Módulo III - Representación de datos - DR




Codificación de datos

La información debe ser transformada en señales antes de poder ser transportada por un medio de comunicación. La transformación que hay que realizar sobre la información dependerá del formato original de esta y del formato usado por el hardware de comunicaciones para trasmitir la señal. La codificación significa convertir los datos binarios en una forma que se pueda desplazar a través de un enlace de comunicaciones físico. “Codificar” significa convertir los 1 y los 0 en algo real y físico, tal como:

  • Un pulso eléctrico en un cable
  • Un pulso luminoso en una fibra óptica
  • Un pulso de ondas electromagnéticas en el espacio.

Las combinaciones de los métodos de conversión son las siguientes:

Datos digitales, señales digitales: la forma más sencilla de codificar digitalmente datos digitales es asignar un nivel de tensión al uno binario y otro nivel distinto para el cero. Para mejorar las prestaciones hay que utilizar códigos distintos al anterior, alterando el espectro de la señal y proporcionando capacidad de sincronización. Las técnicas básicas son: 

  • NRZ-L (Nonreturn to Zero-Level): en esta codificación, el nivel de la señal depende del tipo de bit que representa, habitualmente un valor de tensión positiva indica que el bit es un 0 y un valor de tensión negativa indica que el bit es un 1 por tanto el nivel de la señal depende del estado del bit.
  • NRZI (Nonreturn to Zero, invert on ones): los datos se codifican mediante la presencia o ausencia de una transición de la señal al principio del intervalo de duración del bit. Un 1 se codifica mediante la transición (bajo a alto o alto a bajo) al principio del intervalo de señalización, mientras que un cero se representa por la ausencia de transición.
  • Bipolar-AMI: en este esquema un 0 binario se representa por ausencia de señal y 1 binario se representa como un pulso positivo o negativo. Los pulsos correspondientes a los deben tener una polaridad alternante. 
  • Pseudoternario: en este caso, el bit 1 se representa por la ausencia de señal y el 0 mediante pulsos de polaridad alternante. 
  • La codificación Manchester: es un método de codificación eléctrica de una señal binaria en el que en cada tiempo de bit hay una transición entre dos niveles de señal. Siempre hay una transición en mitad del intervalo de duración del bit. Esta transición en la mitad del bit sirve como procedimiento de sincronización, a la vez que sirve para transmitir los datos: una transición de bajo a alto representa un 1 y una transición de alto a bajo representa un 0.
  • En Manchester diferencial: la transición a mitad del intervalo se utiliza tan sólo para proporcionar sincronización. La codificación de un 0 se representa por la presencia de una transición al principio del intervalo del bit, y un 1 se representa mediante la ausencia de una transición al principio del intervalo. 


Las diferentes técnicas básicas explicadas anteriormente


Datos digitales, señales analógicas: los módem convierten los datos digitales en señales analógicas de tal manera que se puedan transmitir a través de líneas analógicas. En todas las técnicas básicas, para representar los datos digitales, se modifican uno o más parámetros característicos de la señal portadora. Una portadora no es otra cosa que una onda sinusoidal caracterizada por su amplitud (A), frecuencia (f) y fase (p): F(t)= A cos (2ft +p). Las técnicas básicas son:

  • Modulación por desplazamiento de amplitud: en inglés Amplitude-Shift Keying (ASK), es usada comúnmente para transmitir datos digitales sobre la fibra óptica. Para los transmisores LED, el valor binario 1 es representado por un pulso corto de luz y el valor binario 0 por la ausencia de luz. Los transmisores de láser normalmente tienen una corriente "de tendencia" fija que hace que el dispositivo emita un nivel bajo de luz. Este nivel bajo representa el valor 0, mientras una onda luminosa de amplitud más alta representa el valor binario 1.
  • Modulación por desplazamiento de frecuencia o FSK (Frequency Shift Keying): es una técnica de transmisión digital de información binaria (ceros y unos) utilizando dos frecuencias diferentes. La señal moduladora solo varía entre dos valores de tensión discretos formando un tren de pulsos donde un cero representa un "1" o "marca" y el otro representa el "0" o "espacio".
  • Modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase Shift Keying): es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos.



Datos analógicos, señales digitales: los datos analógicos, como por ejemplo la voz y el vídeo, frecuentemente, se digitalizan para ser transmitidos en sistemas digitales. La técnica más sencilla es la modulación por impulsos codificados (PCM), Una trama o stream PCM es una representación digital de una señal analógica en donde la magnitud de la onda analógica es tomada en intervalos uniformes (muestras), cada muestra puede tomar un conjunto finito de valores, los cuales se encuentran codificados. El proceso de convertir una señal analógica en digital se lleva en 3 pasos:

  • Muestreo: tomamos muestras de la señal cada cierto tiempo de forma periódica. Cuantas más muestras tomemos por segundo mayor calidad en sonido digital obtendremos.
  • Cuantización: cada muestra debe evaluarse dentro de una escala. Cuanto más valores tenga dicha escala, más calidad tendrán las muestras digitalizadas.
  • Codificación: El último paso es representar cada muestra en un bloque de bits. En el caso del CD, cada muestra está representada con 16 bits.



Datos analógicos, señales analógicas: los datos analógicos se modulan mediante una portadora para generar una señal analógica en una banda de frecuencias diferente, la cual se puede utilizar en un sistema de transmisión analógico. Las técnicas básicas son:

  • Modulación de amplitud (AM):  es una técnica utilizada en la comunicación electrónica, más comúnmente para la transmisión de información a través de una onda portadora de radio. La modulación en amplitud (AM) funciona mediante la variación de la amplitud de la señal transmitida en relación con la información que se envía.
  • Frecuencia modulada (FM): es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia. En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora.
  • Modulación de fase (PM):  se caracteriza porque la fase de la onda portadora varía en forma directamente proporcional de acuerdo con la señal modulante. La modulación de fase no suele ser muy utilizada porque se requieren equipos de recepción más complejos que los de frecuencia modulada.

Tipos de transmisión

Una transmisión dada en un canal de comunicaciones entre dos equipos puede ocurrir de diferentes maneras. La transmisión está caracterizada por la dirección de los intercambios, el modo de transmisión (el número de bits enviados simultáneamente) y la sincronización entre el transmisor y el receptor. Tipos de transmisión: 

Transmisión serie: los datos se envían poco a poco de un ordenador a otro de forma bidireccional. Cada bit tiene su frecuencia de pulso de reloj. Ocho bits se transfieren a la vez con un bit de arranque y otro de parada (normalmente conocido como bit de paridad), es decir, 0 y 1 respectivamente. Para la transmisión de datos a una distancia mayor, se utilizan cables de datos. Consiste en un cable de 9 clavijas en forma de D que conecta los datos en serie.


Transmisión paralela: varios bits se envían simultáneamente con un solo pulso de reloj. Es una manera rápida de transmitir ya que utiliza muchas líneas de entrada/salida para transferir los datos. La transmisión paralela utiliza un puerto de 25 pines que tiene 17 líneas de señal y 8 líneas de tierra. Las 17 líneas de señal se dividen a su vez en: 4 líneas que inician la comunicación, 5 líneas de estado utilizadas para comunicar y notificar errores y 8 líneas para transferir datos.


Transmisión sincrónica y asincrónica

La transmisión sincrónica: consiste en el envío de datos a través de un conjunto de caracteres que configura un grupo de información comenzando con un conjunto de bits Dicha transmisión se realiza con un ritmo que se genera centralizadamente en la red y es el mismo para el emisor como para el receptor. La información se transmite entre dos grupos, denominados delimitadores (8 bits). 


La transmisión asincrónica: es aquella que se transmite o se recibe un carácter, bit por bit añadiéndole bits de inicio, y bits que indican el  término de un paquete de datos, para separar así los paquetes que se van enviando, recibiendo para sincronizar el receptor con el transmisor. El bit de inicio le indica al dispositivo receptor que sigue un carácter de datos; similarmente el bit de término indica que el carácter o paquete ha sido completado.


Configuración en línea

Definimos vías de comunicación, como las vías a través de las cuales los circuitos de datos pueden intercambiar información. Cuando se interconectan dos o más equipos de comunicación a través de las líneas de comunicación se construye una red de comunicación. Las redes son sensibles a su topología, es decir, a la forma de conectarse las líneas de datos.

Líneas punto a punto: cuando existe una línea física que los une. Ningún otro equipo puede solicitar servicios de transmisión a esta línea. Un ejemplo sería un ordenador central que se conecta a sus terminales, cada terminal utiliza su propia línea independiente.


Líneas multipunto: Tienen una topología en forma de red troncal constituida por un bus de comunicaciones común a todos los equipos que se conectan a la red


Resumen de la transmisión serial:



Interfaces

En informática, se emplea el vocablo interfaz para referirse a la dinámica física y lógica de interconexión entre dos aparatos o sistemas independientes, o bien entre un sistema informático y su usuario humano. Las interfaces sirven para normar y facilitar el intercambio de información. Pueden ser de distintos tipos, dependiendo del ámbito específico en que tengan lugar y de las estrategias que empleen para llevar a cabo su cometido. Tipos de interface: 

La interfaz gráfica de usuario: conocida también como GUI (del inglés graphical user interface), es un programa informático que actúa de interfaz de usuario, utilizando un conjunto de imágenes y objetos gráficos para representar la información y acciones disponibles en la interfaz. Su principal uso consiste en proporcionar un entorno visual sencillo para permitir la comunicación con el sistema operativo de una máquina o computador.



La interfaz de línea de comandos: (en inglés, command-line interface, CLI) es un tipo de interfaz de usuario de computadora que permite a los usuarios dar instrucciones a algún programa informático o al sistema operativo por medio de una línea de texto simple.



Interfaces mediante hardware: se refieren únicamente a los componentes físicos y electrónicos del sistema que permiten al usuario introducir y extraer información al sistema. Tal es el caso de teclados, ratones (mouse), pantallas táctiles y/o visualizadores, etc.


Módems

El módem es un dispositivo que se utiliza para comunicarse con una red de computadoras. El mismo fue desarrollado hace varias décadas pero fue en los últimos años en donde su uso se ha popularizado tanto que hace posible encontrarlo en cualquier casa con una computadora. El módem básicamente permite la conversión de las señales analógicas en digitales y viceversa, permitiendo que exista una integración en la manera en la que las computadoras procesan la información y la manera en la que esta se transite por as distintos cables que sirven para formar las redes. Puede decirse que hoy su utilidad se torna invaluable por el acceso a la enorme cantidad de información que posibilita gracias a internet. La razón de ser de un módem es la de integrar tecnologías de distintos tipos de orígenes para lograr una comunicación.




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