Técnicas de comunicación de datos digitales

La detección de errores se lleva a cabo calculando un código en función de los bits de entrada. El código se añade a los bits a transmitir. Para comprobar si ha habido errores, el receptor calcula el código en función de los bits recibidos y lo compara con el código recibido.

La corrección de errores opera de forma similar a la detección de errores, pero en este caso será posible corregir ciertos errores en la secuencia de bits recibida.

Para transmitir a través de un medio, todo dispositivo lo hará mediante alguna interfaz. La interfaz no sólo define las características eléctricas de la señal sino que, además, especifica la conexión física, así como los procedimientos para enviar y recibir bits.

En este texto se estudia fundamentalmente la transmisión serie de datos, es decir, la transmisión de datos a través de un único camino, en lugar de utilizar un conjunto de líneas en paralelo, como es habitual en los dispositivos de E/S y en los buses internos de los computadores. En la transmisión serie, los elementos de señalización se envían a través de la línea de transmisión de uno en uno. Cada elemento puede ser:

Menor que un bit: como en el caso de la codificación Manchester.

Un bit: NRZ-L es un ejemplo digital y FSK es un ejemplo analógico.

Mayor que un bit: como por ejemplo en QPSK.

TRANSMISIÓN ASÍNCRONA Y SÍNCRONA

TRANSMISIÓN ASÍNCRONA

Hay dos enfoques habituales para resolver el problema de la sincronización. El primero se denomi na, de una manera no muy acertada, transmisión asíncrona. En esta aproximación, el problema de la temporización se evita no enviando cadenas de bits largas de forma ininterrumpida. En su lugar, los datos se transmiten enviándolos carácter a carácter. Normalmente, cada carácter tiene una longitud de 5 a 8 bits 1 . La temporización o sincronización se debe mantener solamente durante la duración del carácter, ya que el receptor tiene la oportunidad de resincronizarse al principio de cada nuevo carácter.

TRANSMISIÓN SÍNCRONA

En la transmisión síncrona, cada bloque de bits se transmite como una cadena estacionaria sin utilizar códigos de comienzo o parada. El bloque puede tener una longitud de muchos bits. Para prevenir la pérdida de sincronismo entre el emisor y el receptor, sus relojes se deberán sincronizar dealguna manera. Una posibilidad puede ser proporcionar la señal de reloj a través de una línea independiente. Uno de los extremos (el receptor o el transmisor) enviará regularmente un pulso de corta duración. El otro extremo utilizará esta señal a modo de reloj. Esta técnica funciona bien a distancias cortas. Sin embargo, a distancias superiores, los pulsos de reloj pueden sufrir las mismas dificultades y defectos que las propias señales de datos, por lo que pueden aparecer errores de sincronización. La otra alternativa consiste en incluir la información relativa a la sincronización en la propia señal de datos. En señalización digital, esto se puede llevar a cabo mediante la codificación Manchester o Manchester diferencial. En señalización analógica se han desarrollado, a su vez, varias técnicas; por ejemplo, usando la fase de la propia portadora.

TIPOS DE ERRORES

En los sistemas de transmisión digital, se dice que ha habido un error cuando se altera un bit. Es decir, cuando se transmite un 1 binario y se recibe un 0, o cuando se transmite un 0 binario y se recibe un 1. Existen dos tipos de errores: errores aislados o errores a ráfagas. Los primeros corresponden con eventualidades que alteran a un solo bit, sin llegar a afectar a los vecinos. Por el contrario, se dice que ha habido una ráfaga de longitud B cuando se recibe una secuencia de B bits en la que el primero, el último y cualquier número de bits intermedios son erróneos. De forma más precisa, la norma IEEE 100 define una ráfaga de errores como:

Ráfaga de errores: grupo de bits en el que dos bits erróneos cualquiera estarán siempre separados por menos de un número x de bits correctos. El último bit erróneo en l ráfaga y el primer bit erróneo de la siguiente estarán, consecuentemente, separados por al menos x bits correctos.

Por tanto, en una ráfaga de errores habrá un conjunto de bits con un número dado de errores, aunque no necesariamente todos los bits en el conjunto sean erróneos.

Un error aislado se puede dar en presencia de ruido blanco, cuando cualquier deterioro aleatorio en la relación señal-ruido sea suficiente para confundir al receptor en un único bit. Por lo general, las ráfagas son más frecuentes y más difíciles de tratar. Pueden estar causadas por ruido impulsivo, descrito en el Capítulo 3. En entornos de comunicación móvil, otra causa para las ráfagas son los desvanecimientos.

Téngase en cuenta que los efectos de una ráfaga serán siempre mayores cuanto mayor sea la

velocidad de transmisión.

DETECCIÓN DE ERRORES

En todo sistema de transmisión habrá ruido, independientemente de cómo haya sido diseñado. El ruido dará lugar a errores que modificarán uno o varios bits de la trama. En lo que sigue, se supondrá que los datos se transmiten mediante una o varias secuencias contiguas de bits, denominadas tramas.

A continuación, se definen las siguientes probabilidades para los posibles errores en las tramas transmitidas:

P b : Probabilidad de que un bit recibido sea erróneo, también se denomina tasa de error por bit (BER, Bit Error Rate).

P 1 : probabilidad de que una trama llegue sin errores.

P 2 : probabilidad de que, utilizando un algoritmo para la detección de errores, una trama llegue con uno o más errores no detectados.

P 3 : probabilidad de que, utilizando un algoritmo para la detección de errores, una trama llegue con uno o más errores detectados y sin errores indetectados.

CONFIGURACIONES DE LÍNEA

Con el término topología se hace referencia a la disposición física de las estaciones en el medio de transmisión. Si hay sólo dos estaciones (es decir, un terminal y un computador, o dos computadores), el enlace es punto a punto. Si hay más de dos estaciones, entonces se trata de una topología multipunto. Históricamente, los enlaces multipunto se han utilizado cuando se disponía de un computador (estación principal) y un conjunto de terminales (estaciones secundarias).

Actualmente, las topologías multipunto son típicas de las redes de área local.

Las topologías tradicionales multipunto son sólo útiles cuando los terminales transmiten durante una fracción del tiempo.

FULL-DUPLEX Y HALF-DUPLEX

 El intercambio de datos a través de una línea de transmisión se puede clasificar como full-duplex o half-duplex. En la transmisión half-duplex sólo una de las dos estaciones del enlace punto a punto puede transmitir cada vez. Este modo también se denomina en dos sentidos alternos, aludiendo al hecho de que las dos estaciones pueden transmitir alternativamente. Este tipo de transmisión se usa, a menudo, en la interacción entre los terminales y su computador central. Mientras que el usuario introduce y transmite datos, el computador central no podrá enviar datos al terminal, ya que si no, éstos aparecerían en la pantalla del terminal provocando confusión.