Comunicación de datos

La comunicación de datos , que incluye la transmisión y recepción de datos , es la transferencia de datos , transmitidos y recibidos a través de un canal de comunicación punto a punto o punto a multipunto . Ejemplos de dichos canales son los cables de cobre , las fibras ópticas , la comunicación inalámbrica mediante espectro radioeléctrico , los medios de almacenamiento y los buses informáticos . Los datos se representan como una señal electromagnética , como un voltaje eléctrico , una onda de radio , una microondas o una señal infrarroja .

La transmisión analógica es un método de transmisión de voz, datos, imágenes, señales o información de vídeo mediante una señal continua que varía en amplitud, fase o alguna otra propiedad en proporción a la de una variable. Los mensajes se representan mediante una secuencia de pulsos mediante un código de línea ( transmisión de banda base ) o mediante un conjunto limitado de formas de onda que varían continuamente ( transmisión de banda de paso ), utilizando unmétodo de modulación digital. La modulación de banda de paso y la demodulación correspondiente se llevan a cabo medianteequipos modernos .

Las comunicaciones digitales , que incluyen la transmisión digital y la recepción digital , son la transferencia de una señal analógica digitalizada o de un flujo de bits digital nativo . ^[1] Según la definición más común, tanto los componentes de flujo de bits de banda base como de banda de paso se consideran parte de una señal digital ; una definición alternativa considera solo la señal de banda base como digital y la transmisión de datos digitales en banda de paso como una forma de conversión de digital a analógico .

Los cursos y libros de texto en el campo de la transmisión de datos ^[1] así como de la transmisión digital ^{[2] [3]} y las comunicaciones digitales ^{[4] [5]} tienen un contenido similar.

La transmisión digital o transmisión de datos pertenece tradicionalmente a las telecomunicaciones y la ingeniería eléctrica . Los principios básicos de la transmisión de datos también pueden estar cubiertos dentro del tema de comunicaciones de datos de la ciencia informática o la ingeniería informática , que también incluye aplicaciones de redes informáticas y protocolos de comunicación , por ejemplo, enrutamiento, conmutación y comunicación entre procesos . Aunque el Protocolo de control de transmisión (TCP) implica transmisión, TCP y otros protocolos de la capa de transporte se cubren en redes informáticas, pero no se analizan en un libro de texto o curso sobre transmisión de datos.

En la mayoría de los libros de texto, el término transmisión analógica solo se refiere a la transmisión de una señal de mensaje analógica (sin digitalización) por medio de una señal analógica, ya sea como una señal de banda base no modulada o como una señal de banda de paso utilizando un método de modulación analógica como AM o FM . También puede incluir señales de banda base moduladas por pulsos analógicos sobre analógicos, como la modulación por ancho de pulso. En algunos libros dentro de la tradición de las redes informáticas, la transmisión analógica también se refiere a la transmisión de banda de paso de flujos de bits utilizando métodos de modulación digital como FSK , PSK y ASK . Tenga en cuenta que estos métodos se tratan en libros de texto denominados transmisión digital o transmisión de datos, por ejemplo. ^[1]

Los aspectos teóricos de la transmisión de datos están cubiertos por la teoría de la información y la teoría de la codificación .

Los cursos y libros de texto en el campo de la transmisión de datos generalmente tratan las siguientes capas y temas del protocolo del modelo OSI :

• Capa 1, la capa física :
  • Codificación de canales incluyendo
    • Esquemas de modulación digital
    • Esquemas de codificación de línea
    • Códigos de corrección de errores hacia adelante (FEC)
  • Sincronización de bits
  • Multiplexación
  • Igualdad
  • Modelos de canales
• Capa 2, la capa de enlace de datos :
  • Esquemas de acceso a canales , control de acceso a medios (MAC)
  • Comunicación en modo paquete y sincronización de tramas
  • Detección de errores y solicitud de repetición automática (ARQ)
  • Control de flujo
• Capa 6, la capa de presentación :
  • Codificación fuente (digitalización y compresión de datos) y teoría de la información.
  • Criptografía (puede ocurrir en cualquier capa)

También es común abordar el diseño entre capas de esas tres capas. ^[7]

Los datos (principalmente, pero no exclusivamente, informativos ) se han enviado a través de medios no electrónicos (por ejemplo , ópticos , acústicos , mecánicos ) desde el advenimiento de la comunicación . Los datos de señales analógicas se han enviado electrónicamente desde la llegada del teléfono . Sin embargo, las primeras aplicaciones de transmisión electromagnética de datos en la época moderna fueron la telegrafía eléctrica (1809) y los teletipos (1906), que son señales digitales . El trabajo teórico fundamental en transmisión de datos y teoría de la información de Harry Nyquist , Ralph Hartley , Claude Shannon y otros durante principios del siglo XX se realizó con estas aplicaciones en mente.

A principios de la década de 1960, Paul Baran inventó la conmutación distribuida adaptativa de bloques de mensajes para la comunicación digital de mensajes de voz utilizando conmutadores que eran productos electrónicos de bajo costo. ^{[8] [9]} Donald Davies inventó e implementó la comunicación de datos moderna durante 1965-7, incluyendo la conmutación de paquetes , enrutadores de alta velocidad , protocolos de comunicación , redes informáticas jerárquicas y la esencia del principio de extremo a extremo . ^{[10] [11] [12] [13]} El trabajo de Baran no incluyó enrutadores con conmutadores de software y protocolos de comunicación, ni la idea de que los usuarios, en lugar de la red en sí, proporcionarían la confiabilidad . ^{[14] [15] [16]} Ambas fueron contribuciones fundamentales que influyeron en el desarrollo de las redes informáticas . ^{[17] [18]}

La transmisión de datos se utiliza en computadoras en buses de computadora y para comunicación con equipos periféricos a través de puertos paralelos y puertos seriales como RS-232 (1969), FireWire (1995) y USB (1996). Los principios de transmisión de datos también se utilizan en medios de almacenamiento para detección y corrección de errores desde 1951. El primer método práctico para superar el problema de recibir datos con precisión por el receptor usando código digital fue el código Barker inventado por Ronald Hugh Barker en 1952 y publicado en 1953. ^[19] La transmisión de datos se utiliza en equipos de redes de computadoras como módems (1940), adaptadores de red de área local (LAN) (1964), repetidores , concentradores repetidores , enlaces de microondas , puntos de acceso a redes inalámbricas (1997), etc.

En las redes telefónicas, la comunicación digital se utiliza para transferir muchas llamadas telefónicas a través del mismo cable de cobre o de fibra mediante modulación por código de pulsos (PCM) en combinación con multiplexación por división de tiempo (TDM) (1962). Las centrales telefónicas se han vuelto digitales y controladas por software, lo que facilita muchos servicios de valor agregado. Por ejemplo, la primera central telefónica AXE se presentó en 1976. La comunicación digital al usuario final mediante servicios de Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) se hizo disponible a fines de la década de 1980. Desde fines de la década de 1990, las técnicas de acceso de banda ancha como ADSL , módems de cable , fibra hasta el edificio (FTTB) y fibra hasta el hogar (FTTH) se han generalizado en pequeñas oficinas y hogares. La tendencia actual es reemplazar los servicios de telecomunicaciones tradicionales con comunicación en modo paquete como telefonía IP e IPTV .

La transmisión digital de señales analógicas permite una mayor capacidad de procesamiento de señales . La capacidad de procesar una señal de comunicaciones significa que se pueden detectar y corregir errores causados ​​por procesos aleatorios. Las señales digitales también se pueden muestrear en lugar de monitorearlas continuamente. La multiplexación de múltiples señales digitales es mucho más sencilla en comparación con la multiplexación de señales analógicas. Debido a todas estas ventajas, a la gran demanda de transmisión de datos informáticos y a la capacidad de las comunicaciones digitales para hacerlo, y a que los recientes avances en los canales de comunicación de banda ancha y la electrónica de estado sólido han permitido a los ingenieros aprovechar plenamente estas ventajas, las comunicaciones digitales han crecido rápidamente.

La revolución digital también ha dado lugar a muchas aplicaciones de telecomunicaciones digitales en las que se aplican los principios de la transmisión de datos. Entre los ejemplos se incluyen la telefonía celular de segunda generación (1991) y posteriores , la videoconferencia , la televisión digital (1998), la radio digital (1999) y la telemetría .

La transmisión de datos, transmisión digital o comunicaciones digitales es la transferencia de datos a través de un canal de comunicación punto a punto o punto a multipunto. Entre los ejemplos de dichos canales se incluyen cables de cobre, fibras ópticas, canales de comunicación inalámbrica, medios de almacenamiento y buses informáticos. Los datos se representan como una señal electromagnética , como un voltaje eléctrico, ondas de radio, microondas o luz infrarroja.

Mientras que la transmisión analógica es la transferencia de una señal analógica que varía continuamente a través de un canal analógico, la comunicación digital es la transferencia de mensajes discretos a través de un canal digital o analógico. Los mensajes se representan mediante una secuencia de pulsos mediante un código de línea (transmisión de banda base) o mediante un conjunto limitado de formas de onda que varían continuamente (transmisión de banda de paso), utilizando un método de modulación digital. La modulación de banda de paso y la demodulación correspondiente (también conocida como detección) se llevan a cabo mediante equipos de módem. Según la definición más común de una señal digital, tanto las señales de banda base como las de banda de paso que representan flujos de bits se consideran transmisión digital, mientras que una definición alternativa solo considera la señal de banda base como digital y la transmisión de banda de paso de datos digitales como una forma de conversión de digital a analógico. ^{[ cita requerida ]}

Los datos transmitidos pueden ser mensajes digitales que se originan en una fuente de datos, por ejemplo, un ordenador o un teclado. También pueden ser señales analógicas, como una llamada telefónica o una señal de vídeo, digitalizadas en un flujo de bits, por ejemplo, mediante modulación por impulsos codificados (PCM) o esquemas de codificación de fuente más avanzados (conversión de analógico a digital y compresión de datos). Esta codificación y decodificación de fuente se lleva a cabo mediante equipos de códecs.

En telecomunicaciones, la transmisión en serie es la transmisión secuencial de elementos de señal de un grupo que representan un carácter u otra entidad de datos . Las transmisiones en serie digitales son bits enviados a través de un solo cable, frecuencia o ruta óptica de manera secuencial. Debido a que requiere menos procesamiento de señal y menos posibilidades de error que la transmisión en paralelo, la velocidad de transferencia de cada ruta individual puede ser más rápida. Esto se puede utilizar en distancias más largas y se puede enviar un dígito de control o un bit de paridad junto con los datos fácilmente.

La transmisión paralela es la transmisión simultánea de elementos de señal relacionados a través de dos o más rutas separadas. Se utilizan múltiples cables eléctricos que pueden transmitir múltiples bits simultáneamente, lo que permite velocidades de transferencia de datos más altas que las que se pueden lograr con la transmisión en serie. Este método se utiliza normalmente internamente en la computadora, por ejemplo, los buses internos, y a veces externamente para cosas como impresoras. La desviación de tiempo puede ser un problema importante en estos sistemas porque los cables en la transmisión de datos en paralelo tienen inevitablemente propiedades ligeramente diferentes, por lo que algunos bits pueden llegar antes que otros, lo que puede corromper el mensaje. Este problema tiende a empeorar con la distancia, lo que hace que la transmisión de datos en paralelo sea menos confiable para largas distancias.

Algunos tipos de canales de comunicación incluyen:

• Circuito de transmisión de datos
• Dúplex completo
• Dúplex medio
• Simplex
• Multi-drop :
  • Red de autobuses
  • Red de malla
  • Red de anillo
  • Red estelar
  • Red inalámbrica
• Punto a punto

La comunicación serial asincrónica utiliza bits de inicio y detención para indicar el comienzo y el final de la transmisión. ^[20] Este método de transmisión se utiliza cuando los datos se envían de forma intermitente en lugar de en un flujo continuo.

La transmisión sincrónica sincroniza las velocidades de transmisión tanto en el extremo receptor como en el emisor de la transmisión mediante señales de reloj . El reloj puede ser una señal independiente o estar integrado en los datos . A continuación, se envía un flujo continuo de datos entre los dos nodos. Debido a que no hay bits de inicio y de fin, la velocidad de transferencia de datos puede ser más eficiente.

• Interconexión de redes
• Medios de comunicación
• Seguridad de la red
• Transferencia de datos de nodo a nodo
• Transmisión (desambiguación)