miércoles, 20 de marzo de 2013

El módem - Parte 1 de 2


  • El módem cada día más indispensable
Un módem es un dispositivo insertado entre un equipo terminal de datos (DTE), tal como un ordenador, y el medio de transmisión (cable telefónico, cable de fibra, radio, etc). Así bien, convierte impulsos eléctricos en tonos audibles. La invención del télefono en 1876, marcó la pauta de la comunicación remota entre personas. A partir de este momento, el hombre, ha intentado explotar de la posibilidad de entablar enlaces con otras personas de lugares distantes. 


La aparición de la computadora marcó otro reto al talento del hombre en materia de comunicaciones, y el desafío consistía en transmitir datos digitalizados de una computadora a otra, y de una región a otra distante.

En 1954, la empresa British Telecom desarrollo el primer dispositivo capaz de transmitir datos por vía telefónica, que convertía las señales digitales de las computadoras en tonos de audito y viceversa.

El primer módem conocido como tal tenía la capacidad de transmitir datos a la moderada velocidad de 110 bits por segundo (bps); a finales de la decada de los setenta la tecnología incrementó esta velocidad a 600 bps, aunque existen modems comerciales de 33,600bps, y pronto estarán disponibles los superveloces modems de Bell que pueden transmitir a 64,000 bps. Para tener una idea de la velocidad del módem es necesario saber que a 300 bps el módem recibe o transmite, cerca de 30 caracteres por segundo, lo cual equivale a transmitir una hoja de máquina de escribir por minuto; a la velocidad estándar de 2400 bps, se transmite un archivo de 100 Kb (cerca de 70 hojas carta) en sólo 7 u 8 minutos.

Un pulso por segundo es un baudio, nombre que debe al antiguo código digital de cinco unidades Baudot, y puede contener varios bits de datos. El código Baudot se sustituyó hace muchos años por el código ASCII. Las bajas velocidades de los primeros modems no variaron durante mucho tiempo, hasta que fue necesario conectarIos a otras máquinas, como ordenadores o para intercambio entre ordenador y teléfono. Debido a estas demandas, en los últimos diez años la velocidad de los modems ha ido aumentando constantemente, con la única limitación de la parte analógica de la red telefónica, alcanzándose valores de 33.6/56 Kbit/s.

  • Cómo funciona el módem
Un módem es un dispositivo que tiene la capacidad de convertir los impulsos eléctricos de una computadora, unos y ceros en tonos audibles para transmitirlos mediante una línea telefónica, y convertir los tonos audibles  transmitidos por una línea telefónica de otro módem en impulsos eléctricos para ser leídos y almacenados en los medios magnéticos de una computadora.

A esta conversión de señales se le llama modulación (la señal digital es convertida en una señal analógica de sonidos), y demodulación (cuando esta señal analógica de sonidos es nuevamente convertida en información digital), por lo cual, el dispositivo capaz de realizar estas conversiones se le conoce como "modulador/demodulador", y su abreviatura es módem, pero que a menudo se conoce como equipo de comunicación de datos (DCE).


El circuito adaptador mecánico y eléctrico de un módem está definído por el estándar de normalización RS232D / CCITT V.24 para comunicaciones serie entre ordenadores y dispositivos periféricos. Los modems se fabrican cumpliendo las recomendaciones del CCITT (Comité Consultivo Internacional de Telegrafía y Telefonía), también conocidas como las series-V, y que tien un margen de operatividad que varía entre la V21 a 200 baudios y la moderna V.42 y la V.fast a 33.6 / 56 Kbitls.

Las funciones de un módem son tan simples como:

Modular una señal en banda base para transmitirla a través de la línea telefónica o vía radio.

Demodular una señal modulada que llega desde la línea telefónica o enlace de radio, para recuperar la información de la señal en banda base.

Hoy en día, el consumidor tiene la posibilidad de elegir entre una línea telefónica analógica y digital. Las velocidades de transmisión en las líneas analógicas pueden alcanzar los 33.60 bitls desde el usuario hasta la línea telefónica y 56.000 bitls desde la línea telefónica al usuarios. Diremos, como nota acIaratoria, que la velocidad en baudios es igual a la velocidad de bit sólo cuando cada señal (o pulso) equivale a un bit, como en el sistema binario.

Para comprender como funcionan los modems en la transmisión de  voz, datos e imágenes debemos comprender primero el concepto de señal analógica.

Todos estamos familiarizados con los receptores de TV, radio, grabadoras, etc.; estos aparatos producen analogías. Por ejemplo, un televisor reproduce las escenas captadas por una cámara, lo que vemos es una analogía de lo que está sucediendo en un estudio, lo mismo ocurre con la radio, un disco y otros dispositivos. El módem también produce analogías de señales digitales, es decir, recibe una señal, la interpreta y reproduce una analogía. 


Es común encontrar usuarios que utilizan el módem sólo para conectarse a un boletín electrónico o para recibir datos sin que ellos se atrevan a intentar conectarse con algún otro usuario. A continuación trataremos de explicar qué significa cada uno de los términos que siempre acompañan al software del módem, así como el uso de los diferentes protocolos de comunicación que utilizan estos dispositivos.

  • Modulación
Hay muchos tipos de modulación, algunos de los cuales son variantes de los métodos básicos. Aunque la banda base analógica y digital son distintas, las técnicas de modulación, en general, no lo son.

Las técnicas empleadas son: la modulación por desplazamiento en frecuencia (FSK), una variedad que la del desplazamiento de fase (PSK), la PSK diferencial (DPSK)Y la modulación en amplitud de cuadratura (QAM).

En FSK, la portadora se conmuta entre dos frecuencias. Una de ellas es asignada a un valor lógico "0", y la otra, al valor binario " 1". Esta técnica es bastante simple, pero requiere una gran anchura de banda, resultando una baja densidad de datos.

El desplazamiento en fase, también llamado fase inversa (PSK), es un método de frecuencia simple, donde las cadenas de bit de datos provocan un cambio de fase. El desplazamiento de fase está definido y puede, por lo tanto variar sólo dentro de ciertos valores fijos. Un "0" binario no provoca cambio de fase, mientras que un "1" lógico produce un cambio de 180°. Los valores intermedios se obtienen por combinación de bits, tales como (en 4-PSK) 00, 01,10,11.

La modulación en amplitud de cuadratura puede ser analógica o digital.
En la variante analógica, dos versiones de cuadratura de la misma frecuencia de portadora se modulan en amplitud y se añaden a una tercera señal de portadora que contiene ambas modulaciones. En la variante digital, la cual está basada en PSK y la variación de amplitud, es posible un desplazamiento de fase y uno de amplitud. Más aún, en este método se utilizan dos frecuencias de portadora teniendo cada una la mitad de los datos de transmisión.


  • Señal portadora
Cuando dos módems entablan comunicación, intercambian sonidos llamados "señal portadora", cada portadora tiene una frecuencia determinada que es reconocida por el otro módem, de tal manera que si el módem recibe una llamada y no encuentra la portadora, inmediatamente corta la transmisión y envía un mensaje al usuario. La señal portadora es transmitida como onda senoidal, la cual comienza en voltaje cero, se incrementa de manera positiva hasta cierto valor, desciende nuevamente a cero y decrece hasta el mismo valor anterior pero de manera negativa. La frecuencia de la señal se mide por el número de ciclos que se producen un tiempo determinado.
 

  • Conversión de dígitos a tonos
La información digital (uno y ceros) requiere que la portadora presente dos estados, los cuales se representan por una alteración denominada modulación y que puede emplear la variación de un grupo de cualquiera de los siguientes atributos: amplitud: defmida como la magnitud o nivel del voltaje más alto; frecuencia: que es el número de oscilaciones completas de la señal dentro de una unidad de tiempo; y, fase, que es la posición en que la señal pasa por cero, con relación a la señal anterior.

  • Ancho de banda
Dentro de cualquier servicio de transmisión, el ancho de banda se refiere a la capacidad de transporte de información. Su unidad es el Hercio (Hz), y define el rango de frecuencias que se pueden alcanzar sin llegar a degradar la señal. Cuanto mayor sea éste, mayor será la capacidad del módem de transportar datos. Este dato es importante, ya que se refiere a la fidelidad del dispositivo. La mayor parte de los modems se fabrican dentro de un rango de 300 a 3000 Hz, que es el centro del ancho de la banda de las líneas telefónicas, la zona más estable y con mayor capacidad para reproducir la modulación.

Las restricciones impuestas por la línea de teléfono normal son difíciles de vencer. Están basadas fundamentalmente en el ancho de banda del canal, y el ruido añadido de cualquier señal que pase a través de él.


La anchura de banda útil para un canal analógico de una línea telefónica va desde 200 Hz a 4 KHz. Ésta es una restricción artificial, ya que la red permite que puedan llevarse muchas llamadas a la vez. Es, sin embargo, universal, y limita la velocidad a la que se pueden transmitir los símbolos.

No todas las recomendaciones de las series- V se refieren a la comunicación full-duplex. Eso se hace habilitando el retorno automático a la velocidad de bit más baja, si la calidad de la línea (¡ruido!) lo demanda.


  • Velocidad de datos
No hace mucho, la velocidad de transmisión de datos era de 28.800 bit/s, consiguiendo velocidades de símbolo de 3.200 por segundo y de 9 bits por símbolo.

Hasta hace poco, las modernas tecnologías de la comunicación hacían posible velocidades de datos de 33.600 bit/s.

Sin embargo, esta velocidad se ha incrementado aún más, a 56 Kbit/s (desde la línea hacia el usuario), pero sólo si lo solicitamos con anterioridad corno servicio a nuestra compañía telefónica. La velocidad máxima de la sección usuario/línea telefónica permanece en 33.6 Kbit/s, al menos por ahora. Esto se aplica sólo a líneas analógicas y entre el teléfono y el usuario.
Si se ha instalado una línea digital entre esos dos puntos, la velocidad de datos normalmente será de 128 Kbit/s (ya hay modems capaces de transmitir esta velocidad).

El incremento en la velocidad de datos se debe, en su mayor parte, sobre todo a la modernización de las líneas telefónicas de muchos países, entre los cuales se encuentra España desde hace algunos años.

Las redes telefónicas más antiguas se han usado siempre para la transmisión analógica de señales de voz sobre hilos de cobre. Desde 1960, algunos países punteros en estos temas como, por ejemplo, Estados Unidos, comenzaron a desarrollar productos de electrónica en estado sólido, utilizables en circuitos digitales.


Hoy en día las centrales telefónicas están conectadas a líneas digitales que pueden llevar 32 canales de 64 Kbit/s cada uno (un total de 2.048 Mbit/s). En la misma se puede determinar si el usuario tiene una vieja línea analógica o una moderna línea RDSI (Red Digital de Servicios Integrados). En caso de una línea analógica, las señales que vienen del usuario son muestreadas a una velocidad de 64 Kbit/s y con una resolución de 8 bits. Esto significa que la sección entre el usuario y la central se comporta de forma casi ideal y se puede cubrir con 64 Kbit/s. Los nuevos modems utilizan esta opción en la transmisión a la línea desde el usuario, alcanzando velocidades de 56 Kbit/s. Respecto a lo que acabamos de comentar, recalcaremos que esta velocidad sólo la podremos alcanzar en lugares donde exista una red telefónica digital.

Obviamente, con esta velocidad, todos los servicios posibles, como por ejemplo Internet, funcionan de forma muy satisfactoria. 



Espero haber ayudado en algo. Hasta la próxima oportunidad!   


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