WIXLIB

xiPicos de Fase (Phase Hits),Ecos, 465Fallas de Línea, 4658.5.8.5.1.8.5.2.8.5.3.464466EVALUACION DE LA RED TELEFONICA CONMUTADAProcedimientos de Medición, 466Mediciones sobre la Red Conmutada Urbana, 467La Recomendación V.53 para la Red Conmutada, 4688.6. EVALUACION DE LA RED TELEFONICA DEDICADA8.6.1. Introducción, 4708.6.2. Recomendaciones del UIT-T para la Red Telefónica .7.6.NIVELES DE POTENCIA EN LA TRANSMISION DE DATOSIntroducción, 473Niveles en Transmisión de Voz, 473Niveles en Transmisión Digital, 475Capacidad de Carga en Transmisión de Voz o Datos, 476Capacidad de Carga en Transmisión Combinada de Voz y Datos, 479Transmisión Combinada de Voz y Datos de diferentes Potencias, 4874738.8.8.8.1.8.8.2.8.8.3.8.8.4.NIVELES DE POTENCIA EN DECIBELESUnidades de Potencia, 488Niveles de Potencia Relativos y Absolutos, 489Concepto de Punto de Referencia Cero y Nivel Relativo,Medición del Ruido, 4934888.9.RESUMEN4948.10. CUESTIONARIO495CAPITULO IX497MEDIOS PARA LA TRANSMISION DE DATOS4979.1. INTRODUCCION9.1.1. Clasificación, 4974979.2. EL PAR TRENZADO9.2.1. Introducción, 4999.2.2. Categorías del Par Trenzado, 5009.2.3. Recomendaciones del UIT-T, 5024999.3. EL CABLE COAXIAL9.3.1. Introducción, 5029.3.2. Selección de Cables Coaxiales, 5049.3.3. Cálculo de los Niveles de Potencia, 505502492

xii9.4. TRANSMISION DE SEÑALES DIGITALES SOBRE FIBRASOPTICAS9.4.1. Introducción, 5119.4.2. Mecanismos de la Propagación de la Luz en Fibras Opticas, 5129.4.3. El Canal Optico, 515Modulación y Detección Electro-Optica, 5169.4.4. Areas de Aplicación, 5185119.5. TRANSMISION DE SEÑALES DIGITALES POR MICROONDAS9.5.1. Introducción, 5199.5.2. Comportamiento de los Sistemas Digitales por Microondas, 5209.5.3. Comparación Transmisión Digital TDM vs Transmisión AnalógicaFDM, 5219.5.4. Características de la Trayectoria de Propagación, 5225199.6.CONFIGURACION TIPICA DE UN SISTEMA DIGITAL DEMICROONDAS9.6.1. Tipos de Estación, 5309.6.2. Conmutación de las Rutas de Reserva, 5325299.7.RESUMEN5349.8.CUESTIONARIO535APENDICE A537APENDICE B540BIBLIOGRAFIA543

xiiiPREFACIO A LA TERCERA EDICIONLa favorable acogida que han tenido las dos primeras ediciones de este libro entrelos estudiantes de Ingeniería Eléctrica y profesionales en el campo práctico, me hanincentivado para emprender la elaboración de una Tercera Edición aumentada y actualizadadel libro “Transmisión de Datos”. En la presente edición se han agregado nuevos temas yuna gran cantidad de ejemplos de aplicación.En los cursos y seminarios sobre la Transmisión de Datos que he tenido laoportunidad de dictar no solamente en el área de pregrado y postgrado en la Escuela deIngeniería Eléctrica de la Universidad de los Andes, sino también para entidades tales comoMARAVEN, LAGOVEN, SIDOR, CIED/PDVSA, HACER (ULA), Politécnico deBarquisimeto y la UPEL, he podido darme cuenta de la necesidad que se tiene de un libroescrito en español en donde se presenten los conocimientos básicos y las normas queregulan la transmisión de datos.Como decíamos en el prefacio de la primera edición, nuestro objetivo no es laelaboración de un texto más que se sume al número cada día creciente de los excelentes quese han publicado y publican tanto en español como en otros idiomas, ni tampoco lapresentación de los últimos desarrollos teóricos que cada día encontramos en el campo de latransmisión digital de información. Creemos que la lectura constante de las publicacionesde los organismos de normalización (UIT-T, UIT-R, ISO, ANSI, IEEE, EIA, ISA, IEC,etc.) y revistas especializadas, constituye el mejor medio del estudiante y del profesionalpara mantenerse informado de los aspectos relacionados con su especialidad. Sin embargo,en la mayor parte de las situaciones prácticas, el profesional en el campo no tiene acceso atodas estas fuentes de información y un libro, más bien un manual, que le ofrezca unprimer contacto con esas materias le sería de mucha utilidad. Este libro está dirigido,entonces, no solamente a los estudiantes de Ingeniería Eléctrica sino también a técnicos eingenieros mecánicos, electricistas y de sistemas que en una forma u otra están relacionadoscon las telecomunicaciones y sistemas de automatización industrial.Nuestro propósito es entonces más modesto pero, quizás, más urgente. El desarrolloexplosivo experimentado en los últimos años en el procesamiento y transmisión deinformación en forma digital, ha creado la necesidad de proveer a los profesionales en elcampo de un medio para ponerse al tanto de los procesos fundamentales de la transmisióndigital de la información, comúnmente denominada Transmisión de Datos, en una formaasequible, sencilla y medianamente completa. Ese el objetivo de este libro.En este libro no intentamos cubrir los aspectos avanzados de la Teoría de lasComunicaciones Digitales, ni tampoco la descripción de las capas o niveles superiores (4 al7) del Modelo de Referencia de los Sistemas Abiertos Interconectados (ISO/OSI). Nosdedicaremos principalmente a la descripción y utilización de sistemas digitales dentro delas tres primeras capas (Física, Enlace y Red) de sistemas distribuidos moderada odébilmente acoplados, que son las características de los sistemas abiertos y las redes decomunicación. Pero, por otro lado, se le dará una gran importancia a los protocolos, normasy disposiciones que regulan el intercambio de información digital. A este efecto, se

xivdescribirán las principales recomendaciones y normas establecidas por organismos talescomo el Sector de Normas de Telecomunicaciones de la Unión Internacional deTelecomunicaciones (UIT-T), la EIA (Electronics Industries Association), IEEE, ANSI(American National Standards Institute) y otras que veremos posteriormente. Estas normasy recomendaciones regulan la interconexión y utilización de dispositivos físicos (hardware)y programas (software) para un efectivo, libre y global intercambio de información.Vamos a describir brevemente el contenido de este libro. En el Capítulo I se dan lasbases para la transmisión de datos. En primera instancia se describen las diversasvelocidades de transmisión de información sobre el canal telefónico y de acuerdo con lavelocidad se clasifican en bajas, medias y altas. El canal de voz se describe con base en elancho de banda y la calidad de la transmisión, definida esta última en función de lainteligibilidad y la intensidad (energía de la voz). Para la transmisión de datos los canalestelefónicos se clasifican de acuerdo con su ancho de banda y las velocidades de transmisiónmáximas permitidas. Se presenta, asimismo, la clasificación establecida por la AgenciaFederal de Comunicaciones (FCC) de los Estados Unidos, así como algunas de lasclasificaciones normalizadas por el UIT-T.El aceleramiento y globalización del intercambio de información llevó a la creaciónde un modelo de referencia aplicable al proceso lógico de un sistema de comunicaciones. Elresultado ha sido el Modelo de Referencia ISO/OSI para el empleo de procedimientos deintercambio de información entre redes del mismo tipo o tipos diferentes, de modo que lacomunicación se establezca tan fácilmente por una combinación de redes como por unasola red. El Modelo de Referencia ISO/OSI se describe en este capítulo con un poco más dedetalle estableciéndose sus objetivos y definiéndose tres de sus siete capas. Como laTransmisión de Datos tiene que ver con las tres primeras capas (Capa Física, Capa Enlacede Datos y Capa Red), se definen los objetivos, funciones y servicios de estas tres primerascapas. Los Capítulos III, IV, V y VI se dedican a la descripción y aplicaciones prácticas delas Capas Física, Enlace de Datos y Red.Con el fin de darle un tratamiento más completo al tema de la Transmisiónde Datos, en el Capítulo II se da un breve repaso de las técnicas de modulación de señalesmás utilizadas y algunos otros aspectos de tipo teórico-práctico. En general, se identificandos tipos de modulación de señales de acuerdo con la clase de portadora: la “modulación deseñales continuas” y la “modulación de impulsos”. En la modulación de señales continuasse describen dos esquemas: la “modulación lineal”, sobre la cual se basan los sistemasAM, DSB, SSB, VSB y QAM, y la “modulación angular”, sobre la cual se basan lossistemas FM y PM. En la modulación de impulsos se describen dos formas: la“modulación analógica de impulsos”, sobre la cual se basan los sistemas PAM,PDM(PWM) y PPM, y la “modulación de impulsos”, una de cuyas realizaciones es la“modulación de impulsos codificados (PCM)”, que es la modulación básica de latransmisión digital de señales.De gran importancia para la transmisión de datos es la “modulación digital conportadora modulada”, mediante la cual es posible la transmisión de datos a gran distancia ypor cualquier medio físico. Se describen con algún detalle los esquemas básicos utilizadosen la transmisión digital binaria: ASK, FSK, PSK y DPSK, y para complementar el

xvtratamiento, se describen algunos esquemas de modulación m-aria: PSK M-aria, DPSK Maria y FSK M-aria de Banda Ancha. La transmisión de datos es bastante compleja y nobasta generar una secuencia PCM y transmitirla; hay que conocer los canales detransmisión, sus características eléctricas, las formas de generación, sincronización ydetección, etc., los diagramas de Fresnel y la necesidad de los códigos de línea. En lasSecciones 2.7 y 2.8 introducimos estos aspectos.En el Capítulo III se entra de lleno en la Capa Física, la cual se describe en relacióncon dos de los más importantes de sus elementos: los módems y las interfaces. En losProtocolos de Capa Física se describen las características mecánicas, eléctricas, funcionalesy de procedimiento para activar, mantener y desactivar conexiones físicas entre entidadesde la Capa Enlace. Todas estas características están normalizadas por el UIT-T y por la EIAde los Estados Unidos. El primer dispositivo de capa física visto es el módem, cuyascaracterísticas y áreas de aplicación están especificadas por el UIT-T en lasRecomendaciones de la Serie V. Se describen las características de los módemsasincrónicos V.21 y V.23, y de los módems sincrónicos de las familias V.22, V.26, V.27,V.29, V.32, V.33, V.34 y V.90. También se describen las principales características demódems no normalizados pero que son de uso corriente, así como algunas de las técnicasy protocolos para el control de error y la compresión de datos.La interconexión entre los dispositivos de capa física debe hacerse mediante lasinterfaces. Las principales interfaces utilizadas en los sistemas de transmisión de datos hansido normalizadas por el UIT- T y la EIA. en (a) la Serie UIT-T V: V.10, V.11, V.24,V.25, V.25bis, V.28 y V.35, (b) la Serie UIT-T X: X.20, X.20bis, X.21, X.21 bis, X.24 yX.25 y (c) en la EIA y la IEEE: las interfaces RS-232C (ANSI/EIA-232D), RS-423A, RS422A, RS-449, RS-530, RS-485 e IEEE-488 (GPIB). Se presenta asimismo un conjunto detablas de equivalencia entre las diferentes interfaces.En el Capítulo IV se describen las funciones principales de las Capas Enlace deDatos y Red del Modelo de Referencia ISO/OSI, y algunos de los principales protocolostanto de la Capa Enlace como de la Capa Red. Se revisan algunas características de latransmisión digital de señales como, por ejemplo, los códigos de transmisión, los modos deoperación asincrónica y sincrónica, la transmisión semidúplex y fulldúplex, la transmisiónen serie y en paralelo, en banda de base y con portadora modulada, punto a punto ymultipunto, y se hace una breve introducción a los protocolos de comunicación, tanto deCapa Enlace como de Capa Red. Se establece asimismo la clasificación básica de losprotocolos de Capa Enlace en Protocolos por Control de Caracteres (Character-OrientedProtocols), Protocolos de Control por Conteo de Octetos (Byte-Count Oriented Protocols) yProtocolos de Control por Dígitos (Bit-Oriented Protocols). Como ejemplo, se describenlos Protocolos BSC, DDCMP, SDLC y HDLC.Los Protocolos a nivel de Capa Red se estudian desde el punto de vista de laTransmisión Digital por Conmutación de Paquetes y la Recomendación X.25 del UIT-T. Serevisan las características más importantes de la Recomendación X.25 y aquellas otrasrecomendaciones que tienen relación con ella: la Triple X y la Recomendación X.75.Finalmente se presenta una breve descripción del Sistema Packet Radio AX.25 y los

xviProtocolos TCP/IP, de sus principales aplicaciones y de los formatos de la Capa TCP(Transporte ISO/OSI) y la Capa IP (Red ISO/OSI).En el Capítulo V se describe la configuración general de un sistema deprocesamiento y control como soporte de la automatización industrial de procesos. Sedescribe cada uno de los diferentes subsistemas, haciéndose énfasis en aquellos dispositivosnecesarios para la adquisición, procesamiento y transmisión de los datos desde el campohasta un centro de control y supervisión. Se estudian algunas de las características de lasseñales de campo y dispositivos y sistemas tales como los SCADA, los PLC, las RTU, lossensores y actuadores, así como los medios para el acondicionamiento y medición de lasseñales generadas en los procesos físicos.Una parte importante del Capítulo V está dedicada a la descripción, desde el puntode vista del Modelo de Referencia ISO/OSI, de los protocolos industriales más utilizadosen la industria venezolana: ASCII, HART, Modbus, BSAP, Microbuffer, Conitel y DNP3.0. El enfoque seguido en la descripción de estos protocolos permite conocer lasestrategias de control de cualquier tipo de protocolo, no solamente de tipo industrial sinotambién de otros protocolos de comunicaciones. Finalmente, se describen las Redes deCampo (Fieldbus), sus características y ventajas, y los esfuerzos de los organismos denormalización para establecer un patrón o estándar único para las comunicacionesindustriales.En el Capítulo VI se describen las características y principios de operación de lasprincipales redes de transmisión de datos. Esta descripción se ha hecho desde el punto devista del Modelo de Referencia ISO/OSI. Siguiendo la costumbre actual, las redes seclasifican de acuerdo con su extensión geográfica en (a) Redes de Gran Area (WAN), (b)Redes de Area Local (LAN) y (c) Redes de Area Metropolitana (MAN).Se define lo que es una Red de Gran Area o WAN, sus características, facilidades,medios y velocidades de transmisión. Se describe también la aplicación de las líneas DDS,los multiplexores corrientes y los multiplexores estadísticos, así como los DSU y CSU, degran aplicación en los enlaces troncales de una WAN. Como primer ejemplo de una WANse describe con un poco de detalle la Red Digital de Servicios Integrados (ISDN), una redglobal de comunicaciones que permitirá la integración de servicios de comunicacióndiferentes (voz, texto, video y datos) en una sola red, sobre una sola línea, bajo el mismonúmero y a nivel mundial. En particular, se hace énfasis en la Serie I. 400, InterfacesUsuario-Red, en la cual se presentan los grupos funcionales, la Interfaz Básica y lasInterfaces Primarias, y los correspondientes formatos y recomendaciones relativas a la CapaFísica, Capa Enlace y Capa Red. Se describen también los diferentes Canales ISDN, susestructuras y velocidades, y se hace una breve mención del Sistema de Señalización No. 7del UIT-T y del Sistema Frame Relay.En cuanto a las Redes de Area Local (LAN), se describen sus característicasprincipales, topologías, métodos de acceso al medio y los medios de transmisión. Seestudian con más atención las redes locales estandarizadas: el Estándar LAN IEEE 802.3(ETHERNET), el Estándar LAN IEEE 802.4 (Token Bus) y el Estándar LAN IEEE 802.5(Token Ring). Se describen sus arquitecturas, configuraciones físicas y algunas de sus

xviiaplicaciones principales. Se define asimismo el concepto de Red de Area Metropolitana(MAN) y se dan sus características principales. Como ejemplo de MAN, se describen lascaracterísticas y arquitecturas de las redes FDDI, FDDI-II y DQDB. El capítulo finalizacon una breve descripción de los dispositivos de interconexión de redes (repetidores,puentes, enrutadores y pasarelas), así como las nuevas tendencias de alta velocidad(SONET/SDH, ATM y SMDS) y el concepto de Gestión de Red.En el Capítulo VII se presenta en forma algorítmica algunos de los códigos másutilizados para la detección y/o corrección de errores mediante las dos técnicas de controlde error comúnmente utilizadas: la “Corrección Directa de Error (Forward ErrorCorrection, FEC)” y la “Solicitud de Repetición Automática (Automatic Repeat Request,ARQ)”. La técnica FEC utiliza códigos para detectar y corregir los errores en el receptor;mientras que en la técnica ARQ los códigos solamente detectan la presencia de errores enlos datos recibidos y se solicita en alguna forma la repetición de los bloques que vienen enerror. Los esquemas para la detección y/o corrección que se describen en este capítulo sonlos siguientes: códigos de repetición, códigos de ponderación constante, suma deverificación, códigos de prueba de paridad sencilla, códigos de prueba de paridad vertical yhorizontal, códigos matriciales, código de Hamming y los códigos de redundancia cíclica(CRC). Por ser el Código CRC muy utilizado en muchos de los protocolos decomunicación vistos, su descripción es más detallada, aunque no entramos en sujustificación teórica. En este capítulo se introduce también la noción de “aleatorización” ysobre qué principios se basa, así como algunos tipos de aleatorizador utilizados en lapráctica.En el Capítulo VIII se describen los problemas que se presentan en la transmisiónde datos y que son decisivos y limitativos en relación con la calidad de la señal y la máximavelocidad de transmisión permitida. Estos factores limitativos son, entre otros: Distorsiónde Fase o de Retardo, Distorsión de Amplitud o Atenuación, Ruido Impulsivo, RuidoErrático de Espectro Uniforme, Ecos y Fluctuación de Fase. Se describe también un grupode parámetros capaces de permitir una evaluación del comportamiento de los canalestelefónicos para el servicio de transmisión de datos, tales como: Distorsión Telegráfica,Porcentaje de Dígitos y Bloques en Error, y Fallas de Línea. En particular, se citan muchasde las recomendaciones del UIT-T pertinentes.Un aspecto de gran importancia en la transm

5.5.2. Características Básicas de la Red de Campo Estándar, 310 5.5.3. Arquitectutra de la Red de Campo Estándar, 310 5.5.4. Ventajas de la Red de Campo Estándar, 312 5.5.5. Normalización de una Red de Campo, 313 La Red de Campo Fieldbus Foundation, 313 La Red de Campo Profibus, 316 5.6. RESUMEN 5.7. CUESTIONARIO