martes, 15 de octubre de 2013

2.4 CONTROL DE FLUJO Y TIPOS.

CONTROL DE FLUJO
El problema a resolver con el control de flujo de datos o de congestión es que una entidad emisora no sobrecargue a otra receptora de datos. Esto puede suceder cuando la memoria reservada (buffer) en la recepción se desborda. El control de flujo no contempla en principio la existencia de errores de transmisión, sin embargo a menudo se integra con del control de errores que se verá más adelante. Existen dos formas diferentes de hacer el control del flujo: control hardware y control software.

ASENTAMIENTO
Un primer protocolo capaz de controlar la congestión muy simple es el conocido como de parada y espera o en términos más formales se conoce como Asentamiento. Únicamente para evitar desbordar al receptor, el emisor enviaría una trama y esperaría un acuse de recibo antes de enviar la siguiente (fig 15. ). Este procedimiento resulta adecuado cuando hay que enviar pocas tramas de gran tamaño. Sin embargo, la información suele transmitirse en forma de tramas cortas debido a la posibilidad de errores, la capacidad de buffer limitada y la necesidad en algunos casos de compartir el medio.


La eficiencia de este sistema sería la proporción entre el tiempo empleado en transmitir información útil (Trama) y el tiempo total del proceso (Total). El primero sería igual al tamaño de la trama partido por la velocidad de transmisión del emisor.

VENTANAS DESLIZANTES
Un mecanismo más sofisticado y muy empleado es el de la  ventana deslizante. La ventana determina cuantos mensajes pueden estar pendientes de confirmación y su tamaño se ajusta a la capacidad del buffer del receptor para almacenar tramas. El tamaño  máximo de la ventana está además limitado por el tamaño del número de secuencia que se utiliza para numerar las tramas.

Si las tramas se numeran con tres bits (en modulo 8, del 0 al 7), se podrán enviar hasta siete tramas sin esperar acuse de recibo y sin que el protocolo falle (tamaño de ventana  = 2k-1). Si el número de secuencia es de 7 bits (modulo 128, del 0 al 127) se podrán enviar hasta 127 tramas si es que el buffer del receptor tiene capacidad para ellas. Normalmente, si el tamaño no es prefijado por el protocolo, en el establecimiento del enlace el emisor y receptor negociarán el tamaño de la ventana atendiendo a las características del elemento que ofrece menos prestaciones.

CONTROL POR HARDWARE

Consiste en utilizar líneas dispuestas para ese fin como las que tiene la conexión RS-232-C. Este método de control del flujo de transmisión utiliza líneas del puerto serie para parar o reanudar el flujo de datos y por tanto el cable de comunicaciones, además de las tres líneas fundamentales de la conexión serie: emisión, recepción y masa, ha de llevar algún hilo más para transmitir las señales de control.
En el caso más sencillo de que la comunicación sea en un solo sentido, por ejemplo con una impresora, bastaría con la utilización de una línea más. Esta línea la gobernaría la impresora y su misión sería  la de un semáforo. Por ejemplo, utilizando los niveles eléctricos reales que usa la norma serie RS-232-C, si esta línea está a una tensión positiva de 15 V. (0 lógico) indicaría que la impresora está en condiciones de recibir datos, y si por el contrario está a -15 V. (1 lógico) indicaría que no se le deben enviar más datos por el momento. 
Si la comunicación es en ambos sentidos, entonces necesitaríamos al menos dos líneas de control, una que actuaría de semáforo en un sentido y la otra en el otro. Las líneas se han de elegir que vayan de una salida a una entrada, para que la lectura sea válida y además se debe tratar de utilizar las que la norma RS-232-C recomienda para este fin.

 CONTROL POR SOFTWARE

La otra forma de control del flujo consiste en enviar a través de la línea de comunicación caracteres de control o información en las tramas que indican al otro dispositivo el estado del receptor. La utilización de un control software de la transmisión permite una mayor versatilidad del protocolo de comunicaciones y por otra parte se tiene mayor independencia del medio físico utilizado. Así por ejemplo, con un  protocolo exclusivamente hardware sería bastante difícil hacer una comunicación vía telefónica, ya que las señales auxiliares de control se tendrían  que emular de alguna manera.
 Las formas más sencillas de control de flujo por software son el empleo de un protocolo como el XON/XOFF que se verá más adelante o como la espera de confirmación antes del envío mediante un ACK o similar como se indicaba en el ejemplo del protocolo de parada y espera
2.3.3 VERIFICACION DE REDUNDANCIA CICLICA.

"La comprobación de redundancia cíclica (CRC) es un código de detección de errores usado frecuentemente en redes digitales y en dispositivos de almacenamiento para detectar cambios accidentales en los datos. Los bloques de datos ingresados en estos sistemas contiene un valor de verificación adjunto, basado en el residuo de una división de polinomios; el cálculo es repetido, y la acción de corrección puede tomarse en contra de los datos presuntamente corrompidos en caso de que el valor de verificación no concuerde; por lo tanto se puede afirmar que este código es un tipo de función que recibe un flujo de datos de cualquier longitud como entrada y devuelve un valor de longitud fija como salida. El término suele ser usado para designar tanto a la función como a su resultado. Pueden ser usadas como suma de verificación para detectar la alteración de datos durante su transmisión o almacenamiento. Las CRC son populares porque su implementación en hardware binario es simple, son fáciles de analizar matemáticamente y son particularmente efectivas para detectar errores ocasionados por ruido en los canales de transmisión. La CRC fue inventada y propuesta por W. Wesley Peterson en un artículo publicado en 1961."


A diferencia de las técnicas VRC y LRC, que se basan en la suma (para calcular la paridad), la técnica CRC se basa en la división binaria. En esta técnica, se añaden bits redundantes en la unidad de datos de forma que los todo el conjunto sea divisible exactamente por un número binario determinado, en el destino los datos recibidos son divididos por ese mismo número, si en ese caso no hay resto de la operación, el dato es aceptado, si apareciera un resto de la división, el dato se entendería que se ha corrompido y se rechazará.

La técnica añade unos bits de CRC, de la siguiente manera en tres pasos básicos: en primer lugar se añade una tira de n ceros, siendo n el número inmediatamente menor al número de bits del divisor predefinido (que tiene n+1 bits), el segundo paso es dividir la nueva unidad de datos por el divisor predefinido usando un proceso de división binaria, el resto que quedara sería los bits de CRC a añadir, el tercer paso es sustituir los n bits añadidos en el paso primero por los n bits del resto de la operación del segundo paso, el dato final será divisible exactamente por el divisor predefinido. La imagen muestra el esquema del proceso.




2.3   METODOS PARA LA DETECCION Y CORRECCION DE ERRORES
En matemáticas, computación y teoría de la información, la detección y corrección de errores es una importante práctica para el mantenimiento e integridad de los datos a través de diferentes procedimientos y dispositivos como medios de almacenamiento confiables.
La comunicación entre varias computadoras produce continuamente un movimiento de datos, generalmente por canales no diseñados para este propósito (línea telefónica), y que introducen un ruido externo que produce errores en la transmisión.
Por lo tanto, debemos asegurarnos que si dicho movimiento causa errores, éstos puedan ser detectados. El método para detectar y corregir errores es incluir en los bloques de datos transmitidos bits adicionales denominados redundancia.
Existen varios tipos de errores (fig.a), los cuales los mencionaremos a continuación.
Error de bit.
Únicamente un bit de una unidad de datos determinada cambia de 1 a 0 o viceversa.
Un error de bit altera el significado del dato. Son el tipo de error menos probable en una transmisión de datos serie, puesto que el intervalo de bit es muy breve (1/frecuencia) el ruido tiene que tener una duración muy breve. Sin embargo si puede ocurrir en una transmisión paralela, en que un cable puede sufrir una perturbación y alterar un bit de cada byte.
Error de ráfaga.
El error de ráfaga significa que dos o más bits de la unidad de datos han cambiado. Los errores de ráfaga no significan necesariamente que los errores se produzcan en bits consecutivos. La longitud de la ráfaga se mide desde el primero hasta el último bit correcto, algunos bits intermedios pueden estar bien.

Los errores de ráfaga es más probable en transmisiones serie, donde la duración del ruido es normalmente mayor que la duración de un bit, por lo que afectara a un conjunto de bits. El número doble bits afectados depende de la tasa de datos y de la duración del ruido.
 



Es el mecanismo más frecuente y barato, la VRC se denomina a menudo verificación de paridad, y se basa en añadir un bit de redundancia, denominado bit de paridad, al final de cada unidad de datos, de forma que el número total de unos en la unidad (incluyendo el bit de paridad) sea par, o impar en el caso de la verificación de paridad impar.
Esta técnica permite reconocer un error de un único bit, y también de ráfaga siempre que el número total de bits cambiados sea impar. La función de paridad (par o impar) suma el dato y devuelve la cantidad de unos que tiene el dato, comparando la paridad real (par o impar) con la esperada (par o impar).
•        Criterios para la paridad
•        Bit de paridad par:
–       Núm. total de “1”par: Bit de paridad = 0
–       Núm. total de “1”impar: Bit de paridad = 1
•        Bit de paridad impar:
–       Núm. total de “1”par: Bit de paridad = 1
–       Núm. total de “1”impar: Bit de paridad = 0
ejemplo:
 
VERIFICACION DE REDUNDANCIA LONGITUDINAL (LRC)
 
En esta técnica, los bloques de bits se organizan en forma de tabla (filas y columnas), a continuación se calcula un bit de paridad para cada columna y se crea una nueva fila de bits, que serán los bits de paridad de todo el bloque, a continuación se añaden los bits de paridad al dato y se envían al receptor.
Típicamente los datos se agrupa en unidades de múltiplos de 8 -1 byte- (8, 16,24,32 bits) la función coloca los octetos uno debajo de otro y calcula la paridad de los bits primeros, de los segundos, etc, generando otro octeto cuyo primer bit es el de paridad de todos los primeros bits, etc.
Esta técnica incrementa la probabilidad de detectar errores de ráfaga, ya que una LRC de n bits (n bits de paridad) puede detectar una ráfaga de más de n bits, sin embargo un patrón de ráfaga que dañe algunos bits de una unidad de datos y otros bits de otra unidad exactamente en la misma posición, el comprobador de LRC no detectará un error.
        Se quiere enviar la información “PAG” en ASCII (7 bits):
Se añade:

 
Bit para VRC criterio par (verde, primera fila)
Bit para LRC criterio par (azul, última columna)
Bit de paridad cruzada criterio par (rosa)

martes, 1 de octubre de 2013

MEDIOS DE TRANSMICION


Medios de Transmisión

*      Medios de Transmisión

􀂄 Un canal de comunicación está constituido físicamente por uno o más medios de transmisión.

􀂄 Por tanto, los parámetros de un canal dependen directamente de las características de los medios de transmisión que lo conforman.


Clasificación

Ø  Existen dos grandes grupos de medios de transmisión:

􀂉 Medios duros, mejor conocidos como guiados.
􀂉 Medios suaves, conocidos como no guiados.
􀂄 Entre los medios guiados se encuentra el par trenzado, cable coaxial, fibra óptica, entre otros.
􀂄 Entre los medios no guiados se encuentran las ondas de radio, microondas, enlaces satelitales, enlaces infrarrojos, entre otros.

Ø  Los medios guiados, a su vez se pueden clasificar en:

􀂉 Balanceados o diferenciales: ambos conductores transportan corriente.

􀂉 No balanceados o de terminación simple: sólo uno de los conductores transporta corriente.

*      Medios guiados

􀂄 Los medios guiados son los más empleados para conectar redes locales

Ø  Los cables más comunes para las redes locales son:

§   Par trenzado
§  Cable coaxial
§  Fibra óptica




*      PAR TRENZADO


Características:

Ø  El cable par trenzado consta por lo menos de dos medios o conductores aislados trenzados entre ellos Habitualmente, los cables de este estilo tienen 1, 2 o 4 pares de conductores.
Ø  Por su sencillez en la instalación y su bajo costo, es el tipo de cable más usado en las redes locales.
Ø  Cada par de conductores están trenzados uno con otro en forma de hélice.
Ø  Las distancias de los trenzados varían dependiendo de las aplicaciones.
Ø  Típicamente, el espesor de cada hilo tiene entre.
Ø  0.016 a 0.036’’ de 16 Mhz a 100 Mhz ancho de banda.
Ø  El par trenzado puede ser usado para transmitir señales analógicas o digitales.
Ø  Para señales analógicas, se requiere una amplificación cada 5 ó 6 Kms.
Ø  Para señales digitales, se requiere amplificar la señal cada 2 o 3 kms.

*      Clasificación en base a las características eléctricas y físicas

Ø  Existen tres tipos de par trenzado:
􀂄 UTP (par trenzado no apantallado): estructura de 4 pares trenzados y cubierta exterior de plástico; 100 ohms
􀂄 F-UTP ó FTP: Cable UTP con pantalla conductora bajo la cubierta de plástico, lo que lo hace más inmune al ruido
􀂄 STP (par trenzado apantallado): es un cable con dos pares trenzados con una pantalla por cada par, más una pantalla exterior; 150 ohms

*      UTP Par trenzado sin apantallado
v  Ventajas:

§  Coste bajo.
§  Tecnología muy conocida.
§  Fácil instalación.
§  Flexible.

Sin embargo, por las tecnologías de fabricación, UTP/FTP ya tiene prestaciones muy similares a STP y a un costo menor, por lo que se ha convertido en el estándar.
En base a las necesidades, los cables UTP han sido catalogados:
Ø  En la clasificación EIA 568-A/B, se reconocen los siguientes medios de transmisión:

§  UTP: 100 ohms, 4 pares
§  STP: 150 ohms, 2 pares

v  Desventajas:

§  Interferencias.
§  Atenuación.
§  Conducción superficial en altas frecuencias.


*      STP Par trenzado apantallado



v  Ventajas:

§  Tecnología muy conocida.
§  Costo moderado.
v  Desventajas:

§  Conducción superficial en altas frecuencias.
§  Atenuación.


Cable Coaxial
Consta de un par de conductores de cobre y/o aluminio, en el cual uno forma el conductor central y el otro se encuentra alrededor, distribuido como una fina malla de hilos trenzados.





El aislamiento entre los dos conductores generalmente es de un material dieléctrico de teflón o plástico. El cable coaxial es mucho menos susceptible a la interferencia, soporta mayores frecuencias y puede ser usado a mayores distancias de comunicación.

v  Ventajas:
§  Coste moderado.
§  Conexión de numerosos equipos.

v  Desventajas:
§  El cable coaxial es muy costoso y la Manipulación complicada.
§  El uso de cable coaxial se limita a pequeños conductos eléctricos y ángulos muy agudos.
Ø Existen dos categorías de cable coaxial de acuerdo a la resistencia del medio:

§  75 ohms: aplicaciones de vídeo.
§  50 ohms: aplicaciones de datos.

Ø Existen dos categorías según su espesor:

§  Delgado (thin): conocido como cable amarillo, usado en redes 10 Base2.
§  Grueso (thick): 10 Base5.


Fibra Óptica
Ø  Características:

§  El flujo de la información se lleva a cabo por medio de fotones
§  Menos susceptible a la resistencia
§  Menos susceptible a la interferencia electromagnética
§  Tres elementos conforman a la transmisión óptica
§  Fuente de luz
§  Medio transmisor
§  Detector
Pueden transmitir señales analógicas o digitales. La fibra consta de tres elementos: núcleo, revestimiento y cubierta.  A través del núcleo viajan los pulsos de luz refractándose, debido a los distintos índices de refracción del núcleo y la cubierta.
v  Ventajas:

§  No provoca ni sufre interferencias electromagnéticas.
§  Alto grado de privacidad.
§  Difícil de manipular.
§  Mayor resistencia en ambientes industriales.
§  Peso, volumen.


v  Desventajas:

§  Coste alto.
§  Tecnología en desarrollo.



Medios no guiados

     Radiotransmisión
El radio depende de una propiedad eléctrica llamada Inducción. Cada vez que variamos la corriente eléctrica en un cable, generamos un campo magnético que emana de nuestro cable.  Este campo magnético variante induce una carga eléctrica a cualquier cable que se encuentro dentro del mismo campo. La frecuencia del campo magnético  es la misma que la frecuencia de la corriente en el cable original.

Las ondas de radio son fáciles de generar, viajan grandes distancias, gran inmunidad a los obstáculos, omnidireccionales. Las propiedades de las ondas de radio dependen de la frecuencia:

§  A bajas frecuencias, atraviesan bien los obstáculos
§  A altas frecuencias, rebotan en los obstáculos; además, viajan en línea recta



    
Microondas
Debido a que las ondas por encima de los 100 Mhz pueden viajan en línea recta, tienen la cualidad de ser enfocadas puntualmente.  Los enlaces de microondas constan de antenas bien alineadas para transmitir cierto grupo de ondas en línea recta, comúnmente dentro del rango de 0.8 a 4 Ghz.
Son usadas para la comunicación telefónica, televisión, etc. No requieren derecho de paso, aunque internacionalmente existen licencias para usar diversos anchos de banda (aunque existe una excepción). Los enlaces de este tipo son relativamente fáciles y Económicos.  Comúnmente se manejan velocidades de transmisión entre 12 y 274 Mbps.


v  Ventajas:

§  Más práctico y/o menos costoso que los medios de transmisión guiados cuando hay que atravesar ríos, desiertos, pantanos.
§  Menor atenuación que los medios guiados.


v  Desventajas:

§  Interferencias (colapso del espectro).
§  Atenuación dependiente de las condiciones atmosféricas

Ondas infrarrojas
La radiación infrarroja, o radiación IR es un tipo de radiación electromagnética y térmica, de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas.
Usadas para comunicación a corta distancia; por ejemplo, los transmisores infrarrojos (control remoto de los televisores, estéreos, etc). Tienen el inconveniente de no atravesar objetos sólidos, lo cual a su vez es una ventaja: ofrecen seguridad. En los sistemas de cómputo, se han empleado para comunicar sistemas móviles a una red local. Por ejemplo, usualmente las universidades colocan centros de impresión infrarrojos, en los cuales el alumno solo coloca su portátil relativamente cerca del puerto receptor y manda a imprimir sus trabajos sin necesidad de una conexión física tradicional.


v  Ventajas:

§  No pueden atravesar obstáculos.
§  No interfieren.
§  No es necesario obtener un permiso de emisión.

v  Desventajas:

§  Corto alcance.
§  Atenuación por lluvia, niebla.


Comunicación satelital
Los satélites son un medio muy apto para emitir señales de radio en zonas amplias o poco desarrolladas, ya que pueden utilizarse como enormes antenas suspendidas del cielo. Se suelen utilizar frecuencias elevadas en el rango de los GHz; además, la elevada direccionalidad de antenas utilizadas permite "alumbrar" zonas concretas de la Tierra.
Se hace uso de señales de alta frecuencia, las cuales escapan de la ionosfera (rango de frecuencias superior a 1 Ghz). Amplia cobertura de la señal (ideal para broadcast).  Ampliamente utilizado en señales de televisión.
Un enlace satelital activo consta de tres elementos:
§  Sistema de subida: estación en tierra que emite la señal al satélite.
§  Transponder: dispositivo que capta la señal, amplifica la señal de entrada y la redifunde a otra frecuencia para evitar interferencias.
§  Los haces retransmitidos pueden ser amplios o cubrir una fracción de la superficie de la tierra.

Para evitar interferencia en el equipo emisor / receptor, se usan frecuencias diferentes a la subida y a la bajada.  La frecuencia de subida es mayor que la frecuencia de bajada.  Las frecuencias se han dividido en bandas, donde las bandas C, X y Ku son la más comunes en la comunicación satelital.
v  Ventajas:

§  Alquiler de tiempo o frecuencias relativamente barato.
§  Transmisión a través de océanos y continentes.
§  Disponibilidad de comunicaciones de alta calidad en lugares del mundo no desarrollados sin necesidad de grandes inversiones en infraestructuras en tierra.


v  Desventajas:

§  Fabricación e instalación caras.
§  Retardo (dificulta el control de flujo y errores).
§  Traspaso en redes de satélites de órbita.
§  Fácil acceso.