.

Para estos cometidos existen diversas reglamentaciones y organismos dedicados a estandarizar las formas de transmitir y manejar la información. Son estos organismos los que se encargan de diseñar estos protocolos.

Ejercicios de repaso y autoevaluación

1. ¿Cuál de los siguientes organismos de estandarización nació bajo la finalidad de facilitar el intercambio de bienes y servicios?

1 IETF.

2 ITU.

3 ISO.

4 Ninguna de las respuestas anteriores es correcta.

2. ¿Qué nombre recibe cada tipo de datos encapsulados en las capas de la primera a la cuarta del modelo TCP/IP? ¿A qué capas corresponden?

3. Las redes de comunicaciones se clasifican habitualmente por...

1 ... su tamaño.

2 ... su autenticación.

3 ... el tipo de conexión.

4 ... su servicio y función.

4. Cuando se habla del estándar ICT, ¿en qué trata de convertir un departamento TIC?

5. ¿Sobre qué tipo de red se suele arrendar el servicio de tránsito? ¿Qué distancia suelen tener este tipo de redes?

6. Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

Las telecomunicaciones tienen como cometido transmitir información.

1 Verdadero

2 Falso

Hay que procesar la información para que contenga errores.

1 Verdadero

2 Falso

El único cometido de las telecomunicaciones es transmitir información y encaminar los datos de forma eficiente.

1 Verdadero

2 Falso

7. Indique el nombre de las dos subcapas de la capa enlace de datos de la pila OSI.

1 LAN y MAC.

2 MAC Y LLC.

3 TCP y UDP.

4 Ninguna de las respuestas anteriores es correcta.

8. ¿Qué funciones se generan en la capa 3 o capa de red?

9. ¿Quiénes suelen desplegar redes de área extensa?

10. Complete el siguiente texto.

En cada capa los datos van a incluir una serie de datos agregándoles información. Este sistema se llama _____________, y la información que se añade es para garantizar la ____________, cambiando en cada ____________, ya que se le agregará un nuevo encabezado.

11. Indique el nombre de las cuatro capas de la pila TCP/IP. ¿En qué capa trabajan los datagramas?

12. Enumere las capas y su dirección por las cuales pasará un dato de una aplicación de un PC a otro PC que está unido por un router.

13. Indique cuáles son las funciones principales de la capa número uno o acceso a la red en la pila TCP/IP.

14. Relacione cada medio de conexión con su característica principal.

1 Fibra óptica.

2 Medios no guiados.

3 Cable de par trenzado.

1 Utiliza un medio no físico.

2 Puede transmitir a muy altas velocidades.

3 Está compuesto por hilos entrelazados entre sí.

15. ¿Cuál es el número de puerto utilizado para el protocolo DNS?

Capítulo 2

Principios de transmisión de datos

1. Introducción

Para que una transmisión de datos se realice de manera efectiva, habrá que conocer primero las formas que se pueden transmitir. Además de estudiar si se dispone de un flujo de datos completo, semicompleto o sencillo, hay que analizar si los datos se van a enviar en serie o en paralelo según la necesidad o los requerimientos.

Para poder transmitir adecuadamente es importante distinguir y tener claro qué se entiende por transmisión analógica y digital para poder tratar cada una de sus características, beneficios e inconvenientes asociados.

A estas transmisiones analógicas y digitales les pueden influir diversas perturbaciones, como pueden ser atenuaciones en la señal, distorsiones o diversos tipos de ruido.

Por tanto, para poder transmitir una señal adecuadamente se deben conocer las características de la misma, principalmente los márgenes libres de ruido que nos limitarán para poder enviar datos, antes de que los mismos se deterioren en exceso, perdiéndose o creando errores en los datos.

Una de las principales características de las transmisiones son las técnicas de multiplexación, que sirven para poder transmitir diversas señales a través de un mismo medio; también, como recurso y característica para la transmisión de señales, se cuenta con técnicas como la conmutación, en la que se puede hacer una ruta o camino en una red de circuitos lógicos o virtuales, resolver diversos problemas u optimizar recursos en la transmisión de datos.

2. Conceptos

Se entiende la transmisión de datos como la transferencia de información. Gracias a la tecnología actual, esta información se puede tratar para enviarla a cualquier punto y a velocidades casi instantáneas.

2.1. Flujo de datos: simplex, semidúplex y dúplex

De acuerdo con el sentido de la transmisión, se pueden clasificar los flujos de datos en:

1 Simplex: también se le conoce como unidireccional. En una comunicación simplex únicamente existe un canal, el cual tiene un único sentido o dirección. De esta manera, un emisor de datos siempre actúa de fuente de la comunicación y la otra como receptora de dicha comunicación. Ejemplo: la señal que se envía desde una estación de TV que actuará como emisor a la TV de su casa que actuará como receptor.

2 Semidúplex o half-duplex: en una comunicación de tipo semidúplex, también conocida como half-duplex (por su terminología en inglés), existe un solo canal, pero dicho canal puede actuar en ambos sentidos, convirtiendo ambos extremos tanto en emisores como en receptores. La única limitación es que únicamente puede emitir una fuente a la vez. Ejemplo: uso de walkie-talkies o radio transmisores portátiles. En dichos aparatos existen sendos transmisores/receptores de señal, pero, cuando se habla desde uno de ellos, el otro debe permanecer escuchando; por tanto, queda incapacitado para emitir hasta que el emisor cierra la señal. En ese momento, el terminal que estaba escuchando queda listo para hablar.

3 Dúplex completo o full-duplex: por dúplex completo o full-duplex se entiende el envío y la recepción de datos de manera simultánea a través de dos vías, una por sentido. En este tipo, los dos extremos de la comunicación pueden actuar a la vez a través del canal. Para lograr esta comunicación completa se suelen utilizar frecuencias separadas (también llamado multiplexación) al mismo tiempo, o bien cables separados. Este tipo de flujo de datos requiere menos supervisión ya que tiene menos conflictos, interferencias y colisiones que el resto. Ejemplo: la telefonía fija es un buen ejemplo de comunicación full-duplex hoy en día. En la misma se efectúa una conversación en la que hablamos y escuchamos lo que nos están hablando desde el otro extremo a la vez.

Aplicación práctica

Una empresa de electrónica especializada en comunicación de voz diseña un nuevo aparato electrónico que permite únicamente hablar o escuchar la voz. Lo llaman Parlanchín 1.0. Después de un fracaso comercial se comprueba por qué el aparato no convence y se mejora a un dispositivo que permite hablar y escuchar a la vez sin tener que esperar. Este dispositivo mejorado recibe el nombre de Parlanchín 1.1 y al fin obtiene ganancias. ¿Qué tipo de comunicación tiene Parlanchín 1.0? ¿Y Parlanchín 1.1? ¿Cuál cree que es mejor? ¿Por qué? ¿Cree que hoy en día un aparato simplex o semidúplex puede competir con una comunicación de tipo full-duplex?

SOLUCIÓN

1 Parlanchín 1.0 tiene una comunicación semidúplex.

2 Parlanchín 1.1 tiene una comunicación full-duplex.

3 Es mejor Parlanchín 1.1.

4 En Parlanchín 1.1 se puede hablar y escuchar al mismo tiempo, pudiendo asemejarse a una conversación natural sin tiempos de espera por el aparato entre escuchar y hablar.

5 No, las comunicaciones tienden a ser lo más natural posible y full-duplex es lo más cercano, dejando obsoletas al resto de tecnologías en cuanto a prácticamente todos los tipos comunicación.

Actividades

1. Haciendo una analogía con unas carreteras de circulación de vehículos y sus respectivos carriles, explique qué tipo de carretera sería simplex, cuál half-duplex y cuál full-duplex.

2.2. Direccionamiento

En el camino que tiene que recorrer un mensaje se presentan unas series de características que intervienen en la comunicación, como por ejemplo la forma que tiene un material para propagarse o las particularidades de un medio sin cables como puede ser el aire. También se necesita conocer el tipo de comunicación que se va a realizar entre el emisor y el destinatario, en función de su origen y destino, que puede ser:

1 Comunicaciones de tipo unidireccional: la información viaja únicamente desde un emisor hacia un receptor, pero no al revés. Por ejemplo, la señal de TV.

2 Comunicaciones interactivas o bidireccionales: en un extremo se produce una comunicación con el otro extremo, y esa información viaja hacia ambos utilizando habitualmente para ello el mismo camino. Es lo más parecido a una conversación entre dos personas.

3 Híbridas: se suelen integrar ambos tipos de direccionalidades; por ejemplo, una red unidireccional hacia un sentido y otra de vuelta. En la TV de pago se realizan las opciones de los usuarios y el pago por un lado, mientras que la señal que se transmite por otro.

Actividades

2. ¿Qué tipo de direccionamiento será una señal de radio de una emisora?