Tecnologia de Redes I 27/03/2008
Prof. Jose Zelada Peralta
www.inkanetware.com
TRANSMISION ASíNCRONA y SíNCRONA
Transmisión Asíncrona
Consiste en evitar el problema de la temporización mediante el envío ininterrumpido de cadena de bits que no sean muy largas. En su lugar los datos se transmiten enviándolos carácter a carácter, deonde cada carácter tiene una longitud de 5 a 8 bits.
La temporización o sincronización se debe mantener durante la emisión del carácter, ya que el receptor tiene la oportunidad de resincronizarse al principio de cada carácter.
El principio de cada carácter se indica mediante un bit de comienzo que corresponde al valor binario 0. A continuación se transmite el carácter, comenzando por el bit menso significativo, que tendrá desde cinco a ocho bits.
Por ejemplo en los caracteres ASCII, el primer bit transmitido se rotula b1. Normalmente, este va seguido de un bit de paridad, que corresponderá al bit más significativo. El bit de paridad se determina en el emisor de tal manera que el número de unos dentro del carácter, incluyendo el bit de paridad,sea par o impar. Este bit se utilizá también para la detección de errores. El último elemento es de parada, que corresponde a un 1 binario.
La transmisión asíncrona es sencilla y no costosa, si bien requiere de 2 o 3 bits suplementarios por cada carácter. Por ejemplo en un código de 8 bits, si se usa 1 bit de parada, de cada 10 bits, 2 no contendrán información ya que se dedicarán a la sincronización; por tanto los bits suplementarios llegan a un 20%.
Transmisión Síncrona
Aquí se transmite un bloque de bits como una cadena estacionaria sin utilizar códigos de comienzo o parada. Para prevenir la desincronización entre el emisor y el receptor, se deben sincronizar sus relojes de alguna manera.
Una posibilidad puede ser proporcionar la señal de reloj a través de una linea 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, no así en largas.
La otra alternativa consiste en incluir la información relativa a la sincronización en la propia señal de datos..
En la transmisión síncrona se requiere además un nivel de sincronización adicional para que el receptor pueda determinar donde está el comienzo y el final de cada bloque de datos.
Para llevar a cabo esto, cada bloque comienza con un patrón de bits de preámbulo y generalmente termina con un patrón de bits de final.
Configuraciones de la línea
Dos de las configuraciones que distinguen a las distintas configuraciones del enlace son la topología y si el enlace es "semi-duplex" o "full-duplex".
Topología
Con el término topología se hace referencia a la disposición física de las estaciones en el medio de transmisión.
Full Duplex y Semi-Duplex
El intercambio de datos sobre una línea de transmisión se puede clasificar como "full-duplex" "semi-duplex".
En la transmisión semi-duplex cada vez solo una de las dos estaciones del enlace punto a punto puede transmitir. Esto es comparable a un puente con un solo carril con circulación en los dos sentidos.
En la transmisión full-duplex las dos estaciones pueden simultáneamente enviar y recibir datos. Este modo se denomina a su vez simultáneo en dos sentidos y es comparable a un puente con dos carriles con tráfico en ambos sentidos.
En la señalización digital, en la que se requiere un medio guiado, la transmisión full-duplex normalmente exige dos caminos separados (por ejemplo dos pares trenzados), mientras que la transmisión semi-duplex necesita normalmente uno.
Para la señalización analógica dependerá de la frecuencia: si una estación transmite y recibe a la misma frecuencia, para la transmisión inalámbrica se deberá operar en modo semi-duplex, aunque para medios guiados se puede operar en full-duplex utilizando dos líneas de transmisión distintas
Interfaces
La mayoría de los dispositivos utilizados para el procesamiento de datos tiene una capacidad limitada de transmisión de datos.
Los dispositivos considerados, normalmente terminales y computadoras, se denominan generalmente DTE (" data terminal equipment"). EL DTE utiliza el medio de transmisión a través del DCE ("data circuit-terminating equipment"). Un ejemplo de esto último es un módem.
Por un lado el DCE es responsable de transmitir y recibir bits, de uno en uno, a través del medio de transmisión o red.
Por el otro, el DCE debe interaccionar con el DTE. Cada pareja DTE-DCE se debe diseñar para que funcionen cooperativamente. La especificación de la interfaz tiene cuatro caracterísiticas importantes:
Las características mecánicas están relacionadas con la conexión física entre el DTE y el DCE. Típicamente, los circuitos de intercambio de control y de señal se agrupan en un cable con un conector, macho o hembra, a cada extremo. El DTEy el DCE deben tener conectores de distinto género a cada extremo del cable.
Las características eléctricas está relacionadas con los niveles de tensión y su temporización. Tanto el DTE como el DCE deben usar el mismo código (por ejemplo NRZ-L), deben usar los mismos niveles de tensión y deben utilizar la misma duración para los elementos de señal.
Las características funcionales especifican la secuencia de eventos que se deben dar en la transmisión de los datos, basándose en las características funcionales de la interfaz.
Existen varias normalizaciones para la interfaz. Aquí se presentan dos de las más significativas:
V.24/EIA-232-E
La interfaz que más se utiliza es la especificada en el estándar V.24 de la UIT-T. De hecho este estándar especifica solo los apectos funcionales y de procedimiento de la interfaz; V.24 hace referencia a otros estándares para los aspectos eléctricos y mecánicos.
En los Estados Unidos está la correspondiente especificación que cubre los cuatro aspectos mencionados: EIA-232. La correspondencia es:
o Mecánicos: ISO 2110
o Eléctricos: V.28
o Funcionales: V.24
o De procedimiento: V.24
Esta interfaz se utiliza para conectar dispositivos DTE módems a través de líneas de calidad telefónicas para ser utilizados en sistemas de telecomunicaciones analógicos públicos.
Especificaciones mecánicas
Para el EIA-232-E se utiliza un conector de 25 contactos metálicos distribuidos de una manera específica según se define el ISO 2110. Este conector es el terminador del cable que va desde el DTE (terminal) al DCE.
Especificaciones eléctricas
Se utiliza señalización digital en todos los circuitos de intercambio. Los valores eléctricos se interpretarán como binarios o como señales de control, dependiendo la función del circuito de intercambio. Esta normalización especifica que , respecto a una referencia de tierra común, una tensión más negativa que 3 voltios se interprete como un 1 binario, mientras que una tensión mayor de 3 voltios se interprete como un 0 binario. Esto corresponde al código NRZ-L. La interfaz se utiliza a una razón de menso de 20 kbps para una distancia menor de 15 metros.
Especificaciones funcionales
Los circuitos se agrupan en :
Hay un circuito en cada dirección, por lo que se permite el funcionamiento full-duplex. Es más, hay dos ciruictos de datos secundarios que son útilies cuando el dispositivo funciona en semi-duplex.
Hay quince circuitos de control. Los 10 primeros, relacionados con la transmisión de datos sobre el canal primario.
Para transmisión asíncrona, se utilizan seis de estos circuitos. Además de estos seis circuitos, en la transmisión síncrona se utilizan otros tres circuitos de control.
El circuito detector de la calidad de señal ("Signal Quality Detector") se pone en On por el DCE para indicar que la calidad de la señal de entrada a través de la línea se ha deteriorado por encima de un determinado umbral.
Los circuitos de selección de la razón de la señal de datos ("data signal rate detector") se utilizan para cambiar de velocidad; tanto el DTE como el DCE pueden comenzar la modificación.
El último grupo de señales está relacionado con la verificación de la conexión entre el DTE y el DCE. Estos circuitos permiten que el DTE haga que el DCE realice un test de la conexión. Estos ciruitos son útiles solo si el módem o el DTE de que se trate permiten un bucle de control.
El control del bucle es una herramienta útil para el diagnóstico de fallos. Con el bucle local se comprueba el funcionamiento de la interfaz local así como el DCE local.
Con los test remotos se puede comprobar el funcionamiento del canal de transmisión y del DCE remoto.
Las señales de temporización proporcionan los pulsos de reloj en la transmisión síncrona. Cuando el DCE envía datos a través del ciruito de Recepción de datos, a la vez envía transiciones de 0 a 1 ó de 1 a 0 por el circuito de Temporización del Receptor con transiciones en la mitad de cada elemento de señal del circuito de Recepción de Datos. Cuando el DTE envía datos síncronos tanto el DTE como el DCE pueden proporcionar los pulsos de temporización.
Especificaciones de procedimiento.
Las características del procedimiento definen la sucesión de cómo se usan los diferentes circuitos de una aplicación determinada.
Por ejemplo: existen dos dispositivos conectados a muy corta distancia, estos se llaman módems de línea privada. Admiten señales del DTE y las convierte en señales analógicas y las transmite a una distancia corta a través de un medio y las transmite a una distancia corta a través de un medio. En el otro extemo de la línea hay otro módem de distancia limitada que acepta las señales digitales de entrada, las convierte a digital y las transfiere al terminal o computador remoto.
Se dá por supuesto que el intercambio de información es en los dos sentidos. En esta aplicación se necesitan solamente circuitos de intercambio:
Cuando el modem (DCE) se enciende y está listo para funcionar, activa la línea DCE Preparado (aplicando una tensión negativa y constante).
Cuando el DTE está preparado para enviar datos, activará la línea activado para preparar.
EL módem responde, cuando está preparado, activando el circuito Preparado para Enviar.
Si la transmisión es semi-duplex, el circuito de Petición para enviar, a su vez, inhibe al modo de recepción. El DTE puede ahora transmitir datos a través de la línea de Transmisión de Datos.
Cuando se reciben datos del módem remoto, el módem local activa la línea Detector de Señal Recibida para indicar que el módem remoto está transmitiendo, y además transfiere los datos a través de la línea de Recepción de Datos.
Interface Standards
V.24 es una especificacion para comunicaciones que incluye la definicion de arreglo de pines del conector. Esta es usada conjuntamente con la V.28 que define una especificación para comunicaciones seriales asíncronas y sincronas.
V.28 es una especificacion de terminales de comunicacion que define caracteristicas de señal electrica. Esta es usada conjuntamente con V.24 que define las especificaciones de comunicaciones seriales utilizadas para comunicaciones asíncronas y síncronas.
Las señales V.28 son usadas dentro de la V.24 y parte de la interface V.35/RS-232C es esencialmente una combinacion de V.24 y V.28.
Note que los estándares EIA han efectivamente reemplazado los estandares RS
X.21 que es un estandar que incorpora un subgrupo de la V.24 , pero su utilizacion esta en declinacion
Interface Characteristics
V.24 es un interface de terminal, tipicamente limitada a un maximo trafico de 115 kbps
La distancia de la comunicación esta limitada a 6 metros, la performance actual, es mas dependiente de la especificación del cable.
Note que algunos ejemplos de estas interfaces son capaces de mayor performance, debido a avances tecnológicos que habilitan que los circuitos integrados de la interface soporten tasas de bits que exceden los 230 kbps.
En modo síncrono, ambos reciben y trasmiten relojes que son usados para transferir datos ( ambos relojes son manejados por un extremo de la conexión).
Interface Applications
Una de las mas importantes aplicaciones de las interfaces V.24 es para los ubicuos puertos COM y la adaptación de los puertos seriales a los muchos tipos de dispositivos periféricos que pueden ser enlazados a ellos.
Estas implementaciones usan el modo de comunicación asíncrona (ASYNC)
V.24 es también utilizado para interfaces que operan en modo síncrono, por ejemplo el conectar modems sincronos sobre una línea alquilada a un adaptador de comunicaciones síncronas dentro de un sistema de computador
Tipicos protocolos usados sobre interfaces sincronas V.24 son HDLC, X.25, SNA y PPP
DB25
El conector DB25 es utilizado tanto para conexiones sincronas o asincronas. Muchas de las señales definidas dentro del estándar fueron muy poco utilizadas desde su creación, las señales utilizadas en mayor frecuencia por la mayoria de estas aplicaciones están marcadas en negrita, y también como puede verse de la tabla, ellas son un subgrupo de un completo estándar.
DB9
El DB9 es un conector usado para conexiones asíncronas, tales com el puerto COM de la PC. Las señales mas usadas son marcadas en negrita
Prof. Jose Zelada Peralta
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La Interfaz de Comunicacion de Datos
TRANSMISION ASíNCRONA y SíNCRONA
Transmisión Asíncrona
Consiste en evitar el problema de la temporización mediante el envío ininterrumpido de cadena de bits que no sean muy largas. En su lugar los datos se transmiten enviándolos carácter a carácter, deonde cada carácter tiene una longitud de 5 a 8 bits.
La temporización o sincronización se debe mantener durante la emisión del carácter, ya que el receptor tiene la oportunidad de resincronizarse al principio de cada carácter.
El principio de cada carácter se indica mediante un bit de comienzo que corresponde al valor binario 0. A continuación se transmite el carácter, comenzando por el bit menso significativo, que tendrá desde cinco a ocho bits.
Por ejemplo en los caracteres ASCII, el primer bit transmitido se rotula b1. Normalmente, este va seguido de un bit de paridad, que corresponderá al bit más significativo. El bit de paridad se determina en el emisor de tal manera que el número de unos dentro del carácter, incluyendo el bit de paridad,sea par o impar. Este bit se utilizá también para la detección de errores. El último elemento es de parada, que corresponde a un 1 binario.
La transmisión asíncrona es sencilla y no costosa, si bien requiere de 2 o 3 bits suplementarios por cada carácter. Por ejemplo en un código de 8 bits, si se usa 1 bit de parada, de cada 10 bits, 2 no contendrán información ya que se dedicarán a la sincronización; por tanto los bits suplementarios llegan a un 20%.
Transmisión Síncrona
Aquí se transmite un bloque de bits como una cadena estacionaria sin utilizar códigos de comienzo o parada. Para prevenir la desincronización entre el emisor y el receptor, se deben sincronizar sus relojes de alguna manera.
Una posibilidad puede ser proporcionar la señal de reloj a través de una linea 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, no así en largas.
La otra alternativa consiste en incluir la información relativa a la sincronización en la propia señal de datos..
En la transmisión síncrona se requiere además un nivel de sincronización adicional para que el receptor pueda determinar donde está el comienzo y el final de cada bloque de datos.
Para llevar a cabo esto, cada bloque comienza con un patrón de bits de preámbulo y generalmente termina con un patrón de bits de final.
Configuraciones de la líneaDos de las configuraciones que distinguen a las distintas configuraciones del enlace son la topología y si el enlace es "semi-duplex" o "full-duplex".
Topología
Con el término topología se hace referencia a la disposición física de las estaciones en el medio de transmisión.
Full Duplex y Semi-Duplex
El intercambio de datos sobre una línea de transmisión se puede clasificar como "full-duplex" "semi-duplex".
En la transmisión semi-duplex cada vez solo una de las dos estaciones del enlace punto a punto puede transmitir. Esto es comparable a un puente con un solo carril con circulación en los dos sentidos.
En la transmisión full-duplex las dos estaciones pueden simultáneamente enviar y recibir datos. Este modo se denomina a su vez simultáneo en dos sentidos y es comparable a un puente con dos carriles con tráfico en ambos sentidos.
En la señalización digital, en la que se requiere un medio guiado, la transmisión full-duplex normalmente exige dos caminos separados (por ejemplo dos pares trenzados), mientras que la transmisión semi-duplex necesita normalmente uno.
Para la señalización analógica dependerá de la frecuencia: si una estación transmite y recibe a la misma frecuencia, para la transmisión inalámbrica se deberá operar en modo semi-duplex, aunque para medios guiados se puede operar en full-duplex utilizando dos líneas de transmisión distintas
Interfaces
La mayoría de los dispositivos utilizados para el procesamiento de datos tiene una capacidad limitada de transmisión de datos.
Los dispositivos considerados, normalmente terminales y computadoras, se denominan generalmente DTE (" data terminal equipment"). EL DTE utiliza el medio de transmisión a través del DCE ("data circuit-terminating equipment"). Un ejemplo de esto último es un módem.
Por un lado el DCE es responsable de transmitir y recibir bits, de uno en uno, a través del medio de transmisión o red.
Por el otro, el DCE debe interaccionar con el DTE. Cada pareja DTE-DCE se debe diseñar para que funcionen cooperativamente. La especificación de la interfaz tiene cuatro caracterísiticas importantes:
- Mecánicas
- Eléctricas
- Funcionales
- De procedimiento.
Las características eléctricas está relacionadas con los niveles de tensión y su temporización. Tanto el DTE como el DCE deben usar el mismo código (por ejemplo NRZ-L), deben usar los mismos niveles de tensión y deben utilizar la misma duración para los elementos de señal.
Las características funcionales especifican la secuencia de eventos que se deben dar en la transmisión de los datos, basándose en las características funcionales de la interfaz.
Existen varias normalizaciones para la interfaz. Aquí se presentan dos de las más significativas:
- V.24/EIA-232-E y
- la interfaz física de RDSI.
V.24/EIA-232-E
La interfaz que más se utiliza es la especificada en el estándar V.24 de la UIT-T. De hecho este estándar especifica solo los apectos funcionales y de procedimiento de la interfaz; V.24 hace referencia a otros estándares para los aspectos eléctricos y mecánicos.
En los Estados Unidos está la correspondiente especificación que cubre los cuatro aspectos mencionados: EIA-232. La correspondencia es:
o Mecánicos: ISO 2110
o Eléctricos: V.28
o Funcionales: V.24
o De procedimiento: V.24
Esta interfaz se utiliza para conectar dispositivos DTE módems a través de líneas de calidad telefónicas para ser utilizados en sistemas de telecomunicaciones analógicos públicos.
Especificaciones mecánicas
Para el EIA-232-E se utiliza un conector de 25 contactos metálicos distribuidos de una manera específica según se define el ISO 2110. Este conector es el terminador del cable que va desde el DTE (terminal) al DCE.
Especificaciones eléctricas
Se utiliza señalización digital en todos los circuitos de intercambio. Los valores eléctricos se interpretarán como binarios o como señales de control, dependiendo la función del circuito de intercambio. Esta normalización especifica que , respecto a una referencia de tierra común, una tensión más negativa que 3 voltios se interprete como un 1 binario, mientras que una tensión mayor de 3 voltios se interprete como un 0 binario. Esto corresponde al código NRZ-L. La interfaz se utiliza a una razón de menso de 20 kbps para una distancia menor de 15 metros.
Especificaciones funcionales
Los circuitos se agrupan en :
- los de datos,
- los de control,
- los de temporización y
- los de tierra.
Hay un circuito en cada dirección, por lo que se permite el funcionamiento full-duplex. Es más, hay dos ciruictos de datos secundarios que son útilies cuando el dispositivo funciona en semi-duplex.
Hay quince circuitos de control. Los 10 primeros, relacionados con la transmisión de datos sobre el canal primario.
Para transmisión asíncrona, se utilizan seis de estos circuitos. Además de estos seis circuitos, en la transmisión síncrona se utilizan otros tres circuitos de control.
El circuito detector de la calidad de señal ("Signal Quality Detector") se pone en On por el DCE para indicar que la calidad de la señal de entrada a través de la línea se ha deteriorado por encima de un determinado umbral.
Los circuitos de selección de la razón de la señal de datos ("data signal rate detector") se utilizan para cambiar de velocidad; tanto el DTE como el DCE pueden comenzar la modificación.
El último grupo de señales está relacionado con la verificación de la conexión entre el DTE y el DCE. Estos circuitos permiten que el DTE haga que el DCE realice un test de la conexión. Estos ciruitos son útiles solo si el módem o el DTE de que se trate permiten un bucle de control.
El control del bucle es una herramienta útil para el diagnóstico de fallos. Con el bucle local se comprueba el funcionamiento de la interfaz local así como el DCE local.
Con los test remotos se puede comprobar el funcionamiento del canal de transmisión y del DCE remoto.
Las señales de temporización proporcionan los pulsos de reloj en la transmisión síncrona. Cuando el DCE envía datos a través del ciruito de Recepción de datos, a la vez envía transiciones de 0 a 1 ó de 1 a 0 por el circuito de Temporización del Receptor con transiciones en la mitad de cada elemento de señal del circuito de Recepción de Datos. Cuando el DTE envía datos síncronos tanto el DTE como el DCE pueden proporcionar los pulsos de temporización.
Especificaciones de procedimiento.
Las características del procedimiento definen la sucesión de cómo se usan los diferentes circuitos de una aplicación determinada.
Por ejemplo: existen dos dispositivos conectados a muy corta distancia, estos se llaman módems de línea privada. Admiten señales del DTE y las convierte en señales analógicas y las transmite a una distancia corta a través de un medio y las transmite a una distancia corta a través de un medio. En el otro extemo de la línea hay otro módem de distancia limitada que acepta las señales digitales de entrada, las convierte a digital y las transfiere al terminal o computador remoto.
Se dá por supuesto que el intercambio de información es en los dos sentidos. En esta aplicación se necesitan solamente circuitos de intercambio:
- La señal de tierra (102)
- Transmisión de datos (103)
- Recepción de datos (104
- Petición de envío (105)
- Preparado para enviar (106)
- DCE preparado (107)
- Detector de señal recibida (109)
Cuando el modem (DCE) se enciende y está listo para funcionar, activa la línea DCE Preparado (aplicando una tensión negativa y constante).
Cuando el DTE está preparado para enviar datos, activará la línea activado para preparar.
EL módem responde, cuando está preparado, activando el circuito Preparado para Enviar.
Si la transmisión es semi-duplex, el circuito de Petición para enviar, a su vez, inhibe al modo de recepción. El DTE puede ahora transmitir datos a través de la línea de Transmisión de Datos.
Cuando se reciben datos del módem remoto, el módem local activa la línea Detector de Señal Recibida para indicar que el módem remoto está transmitiendo, y además transfiere los datos a través de la línea de Recepción de Datos.
Interface Standards
V.24 es una especificacion para comunicaciones que incluye la definicion de arreglo de pines del conector. Esta es usada conjuntamente con la V.28 que define una especificación para comunicaciones seriales asíncronas y sincronas.
V.28 es una especificacion de terminales de comunicacion que define caracteristicas de señal electrica. Esta es usada conjuntamente con V.24 que define las especificaciones de comunicaciones seriales utilizadas para comunicaciones asíncronas y síncronas.
Las señales V.28 son usadas dentro de la V.24 y parte de la interface V.35/RS-232C es esencialmente una combinacion de V.24 y V.28.
Note que los estándares EIA han efectivamente reemplazado los estandares RS
X.21 que es un estandar que incorpora un subgrupo de la V.24 , pero su utilizacion esta en declinacion
Interface Characteristics
V.24 es un interface de terminal, tipicamente limitada a un maximo trafico de 115 kbps
La distancia de la comunicación esta limitada a 6 metros, la performance actual, es mas dependiente de la especificación del cable.
Note que algunos ejemplos de estas interfaces son capaces de mayor performance, debido a avances tecnológicos que habilitan que los circuitos integrados de la interface soporten tasas de bits que exceden los 230 kbps.
En modo síncrono, ambos reciben y trasmiten relojes que son usados para transferir datos ( ambos relojes son manejados por un extremo de la conexión).
Interface Applications
Una de las mas importantes aplicaciones de las interfaces V.24 es para los ubicuos puertos COM y la adaptación de los puertos seriales a los muchos tipos de dispositivos periféricos que pueden ser enlazados a ellos.
Estas implementaciones usan el modo de comunicación asíncrona (ASYNC)
V.24 es también utilizado para interfaces que operan en modo síncrono, por ejemplo el conectar modems sincronos sobre una línea alquilada a un adaptador de comunicaciones síncronas dentro de un sistema de computador
Tipicos protocolos usados sobre interfaces sincronas V.24 son HDLC, X.25, SNA y PPP
DB25
El conector DB25 es utilizado tanto para conexiones sincronas o asincronas. Muchas de las señales definidas dentro del estándar fueron muy poco utilizadas desde su creación, las señales utilizadas en mayor frecuencia por la mayoria de estas aplicaciones están marcadas en negrita, y también como puede verse de la tabla, ellas son un subgrupo de un completo estándar.
DB9
El DB9 es un conector usado para conexiones asíncronas, tales com el puerto COM de la PC. Las señales mas usadas son marcadas en negrita
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