CAPA FISICA MODEMS E INTERFACES

CAPA FISICA
 MODEMS E INTERFACES

En la Capa Física es donde se resuelven todas las incompatibilidades entre los
diferentes equipos y en ella se encuentran todos los dispositivos para interconectar un usuario con otro usuario, sea directamente por un canal o a través de una red. Normalmente la interconexión se efectúa entre computadores o terminales denominados “Equipos Terminales de Datos (ETD)” y los módems o adaptadores de comunicación denominados “Equipos de Terminación del Circuito de Datos (ETCD)”. 

 

 

 Módem (del inglés modem, acrónimo de modulator demodulator; pl. módems)¹ es el dispositivo que convierte las señales digitales en analógicas (modulación) y viceversa (demodulación), permitiendo la comunicación entre computadoras a través de la línea telefónica o del cablemódem. Este aparato sirve para enviar la señal moduladora mediante otra señal llamada portadora.
Se han usado módems desde los años 60, principalmente debido a que la transmisión directa de las señales electrónicas inteligibles, a largas distancias, no es eficiente, por ejemplo, para transmitir señales de audio por el aire, se requerirían antenas de gran tamaño (del orden de cientos de metros) para su correcta recepción. Es habitual encontrar en muchos módems de red conmutada la facilidad de respuesta y marcación automática, que les permiten conectarse cuando reciben una llamada de la RTPC (Red Telefónica Pública Conmutada) y proceder a la marcación de cualquier número previamente grabado por el usuario. Gracias a estas funciones se pueden realizar automáticamente todas las operaciones de establecimiento de la comunicación.

Cómo funciona

El modulador emite una señal denominada portadora. Generalmente, se trata de una simple señal eléctrica sinusoidal de mucha mayor frecuencia que la señal moduladora. La señal moduladora constituye la información que se prepara para una transmisión (un módem prepara la información para ser transmitida, pero no realiza la transmisión). La moduladora modifica alguna característica de la portadora (que es la acción de modular), de manera que se obtiene una señal, que incluye la información de la moduladora. Así el demodulador puede recuperar la señal moduladora original, quitando la portadora. Las características que se pueden modificar de la señal portadora son:

• Amplitud, dando lugar a una modulación de amplitud (AM/ASK).
• Frecuencia, dando lugar a una modulación de frecuencia (FM/FSK).
• Fase, dando lugar a una modulación de fase (PM/PSK)

También es posible una combinación de modulaciones o modulaciones más complejas como la modulación de amplitud en cuadratura.

Módems Asincrónicos (Tipo Arranque-Pare)
El UIT-T ha definido varios tipos de módems asincrónicos en sus Recomendaciones
V.15, V.16, V.20, V.21 y V.23. La modulación utilizada es FSK.
En la Recomendación V.15 se especifica las características de los módems que
incorporan acoplamiento acústico, y en la Recomendación V.16 se da las características de
los módems para la transmisión de señales digitales médicas (electrocardiogramas).
Los módems descritos en V.21 y V.23 transmiten datos en serie FSK, mientras que
los descritos en V.20 se utilizan para transmisión en paralelo empleando dos o tres
frecuencias simultáneamente, tomando cada frecuencia cuatro valores diferentes. Estas 12
frecuencias van desde 920 Hz hasta 1960 Hz.
Módems Sincrónicos
En transmisión sincrónica las señales de entrada y salida consisten en largas
secuencias de símbolos binarios sincronizados mediante un reloj maestro incorporado en el
mismo módem o en el terminal de datos fuente.
Debido a su carácter sincrónico, estos módems necesitan relojes para la sincro-.
nización de la señalización. La sincronización de temporización se logra transmitiendo
previamente secuencias conocidas (“training sequences”) de tal manera que el receptor al
recibirlas sincronice su reloj con el reloj del transmisor y se mantenga en sincronización
durante el intercambio de información. Estas secuencias permiten también desactivar los
supresores de eco y activar los ecualizadores de línea y los circuitos de control automático
de ganancia.
Las características principales de estos módems son las siguientes:
(a) Pueden funcionar en semi o fulldúplex
(b) Modulación DPSK y QDPSK 8-aria; operación en modo sincrónico
(c) Inclusión facultativa de un canal auxiliar de retorno con una velocidad de hasta
75 baudios
(d) Inclusión de un ecualizador ajustable y aleatorización.
La sincronización se efectúa con secuencias conocidas que permiten al ecualizador
ajustar sus coeficientes o “taps” a fin de minimizar el error en la señal recibida.
Modems de Banda Ancha
En el estado actual de la tecnología, sin compresión de datos no es conveniente
exceder con rendimiento y confiabilidad la velocidad de 14400 bps sobre un canal
telefónico tipo 3000. Para velocidades superiores se puede utilizar cables coaxiales, pero a
distancias más largas se necesita por lo menos un canal 5701, 5703 o H.14/M.910.
En su Recomendación V.35, el UIT-T establece las características funcionales para
la transmisión de datos a 48 kbps utilizando los circuitos de banda de grupo de 60-108 kHz
(H.14/M.910), que se puede utilizar para transmitir por canales dedicados a 56 y 64 kbps.
La señal de banda de base en la gama de 60-108 kHz debe estar modulada en VSB con una
frecuencia de portadora de 100 kHz. Dispone también de un canal de servicio con
modulación SSB en la parte inferior de la banda y de una portadora piloto de 104,08 kHz.
En esta recomendación se especifica también las características de línea, de interfaz
(utilizando conductores especificados en la Recomendación V.24) y de aleatorización.
En la Recomendación V.36 se define una familia de módems sincrónicos de banda
ancha aplicables en circuitos dedicados de banda de grupo (M.910), y en canales B de 64
kbps o en canales D de 16 kbps para la transmisión de señalización (los canales B y D son
canales definidos para la Red Digital de Servicios Integrados, ISDN). Estos módems se
pueden aplicar también en multiplexamiento de señales de datos y telegrafía.
Los módems especificados en la Recomendación V.36 pueden operar a frecuencias
de 48, 56, 64 y 72 kbps. A la salida del módem la señal de línea debe corresponder a una
señal SSB con una frecuencia de portadora de 100 kHz ± 2 Hz.
La Recomendación V.37 tiene características similares a la V.36 y se aplica para la
transmisión sincrónica a velocidades de 96, 112, 128, 144 y 172 kbps.

3.2.5. Otros Tipos de Módem
Eliminador de Módem (“Null Modem”)
Muchas veces es necesario interconectar directamente dos ETDs no siendo
necesario ni enlaces de comunicación ni módems. Esto es muy común en el caso de
interconexión directa de un terminal con un computador. Como un ETD está configurado
para trabajar con módems o ETCDs, es necesario que cada ETD crea que está conectado
con un ETCD. Por ejemplo, el conductor de transmisión de un ETD debe estar conectado al
conductor de recepción del otro ETD y viceversa. La forma de efectuar esta interconexión
la veremos más adelante al estudiar las interfaces ETD/ETCD.
Módems de Corta Distancia
Una categoría muy importante son los Módems de Corta Distancia (“Short-Haul
Modems”), utilizados directamente en operaciones locales sobre líneas telefónicas. Estos
módems (que no deberían denominarse así pues no modulan ni demodulan) pueden operar
en banda de base en líneas arrendadas, con velocidades hasta 64 kbps. Como estos
módems no están normalizados, hay poca compatibilidad entre los tipos de diferentes
fabricantes y generalmente se utilizan en pares. Se utilizan mucho en sistemas privados.

 Módems Inteligentes
La emergencia de nuevas técnicas de programación (“software”) ha permitido
agregar una gran cantidad de inteligencia a los módems a fin de permitirles efectuar
funciones que aumentan sus prestaciones y alcanzar velocidades por sobre los 14400 bps.
Si bien se puede agregar inteligencia a un módem para efectuar una gran cantidad de
funciones, la tendencia actual es la de incorporar solamente tres áreas claves que son las
que normalmente se asocian con los denominados “módems inteligentes”: los conjuntos de
comando, el control de error y la compresión de datos.
Conjuntos de Comando
En la década de los 70 una pequeña compañía estadounidense de comunicaciones
denominada BIZCOM, desarrolló el concepto de “inteligencia agregada” en módems
mediante la utilización de códigos que el módem podía reconocer y obedecer. Esta serie de
códigos se denomina “Conjunto de Comandos”.
Muy pronto otros fabricantes de equipos de comunicación comenzaron también a
desarrollar módems con inteligencia agregada, pero desafortunadamente para ellos los
diferentes códigos de comando eran incompatibles entre sí. Debido a la popularidad de la
serie Smartmodems de la Hayes Microcomputer Products, la cual capturó más del 50% del
mercado de los módems inteligentes, el conjunto de comandos de esta firma se constituyó
en un “estándar de facto” de la industria. Fue así como, en los años 80, muchos fabricantes
incorporaron en sus módems el ya denominado “Conjunto de Comandos Hayes”,
resultando en un alto nivel de compatibilidad entre los módems de la serie Hayes
Smartmodems y módems de otros fabricantes. Los módems de la Serie V.32 y siguientes
con todas las prestaciones que se les han agregado están en la categoría de módems
inteligentes y en el mercado se puede conseguir módems compatibles UIT-T y Hayes.
Actualmente muchos fabricantes anuncian sus productos como “Hayes
compatibles”; sin embargo, esta denominación es ambigua porque no indica si un programa
“Hayes compatible” soporta o no todas las características de un módem en particular.
Además, los programas de comunicación anunciados como “Hayes compatibles” pueden no
soportar el conjunto de comandos completo utilizados tanto en los Hayes Smartmodems
como en los módems “Hayes compatibles” de otros fabricantes. Hasta puede darse el caso
de que dos módems “Hayes compatibles” sean incompatibles entre sí. Para asegurar la
compatibilidad, en la práctica es muy común instalar, sobretodo en sistemas privados,
pares de módems de un mismo fabricante.
El conjunto de comandos utilizado en un módem gobierna su capacidad operacional,
permitiendo, por ejemplo, el discado y rediscado automático de números telefónicos, la
selección de parámetros para el intercambio de información entre terminales, y otras
funciones establecidas en el programa de comunicaciones en operación. En general,
un Conjunto de Comandos está especificado mediante tres características: un conjunto
básico de comandos y sus extensiones, los códigos resultantes y los registros de módem.
Los comandos básicos, tales como colocar el módem en línea (descolgar), discar o
rediscar un número, seleccionar una configuración UIT-T o Bell, etc., son comunes en
todos los módems “Hayes compatibles”. Las extensiones de comando, tales como operar un

 INTERFACES
3.3.1. Introducción
Antes de comenzar con la descripción de las diferentes interfaces conviene definir
algunas palabras y conceptos que estaremos utilizando continuamente, aunque algunos
conceptos ya han sido definidos.
PUNTO DE INTERFAZ. Es el límite común en una conexión física entre el ETD y el
ETCD por donde circulan todas las señales en transmisión serie. En la Fig. 3.7
se representa como una línea de puntos entre el ETD y el ETCD.
CIRCUITO DE ENLACE. Los circuitos de enlace son los circuitos de interconexión entre
el ETD y el ETCD para la transferencia de datos binarios, señales de control y
de temporización, y señales analógicas. También se aplica a ambos lados del
equipo intermedio que se pueda insertar entre el ETD y el ETCD. En la Fig.3.7
son los conductores entre el ETD y el ETCD.
GENERADOR o “DRIVER”. Es el transmisor de una señal digital binaria.
RECEPTOR. Es el dispositivo que recibe la señal binaria para su procesamiento.
MARCA. Es el equivalente a un “UNO” lógico positivo.
ESPACIO. Es el equivalente a un “CERO” lógico negativo.
CANAL SIMPLEX. Es un canal de comunicaciones que opera solamente en una dirección.
CANAL SEMIDUPLEX. Es un canal de comunicaciones que es capaz de operar en ambas
direcciones pero no simultáneamente; la dirección de transmisión es reversible.
Las velocidades de transmisión en cualquiera dirección son siempre las mismas.
CANAL FULLDUPLEX. Es un canal de comunicaciones que es capaz de operar en ambas
direcciones simultáneamente. Las velocidades de transmisión en cualquiera
dirección son siempre las mismas
CANAL SINCRONICO. Es un canal de comunicaciones en el cual se transmite
información de temporización entre el ETD y el ETCD.
CANAL ASINCRONICO. Es un canal de comunicaciones en el cual no se transmite
información de temporización entre el ETD y el ETCD
En la Fig. 3.7 se muestra la ubicación de las interfaces y de algunos de los
protocolos de Capa Física que veremos posteriormente.