Comunicación de datos

La comunicación de datos es la transferencia de datos a través de un canal de comunicación punto a punto o punto a multipunto . La comunicación de datos comprende la transmisión y la recepción de datos y se puede clasificar en transmisión analógica y comunicaciones digitales . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

La comunicación analógica de datos transmite información de voz, datos, imágenes, señales o vídeo mediante una señal continua que varía en amplitud, fase u otra propiedad. En la transmisión analógica de banda base , los mensajes se representan mediante una secuencia de pulsos a través de un código de línea ; en la transmisión analógica de banda de paso , se comunican mediante un conjunto limitado de formas de onda que varían continuamente, utilizando un método de modulación digital . La modulación y demodulación de banda de paso se realizan mediante equipos de módem .

La transmisión y recepción digital consisten en la transferencia de una señal analógica digitalizada o de un flujo de bits digital nativo . ^{[ 1 ]} La transmisión digital en banda base se considera que comprende parte de una señal digital , mientras que la transmisión en banda de paso de datos digitales también puede considerarse, o alternativamente, una forma de conversión digital a analógica .

Los canales de comunicación de datos incluyen cables de cobre , fibras ópticas , comunicación inalámbrica mediante espectro radioeléctrico , medios de almacenamiento y buses de computadora . Los datos se representan como una señal electromagnética , como un voltaje eléctrico , una onda de radio , una microondas o una señal infrarroja .

La transmisión digital o de datos pertenece tradicionalmente a las telecomunicaciones y la ingeniería eléctrica . Los principios básicos de la transmisión de datos también pueden abordarse dentro del tema de comunicaciones de datos en informática o ingeniería informática , que incluye aplicaciones de redes informáticas y protocolos de comunicación , como el enrutamiento, la conmutación y la comunicación entre procesos . Si bien el Protocolo de Control de Transmisión (TCP) implica la transmisión, TCP y otros protocolos de la capa de transporte se tratan en redes informáticas, pero no se abordan en los libros de texto ni en los cursos sobre transmisión de datos.

En la mayoría de los libros de texto, el término transmisión analógica se refiere únicamente a la transmisión de una señal de mensaje analógica (sin digitalización) mediante 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 analógicas sobre analógicas, como la modulación por ancho de pulso. En algunos libros dentro de la tradición de redes informáticas, la transmisión analógica también se refiere a la transmisión de flujos de bits en banda de paso utilizando métodos de modulación digital como FSK , PSK y ASK . ^{[ 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 suelen tratar las siguientes capas y temas del protocolo del modelo OSI :

• Capa 1, la capa física :
  • Codificación de canal incluida
    • Esquemas de modulación digital
    • Esquemas de codificación de líneas
    • Códigos de corrección de errores hacia adelante (FEC)
  • Sincronización de bits
  • Multiplexación
  • Igualdad
  • Modelos de canal
• Capa 2, la capa de enlace de datos :
  • Esquemas de acceso al canal , control de acceso al medio (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 de fuentes (digitalización y compresión de datos) y teoría de la información.
  • Criptografía (puede ocurrir en cualquier capa)

También es común abordar el diseño de capas cruzadas de esas tres capas. ^{[ 7 ]}

Los datos (principalmente, aunque no exclusivamente, informativos ) se han transmitido por medios no electrónicos (por ejemplo , ópticos , acústicos , mecánicos ) desde los inicios de la comunicación . Los datos de señales analógicas se transmiten electrónicamente desde la invención 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), ambos basados ​​en señales digitales . El trabajo teórico fundamental sobre transmisión de datos y teoría de la información realizado por Harry Nyquist , Ralph Hartley , Claude Shannon y otros a principios del siglo XX se concibió teniendo en cuenta estas aplicaciones.

A principios de la década de 1960, Paul Baran inventó la conmutación de bloques de mensajes adaptativa distribuida para la comunicación digital de mensajes de voz utilizando conmutadores que eran electrónica 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 incluía enrutadores con conmutadores de software y protocolos de comunicación, ni la idea de que los usuarios, en lugar de la propia red, proporcionarían la confiabilidad . ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} Ambas fueron contribuciones seminales 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 la comunicación con equipos periféricos a través de puertos paralelos y puertos serie como RS-232 (1969), FireWire (1995) y USB (1996). Los principios de la transmisión de datos también se utilizan en medios de almacenamiento para la detección y corrección de errores desde 1951. El primer método práctico para superar el problema de la recepción precisa de datos por parte del receptor utilizando 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 informáticas como módems (1940), adaptadores de red de área local (LAN) (1964), repetidores , concentradores de repetidores , enlaces de microondas , puntos de acceso de red inalámbrica (1997), etc.

En las redes telefónicas, la comunicación digital se utiliza para transferir muchas llamadas telefónicas a través del mismo cable de cobre o fibra óptica mediante modulación por impulsos codificados (PCM) en combinación con multiplexación por división de tiempo (TDM) (1962). Las centrales telefónicas se han digitalizado y controlado por software, lo que facilita muchos servicios de valor añadido. 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) estuvo disponible a finales de la década de 1980. Desde finales 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 de paquetes, como la telefonía IP y la IPTV .

La transmisión digital de señales analógicas permite una mayor capacidad de procesamiento . Esta capacidad posibilita la detección y corrección de errores causados ​​por procesos aleatorios. Además, las señales digitales pueden muestrearse en lugar de monitorizarse continuamente. La multiplexación de múltiples señales digitales es mucho más sencilla que la de señales analógicas. Gracias a todas estas ventajas, a la enorme demanda de transmisión de datos informáticos y a la capacidad de las comunicaciones digitales para hacerlo, así como a los recientes avances en canales de comunicación de banda ancha y electrónica de estado sólido que han permitido a los ingenieros aprovechar plenamente estas ventajas, las comunicaciones digitales han experimentado un rápido crecimiento.

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

La transmisión de datos, transmisión digital o comunicaciones digitales consiste en la transferencia de datos a través de un canal de comunicación punto a punto o punto a multipunto. Algunos ejemplos de estos canales son los cables de cobre, las fibras ópticas, los canales de comunicación inalámbrica, los medios de almacenamiento y los buses de computadora. Los datos se representan como una señal electromagnética , como un voltaje eléctrico, una onda de radio, una microondas o luz infrarroja.

Mientras que la transmisión analógica consiste en la transferencia de una señal analógica de variación continua a través de un canal analógico, la comunicación digital consiste en la transferencia de mensajes discretos a través de un canal digital o analógico. Los mensajes se representan mediante una secuencia de pulsos a través de un código de línea (transmisión en banda base) o mediante un conjunto limitado de formas de onda de variación continua (transmisión en banda de paso), utilizando un método de modulación digital. La modulación en banda de paso y la demodulación correspondiente (también conocida como detección) se llevan a cabo mediante un módem. Según la definición más común de 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 en banda de paso de datos digitales como una forma de conversión digital-analógica.

Los datos transmitidos pueden ser mensajes digitales originados por una fuente de datos, como una computadora o un teclado. También pueden ser señales analógicas, como una llamada telefónica o una señal de video, digitalizadas en un flujo de bits, por ejemplo, mediante modulación por impulsos codificados (PCM) o esquemas de codificación de fuente más avanzados (conversión analógica-digital y compresión de datos). Esta codificación y decodificación se realiza mediante equipos de códec.

En telecomunicaciones, la transmisión en serie consiste en la transmisión secuencial de elementos de señal que representan un carácter u otra entidad de datos . Las transmisiones digitales en serie envían bits de forma secuencial a través de un único cable, frecuencia o trayecto óptico. Al requerir menos procesamiento de señal y presentar menos probabilidades de error que la transmisión en paralelo, la velocidad de transferencia de cada trayecto individual puede ser mayor. Esto permite su uso a distancias mayores, y facilita el envío de un dígito de control o un bit de paridad junto con los datos.

La transmisión paralela consiste en la transmisión simultánea de elementos de señal relacionados a través de dos o más rutas independientes. Se utilizan múltiples cables eléctricos que pueden transmitir varios bits simultáneamente, lo que permite velocidades de transferencia de datos superiores a las que se pueden lograr con la transmisión en serie. Este método se utiliza habitualmente de forma interna en el ordenador, por ejemplo, en los buses internos, y a veces de forma externa para dispositivos como las impresoras. La desviación temporal puede ser un problema importante en estos sistemas, ya que los cables en la transmisión de datos paralela inevitablemente tienen propiedades ligeramente diferentes, por lo que algunos bits pueden llegar antes que otros, lo que puede corromper el mensaje. Este problema tiende a agravarse con la distancia, lo que hace que la transmisión de datos paralela sea menos fiable a largas distancias.

Algunos tipos de canales de comunicación incluyen:

• Circuito de transmisión de datos
• Dúplex completo
• Semidúplex
• Simplex
• Disparo múltiple :
  • Red de autobuses
  • Red de malla
  • Red en anillo
  • Star Network
  • Red inalámbrica
• De punto a punto

La comunicación serial asíncrona utiliza bits de inicio y parada 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 síncrona sincroniza las velocidades de transmisión tanto en el receptor como en el emisor mediante señales de reloj . El reloj puede ser una señal independiente o estar integrado en los datos . Posteriormente, se envía un flujo continuo de datos entre los dos nodos. Al no existir bits de inicio ni de parada, la tasa 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)