Teleinformática
La palabra Teleinformática está constituida por la contracción de las palabras telecomunicaciones e informática. En ella se reúnen los aspectos técnicos de ambas especialidades.
Se puede definir como "la ciencia que estudia el conjunto de técnicas que es necesario usar para poder transmitir datos dentro de un sistema informático entre puntos de él situados en lugares remotos o usando redes de telecomunicaciones".
Lo que se pretende conseguir con la teleinformática es lograr que un ordenador pueda dialogar con equipos distribuidos geográficamente distantes, reconociendo las características esenciales de la información como si la conexión fuese local, usando redes de telecomunicaciones.
Transmisión de datos
Se entiende por transmisión de datos al movimiento de información codificada, de un punto a uno más nodos, mediante señales eléctricas, ópticas o electromagnéticas.
Este requerimiento, originado en las organizaciones gubernamentales, industriales, comerciales, bancarias, militares, etc., nació por la necesidad de poner a disposición de ellas en un punto remoto, la capacidad de proceso de un ordenador, ubicado en un lugar que podemos llamar central. Este nodo puede estar dentro de la propia organización, próximo o alejado del ordenador central.
La diferencia reside en la distancia y la geografía del problema a considerar, pues en función de estos parámetros, puede ser necesario o no el uso de redes de comunicaciones.
Se puede hablar así de dos formas de transmisión de datos:
- Local:
La propia organización construye las líneas de comunicaciones necesarias y, por lo tanto, los problemas técnicos cuando las distancias son pequeñas resultan mínimos y no requieren consideraciones especiales. Es el caso simple de un ordenador central o un miniordenador, que tiene conectadas, dentro de un edificio o en una superficie geográfica reducida, una serie de terminales. Generalmente, las comunicaciones físicas entre diversos equipamientos se resuelven mediante cables coaxiales. Se trabaja con velocidades mayores y por tanto las interfaces eléctricas como los protocolos de comunicación son provistos por el fabricante del hardware.
- Remota:
Se necesitan líneas de telecomunicaciones para que sea efectiva, por lo que hay que tener en cuenta una serie de técnicas especiales:
FUNDAMENTOS DE
La teleinformática, si bien forma un cuerpo de doctrina independiente, necesita de una envoltura técnica que se encuadra en la ingenieria y en la fisica electronica y en toda una serie de conocimientos específicos de otras áreas. Estos conocimientos se conocen como fundamentos de la teleinformática.
A continuación se expondrá los fundamentos a través de las distintas redes de telecomunicación, tanto a un nivel de descripcion general de las mismas como de sus elementos integrantes.
Las redes telegráficas.
Las redes de telecomunicación actuales son el fruto de una continua evolución propiciada por el avance en el campo de la ciencia y de la tecnologia. Buena prueba de ello lo constituye el telégrafo. Surge en Norteamérica al mismo tiempo que el ferrocarril, en sus primeros momentos se utilizó de manera creciente para hacer llegar las noticias a los periódicos en el tiempo mas breve posible, y con finas de comunicación general, después. Marco un gran hilo tecnológico en el campo de las comunicaciones al permitir la comunicación directa entre Europa y America en 1858.
En los primeros equipos se usaba el código Morse. En la actualidad se utilizan equipos similares a las maquinas de escribir, llamados teletipos, que permiten la comunicación directa usando el lenguaje natural, llamándose telex. El telex, posterior a la red telefónica, se origina alrededor de la segunda guerra mundial y es un evolucionadisimo sistema telegráfico con una ventaja sobre la red telefónica: deja constancia escrita del mensaje.
La red telegráfica, conocida en la actualidad como red telex, permite la comunicación entre equipos mecánicos o informáticos - generalmente teleimpresores -. Es una red de amplia extensión mundial que puede ser considerada como la precursora de las redes de transmisión de datos actuales.
La transmisión de los datos en la red telex se realiza a velocidad muy pequeña, exactamente 50 Baudios. La información está codificada según el código CCITT número 2, de 5 Bits, usando un procedimiento asíncronico de arranque-parada que se conoce normalmente como procedimiento start-stop.
La red telex posee tres modos de funcionamiento, estos se pueden seleccionar a voluntad de los interlocutores, o de los proveedores del servicio. El primero de ellos es el modo dialogo. En modo diálogo la información que se va introduciendo en el terminal télex emisor va apareciendo simultáneamente en el terminal télex receptor. Cuando hacemos referencia a la palabra "simultáneamente" en la frase anterior, se refiere a que la información va apareciendo en el terminal télex receptor a medida que va llegando al mismo, con el consiguiente retraso originado al viajar dicha información a través de la red. Normalmente se transmiten unos ocho caracteres por segundo. El segundo modo de funcionamiento de la red télex es el modo transmisión automática de un mensaje grabado. Este consiste en almacenar en el terminal télex emisor el mensaje que se desea transmitir y, mediante los medios oportunos, enviarlo al terminal télex receptor en un tiempo diferido. Las técnicas de grabación varían con la naturaleza del terminal télex usado. Básicamente consiste en un papel perforado, si el terminal es de tipo mecánico, o en una grabación en soporte magnético, en caso de que se trate de un terminal informático. Finalmente, el último modo de funcionamiento de un terminal télex es el modo de recepción automática de un mensaje. En este modo se deja el terminal conectado a la red, y mediante una orden de arranque que proporciona la propia red se pone automáticamente en funcionamiento, deteniéndose al finalizar el mensaje. La ventaja que presenta esta modalidad es la de no necesitar un operador que maneje el terminal télex. El almacenamiento del mensaje se realiza bien en cinta perforada, bien en cualquier soporte magnético apto, dependiendo del tipo de terminal télex que se utilice.
La red télex es una red conmutada y jerárquica. Al igual que en la red telefónica, se van sustituyendo las tecnologías mecánicas iniciales por modernas tecnologías electrónicas que mejoran la calidad del servicio. En los últimos tiempos los terminales télex de propósito especifico están siendo sustituidos por computadoras personales que emulan el funcionamiento de un terminal télex clásico mediante el sofware adecuado.
Las redes telefónicas.
En 1876, tan sólo treinta años después de que se instalara la primera línea telegráfica entre Washington y Baltimore, el padre del teléfono Alexander G. Bell patentaba su invento. Inicialmente el teléfono – que permitía la comunicación bidireccional de la voz entre lugares situados a poca distancia-, se desarrolló como medio de comunicación en áreas urbanas, puesto que tan solo podía cubrir cortas distancias. Avances técnicos posteriores permitieron aumentar la distancia y hacer posible una comunicación selectiva.
De la red telefónica se pueden destacar tres elementos fundamentales, el primero de ellos es el que tiene contacto directo con el usuario, el aparato telefónico, al que se denominara terminal telefónico. Puesto que la red telefónica pretende la comunicación bidireccional y selectiva por medio de la voz, resulta evidente la necesidad de disponer de algún medio técnico que permita la selectividad de la comunicación. Las centrales de conmutación son los elementos funcionales de la red telefónica que permiten la selectividad de las llamadas telefónicas. Finalmente, el tercer elemento indispensable de cualquier red telefónica es la propia red telefónica, constituida por la infraestructura de transmisión.
- El terminal Telefónico es el encargado de proporcionar la interfaz adecuado con los aparatos fonador y auditivo para lograr la transmisión de información vocal entre usuarios distantes. Para realizar su misión dispone –en la parte de recepción de voz -, de un dispositivo encargado de la transformación en electricidad de las ondas sonoras llamado micrófono. Del lado emisor, el encargado de realizar la función inversa es el auricular. Las tecnologías que se emplearon en la realización practica de los terminales telefónicos fueron un reflejo de los avances en el campo de la electronica, pasando desde los primeros aparatos basándose en tecnología de carbón hasta los modernos terminales telefónicos piezoeléctricos.
- Las centrales de conmutación son las encargadas de proporcionar la selectividad necesaria en una llamada telefónica automática. Mediante ésta el usuario del servicio logra entablar una conversación con la persona que desea. Sin embargo, el procedimiento que permite que el destinatario, al descolgar su terminal telefónico, pueda intercambiar información con el que origina la llamada es necesario la concurrencia de dos funciones, como son la señalización y la transmisión. La señalización es el conjunto de informaciones elaboradas por el usuario emisor de la red telefónica de una parte, y por los elementos integrantes de la propia red por otra, que hacen posible mediante su análisis e interpretación que la central de conmutación ponga en contacto físico al usuario emisor con el receptor.
- La señalización permite además otra serie de cosas, como la identificación del servicio del destino y la tarificación de la llamada y de los servicios en ella involucrados.
En las Centrales de conmutación telefónica se realizan otra serie de funciones que nos son esenciales en la comunicación telefónica, pero que si lo son para el funcionamiento de la red. Así, por ejemplo, en una central de conmutación se realizan funciones de chequeo periódico de la red y de sus distintos elementos integrantes; tareas que tienen como finalidad la verificación del estado de la red y la toma de datos que permiten la elaboración de estadisticas sobre trafico cursado, averías ocurridas o distribuciones de servicios ofrecidos.
Las técnicas de conmutación utilizadas en las centrales telefónicas han sufrido una profunda evolución, paralela a la de la tecnología electrónica. Así, desde los primeros conmutadores mecánicos se ha pasado a los actuales sistemas electrónicos de conmutación, que permiten, además toda una serie de operaciones extras como son el encaminamiento alternativo de las llamadas (enviar una llamada a través de una ruta u otra dependiendo de las condiciones de las líneas, del trafico, etc.), tarificación detallada, etc.
Para completar el proceso de la comunicación son necesarios los canales de comunicación. Estos son los que permiten que las señales que representan la voz humana puedan viajar a través de la red telefónica desde el emisor hasta el receptor. Básicamente, están constituidos por equipos moduladores-demoduladores, por conductores eléctricos y por equipos amplificadores que detectan y amplifican las señales telefonicas, para vencer así las perdidas que se producen en los medios de transmisión.
La red Telefónica propiamente dicha es el conjunto de líneas telefónicas que, dispuestas según criterios de optimización de las mismas, hacen posible el trasiego de información entre el usuario emisor y el usuario receptor.
Equipos Terminal de Datos (DTE) : Un terminal puede definirse, en sentido amplio como aquel equipo que, unido a la línea mediante los interfaces adecuados, permite la entrada y salida desde hacia otro dispositivo de características similares utilizando para ello los medios de protocolo de comunicación adecuado.
Equipos de Circuitos de Datos (DCE) : Es un dispositivo cuya función es adaptar la señal que viene del DTE a el medio de transmisión. Por ejemplo: un equipo Módem.
Multiplexores: Son dispositivos que logran transmitir varios canales en un solo medio de transmisión reuniendo varias señales a baja velocidad y transmitiéndolas posteriormente a todas a través de un canal de alta velocidad. Pudiendo ser estos analógicos (FDM) o digitales (TDM).
Equipos Terminales de Línea (ETL) : Estos pueden ser ópticos o eléctricos y su función es la de adaptar las señales al medio de transmisión a ser utilizados. Siendo estos generalmente fibras ópticas (etlo), cables coaxiales, pares simétricos (ETL).
Equipos de Radio: son equipos terminales de líneas cuya función de adaptar las señales eléctricas al medio de transmisión utilizados por estos, es decir la atmósfera, pudiendo ser tanto analógicos como digitales. Además se subdividen en enlaces terrestres y satelitales.
La estructura de una red telefónica ha de basarse en aquella disposición de sus elementos integrantes que la hacen óptima de cara a la gestión del trafico para el que se calcule. Para la consecución de esos objetivos se usan fundamentalmente dos conceptos: jerarquía en las redes y red complementaria. La necesidad de una jerarquía en la red aparece inmediatamente si se piensa interconectar plenamente a un numero alto de usuarios. Para conectar a un numero pequeño de usuarios se utilizan las centrales de conmutación. Pero las centrales de conmutación poseen un límite máximo de usuarios a los que pueden dar servicio. Superado éste numero, se hace necesario el concurso de más centrales de conmutación. Cuando el número de centrales de conmutación de mayor entidad – de mayor nivel jerárquico – que gobierne las comunicaciones entre dos centrales de conmutación de categoría – nivel jerárquico – inferior.
En una red jerárquica cada central inferior depende de una y solo una central de categoría jerárquica superior, con lo que se asegura que siempre será posible un camino físico – ruta final – entre los usuarios del servicio.
El concepto de red complementaria surge para resolver ciertas situaciones que en red jerárquica tienen un tratamiento no óptimo. Las redes complementarias solucionan dos problemas típicos de las redes telefónicas jerarquizadas: la unión de centrales que poseen el mismo nivel de jerarquía en la red y la unión directa de centrales con distinta jerarquía dentro de la red.
Aplicaciones teleinformáticas de las redes telefónicas.
Las redes teleinformáticas se diseñaron para cursar tráfico telefónico. El trafico telefónico esta constituido por una serie de señales eléctricas que mediante un proceso de codificacion-decodificacion permiten la transmisión de información entre emisor y receptor. La naturaleza de estas señales es analógica, con ello se indica que varían de manera continuada en el tiempo.
El rápido desarrollo de la informática, y por tanto, de la necesidad de interconexión de computadoras, motivó el diseño de redes que soportaran él trafico de datos. Sin embargo la necesidad de interconexión entre equipos informáticos creció a mucha mayor velocidad que las redes de datos. La solución a este desequilibrio se implemento en base al uso de la red telefónica para transmitir datos.
Para lograr que una transmisión de datos, en la que la información es de caracter digital, pueda realizarse a través de las líneas y las redes telefónicas analógicas se emplean los llamados módems.
La palabra módem procede del apocope de las palabras inglesas Modulador – DEModulador y expresa, abreviadamente, la esencia del equipo que básicamente realiza una conversión analogica-digital, en el extremo receptor y la inversa en el extremo emisor.
La red telefónica conmutada sigue siendo una alternativa valida a las redes de datos. Son varias las razones que pueden inclinar a un usuario a utilizar la red telefónica para el envío de datos, tal vez las más frecuentes sean las de tipo económico. Si el volumen de datos a intercambiar no es elevado, o si la frecuencia con la que ha de realizarse el intercambio no es alta, resulta más rentable utilizar la red telefónica que una red datos. También otro factor decisivo a la hora de usar la red telefónica conmutada para comunicaciones de datos es su gran extensión geográfica, dado que llega a todos los núcleos de una población de un país. Estas características la convierten en idónea para transmisiones de datos no demasiado exigentes en cuanto a velocidad y volumen, o en la red de acceso ideal a las redes de datos que no poseen puntos de acceso en las inmediaciones geográficas. Por otra parte, no debe olvidarse la creciente necesidad que poseen los usuarios de computadoras personales de conectarse a otros sistemas con mayores prestaciones que los equipos personales, como son centros de cálculos, base de datos, sistemas de información especifica, etc.
Elementos Integrantes de las Redes teleinformáticas.
Concluyendo con el punto anterior y para entrar de lleno en los elementos que integran la red teleinformática, podemos definir formalmente que una red teleinformática es un conjunto de líneas de transmisión y nodos de conmutación a través de los cuales circulan datos que configuran información, que son depositados en la misma mediante un terminal llamado emisor y que, mediante el concurso de los medios de transmisión, señalización y conmutación adecuados, es entregada a otro terminal, llamado terminal de destino.
Las redes teleinformática poseen unos elementos característicos y esenciales para su función, si bien cada red concreta puede disponer de elementos distintivos.
El primer elemento integrante de una red de datos es el terminal. Los terminales de las redes de datos suelen ser computadoras por lo que resulta bastante frecuente referirse a los terminales de las redes de datos tan solo como computadoras. Los terminales son los que tienen la misión de depositar y recoger información en la red según unos modos determinados de funcionamiento.
Para cumplir su misión los terminales necesitan del siguiente componente de una red de datos: los medios de transmisión. Estos son los encargados del trasporte de la información entre origen y destino.
De nada serviría disponer de terminales conectados a los medios de transmisión correspondientes, si dichos medios no se integraran en una estructura que pudiese encaminar la información de origen a destino. Los elementos de la red son los que proporcionan los servicios a los usuarios de la misma acceden a través de sus terminales.
Lo dicho hasta ahora hace relación a las necesidades del hardware que se necesitan en una red de transmisión de datos. También son necesarios recursos software para la consecución del fin. Básicamente los recursos software que se necesitan en una red de transmisión de datos se aúnan en los protocolos de comunicaciones, los cuales constituyen las bases "dialécticas" sobre las cuales se realizan las comunicaciones de datos entre los diferentes equipos que pueden estar conectados a la red.
CONMUTACION EN TRANSMISION DE DATOS
En las redes de transmisión de datos se integran como elementos fundamentales los equipos de conmutación existentes. Las técnicas de conmutación que suelen utilizarse en las redes de transmisión de datos son básicamente tres: Conmutación de Circuitos , Conmutación de Mensajes y Conmutación de Paquetes.
Conmutación de Circuitos.
Esta técnica permite que el terminal emisor se una físicamente al terminal receptor mediante un circuito único y especifico que solo pertenece a esa unión. El circuito se establece completamente antes del inicio de la comunicación y queda libre cuando uno de los terminales involucrados en la comunicación la da por finalizada.
El principal inconveniente de la conmutación de circuitos es la escasa rentabilidad que se obtiene de los circuitos en el caso de que en el proceso de intercambio de información entre los terminales se introduzcan pausas de transmisión motivadas por cualquier circunstancia como, por ejemplo, la consulta a una base de datos o la ejecución en interactivo de cualquier programa o utilidad. Para mejorar la rentabilidad de las líneas se multiplexa mas de una comunicación por línea. La multiplexación es el procedimiento por le cual un circuito transporta mas de una señal, cada una en una localización individualizada que constituye su canal. El sistema desmultiplexor es le que permite distinguir las diferentes señales originales.
Conmutación de Mensajes.
El mensaje es una unidad lógica de datos de usuario, de datos de control o de ambos que el terminal emisor envía al receptor.
El mensaje consta de los siguientes elementos llamados campos:
- Datos del usuario. Depositados por el interesado.
- Caracteres SYN. (Caracteres de Sincronía).
- Campos de dirección. Indican el destinatario de la información.
- Caracteres de control de comunicación.
- Caracteres de control de errores.
Además de los campos citados, el mensaje puede contener una cabecera que ayuda a la identificación de sus parámetros ( dirección de destino, enviante, canal a usar, etc.).
La conmutación de mensajes se basa en el envío de mensaje que el terminal emisor desea transmitir al terminal receptor aun nodo o centro de conmutación en el que el mensaje es almacenado y posteriormente enviado al terminal receptor o a otro nodo de conmutación intermedio, si es necesario. Este tipo de conmutación siempre conlleva el almacenamiento y posterior envío del mensaje lo que origina que sea imposible transmitir el mensaje al nodo siguiente hasta la completa recepción del mismo en el nodo precedente.
El tipo de funcionamiento hace necesaria las existencias de memorias de masas intermedias en los nodos de conmutación para almacenar la información hasta que ésta sea transferida al siguiente nodo. Así mismo se incorpora los medios necesarios para la detección de mensajes erróneos y para solicitar la repetición de los mismos al nodo precedente.
A los mensajes se les une en origen una cabecera que indica el destino de, los mismos para que puedan ser correctamente entregados. Los nodos son computadoras encargadas del almacenamiento y posterior retransmisión de los mensajes hacia su destino, con lo que esta técnica resulta atractiva en determinadas condiciones.
La conmutación de mensajes presenta como ventaja relevante la posibilidad de poder transmitir un mismo mensaje a todos los nodos de la red, lo que resulta muy beneficioso en ciertas condiciones.
Conmutación de Paquetes.
La conmutación de paquetes surge intentando optimizar la utilización de la capacidad de las líneas de transmisión existentes. Para ello seria necesario disponer de un método de conmutación que proporcionara la capacidad de transmisión en tiempo real de la conmutación de circuitos y la capacidad de direccionamineto de la conmutación de mensajes.
Esta se basa en la división de la información que entrega a la red el usuario emisor en paquetes del mismo tamaño que generalmente oscila entre mil y dos mil bits.
Los paquetes poseen una estructura tipificada y, dependiendo del uso que la red haga de ellos, contienen información de enlace o información de usuario.
La estructura global de los paquetes en los que es dividida la información se compone a su vez de varias entidades individuales llamadas campos. Cada uno de los campos posee su misión especifica.
El campo indicador (Flag) tiene una longitud de ocho Bits y su misión es la de indicar el comienzo y el final del paquete.
El campo dirección (Adress) indica cual es el sentido en el que la información debe progresar dentro de la red. Su longitud es de ocho Bits.
El campo de secuencia de verificación de trama (Frame Checking Secuence) es el encargado de servir como referencia para comprobar la correcta transmisión del paquete. Su longitud es de 16 Bits.
El campo de información posee una longitud indeterminada, aunque sujeta a unos márgenes superiores, y es el contiene la información que el usuario emisor desea intercambiar con el receptor. Además este campo incluye otros tipos de datos que son necesarios para el proceso global de la comunicación como el numero del canal lógico que se esta empleando, el numero de orden dentro del mensaje total, etc.
La técnica de conmutación de paquetes permite dos formas características de funcionamiento: datagrama y circuito virtual.
- En el modo de funcionamiento en datagrama, la red recibe los paquetes y, mediante el análisis e interpretación del campo de dirección de los mismos, los encamina hacia su destino, sin importar que lleguen al mismo ordenados o no y sin que en destino se informe al origen de la recepción de los mismos. El funcionamiento en datagrama requiere en destino de los medios adecuados para organizar la información según el orden inicial que poseía.
- En el modo de funcionamiento de circuito virtual, la red, mediante el análisis e interpretación de los campos de control y de secuencia de verificación de trama, averigua cual es la dirección de entrega y el numero que el paquete posee en el conjunto global, para, de este modo, entregarlos en destino en el mismo orden en que fueron entregados en origen.
Cuando el número de direcciones de una red es elevado (muchos usuarios conectados a la misma) los campos de direcciones serían enormes, lo que influiría en el rendimiento de la red para transmitir información útil, desde el punto de vista del usuario. Para remediar la situación el emisor envía un paquete de llamada a la red en el cual tan solo va la dirección del destinatario. La red le contesta con otro paquete en el que se le da al emisor la dirección abreviada del destinatario (generalmente se le da el numero de canal lógico a usar o el circuito virtual que debe usar la red para llegar hasta el receptor) que es la incluida en el proceso normal de comunicaciones.
La conmutación de paquetes es el método de conmutación que se emplea con mayor profusión hoy día en las redes de datos publicas. Esta presenta ventajas que soportan su creciente utilización en transmisión de datos. Entre ellas se citan especialmente la gran flexibilidad y rentabilidad en las líneas que se logran gracias al encaminamiento alternativo que proporcionas esta técnica.
Frente a la conmutación de mensajes, al poder enviarse los paquetes independientemente unos de otros y al enviarlos al nodo a medida que van llegando, se consigue una gran mejora en el tiempo de entrega que llega a ser casi en tiempo real. De otra parte los paquetes contienen trozos pequeños de información, lo que hace mucho más fácil la detección de errores y la petición de repetición; además, en caso de la perdida de uno de ellos la información no queda totalmente irreconocible.
