Tema IV: Modems e Interfaces

1. Tema IV:Modems e Interfaces Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” Departamento de Ingeniería Electrónica. Transmisión de Datos. Profesor: Henry Romero Hecho por: Eduardo AvilezC.I 19.871.948 Luis Fernández C.I 18.789.051 Ciudad Guayana, Junio del 2011

2. Objetivos • Módems: • Antecedentes históricos • ¿Qué es un modem? • Esquema interno de un Módem • Tipos de Módems • Módems estandarizados • Modem Bell • Modem UIT-T • Compatibles con Módems Bell • No Compatibles con Módems Bell • Módems Asíncronos • Transmisión Asíncrona • Módems Síncronos • Transmisión Síncrona • Módems de Banda Ancha • Módems Inteligentes • Órdenes AT • Interfaces: • ¿Qué son interfaces? • Descripción. • conceptos básicos. • Característica. • Normas: • UIT-T • EIA • IEEE • Construcción de cables de comunicación de datos de uso común, con conectores: • DB9 • DB25 • RJ48 • USB

3. Módems Antecedentes Históricos, ¿Qué es un modem?, Esquema Interno de Un Módem, , Tipos de módems (Físico), Módems Estandarizados, Módems Bell, Modem UIT-T, Módems Asíncronos, Módems Síncronos, Módems de Banda Ancha, Módems Inteligentes

4. Antecedentes Históricos • Necesidad de comunicarse con el fin de poder compartir datos entre computadoras que estuvieran alejados entre si. • Utilización de la red telefónica debido a su grado de cobertura era muy amplio. • Para poder transmitir datos binarios por las líneas telefónicas comunes, entonces, es necesario acondicionarlos a las mismas. • Creación un dispositivo que pudiese convertir la señal digital en una señal apta para ser transmitida por la red telefónica, y poder efectúa la operación inversa, es decir, recuperar la señal de la red telefónica y convertirla en la señal digital original.

5. ¿Qué es un modem? • La palabra MODEM proviene de MOdulación y DEModulación: • Modulación: Proceso por el cual un tren de datos entrante genera una señal analógica compatible con la línea de transmisión. Usando ASK, FSK, PSK o QAM. • Demodulación: Consiste en reconstruir, a partir de una señal recibida de la línea, el tren de datos que las originó.

6. Esquema Interno de un módem • A continuación se mostrará un diagrama de bloques básico con los componentes internos de un modem. El cual consiste esencialmente de 3 módulos: • Módulo de Transmisión • Módulo de recepción • Módulos de Control y comunes

7. Esquema Interno de un módem

8. Esquema Interno de un módem:Módulo de transmisión • Amplificador Modulador: Recibe los datos digitales (serie) entregados, para ser enviados al lado contrario, los ajusta al proceso de modulación y realiza la modulación de acuerdo con el sistema empleado y la portadora suministrada por el oscilador local. • Filtro de Transmisión: Recibe la señal de información ya modulada, elimina componentes que caen fuera de la banda de transmisión (Productor de la intermodulación) y a veces puede incorporar una red de compensación del canal • Amplificador de Salida: Amplifica la señal hasta el nivel adecuado para su transmisión por línea, de acuerdo a las especificaciones de la red.

9. Esquema Interno de un módem:Módulo de recepción • Amplificador de Entrada: Recibe la señal de la línea y amplifica hasta el nivel adecuado para proceder a su demodulación y demás tratamientos. • Filtro Igualador:Por un lado filtra las componentes y ruidos que caen fuera de la banda de trabajo y por otro compensa o iguala la red. • Detector de portadora y demodulador: Avisa al Dispositivo emisor/transmisor a través del circuito DCD de que en la línea hay un cierto nivel de señal y realiza la demodulación de datos recibidos. • Amplificador de Recepción: Suministra el nivel de tensión adecuado a la señal de datos recuperada y un circuito conformador asegura la entrega de un tren de impulsos perfectamente rectangulares y del nivel conveniente

10. Esquema Interno de un módem:Módulos de Control y Comunes • Adaptador a la línea: Adapta las impedancias de salida y entrada a la línea telefónica (600Ω). Es un simple transformador o una red de resistencias. • Conexión a la línea: Conector o regleta de salida. • Conmutador Datos/Voz: Es un conmutador que conecta manual o automáticamente el modem o el teléfono a la linea cuando se utiliza para ambos funciones. • Lógica de control/oscilador/reloj: Contienen la lógica que permite el manejo del ETCD por parte del ETD, Reloj por sincronismo y oscilador local para la demodulación o modulación. • Tierras de protección y retorno común: Para protección y disminución de ruidos.

11. Tipos de Módems • Internos • Externos • Inalámbricos • PC “CARD”

12. Módems Internos Módems que son conectador directamente en la circuitería (tarjeta madre) del ordenador. En este tipo de dispositivos es muy importante utilizar un puerto serie que implemente una UART del tipo 16550 o alguna de sus variaciones como la 16550AF que nos permitirá un flujo de datos con el ordenador de 115.000 bps.

13. Módems Externos Son módems que tienen conexión por algún protocolo con el ETD, aunque están separados físicamente. Se pueden clasificar dependiendo del tipo de bus al que vayan conectados. Generalmente, encontramos modelos para puerto USB y Cable ADSL, que además tienen la ventaja del Plug and Play que siempre es una ayuda en el momento de su instalación.

14. Módems Inalámbricos Estos dispositivos son los módems PCS los cuales son desarrollados para que funcionen en un ambiente de redes móviles. Este tipo de modem son los que están teniendo mayor auge.

15. “PC Card” Es el adecuado para los ordenadores portátiles, pues tiene las mismas prestaciones que el resto de tipos analizados, pero con el tamaño de una tarjeta de crédito. Lo único que se consigue es el ahorro de espacio con el ordenador portátil.

16. Módems Asíncronos: • La información se recibe y se traduce usando patrones acordados. El dispositivo de recepción puede recuperar la información sin tener en cuenta el ritmo al que llega. • Al receptor se le notifica la llegada de un nuevo grupo con un bit extra al principio de cada byte (bit de inicio). Para permitir al receptor conocer que el byte ha terminado, se añaden varios bits adicionales al final de cada byte. (bits de parada). • Hace falta tener alguna sincronización, pero solamente durante el tiempo en que se recibe un byte. • La adición de bits de inicio y de parada y de los intervalos de inserción dentro del flujo de bits hace que la transmisión asíncrona sea más lenta.

17. Módems Síncronos: • El flujo de datos se transmite como una cadena continua de unos y ceros y el receptor separa esta cadena en bytes o caracteres. • En la transmisión síncrona, se envía un bit detrás de otro, sin bits de inicio/parada o intervalos. Es responsabilidad del receptor agrupar los bits. • La temporización se vuelve muy importante, ya que la exactitud de la información recibida depende completamente de la habilidad del dispositivo receptor de llevar exactamente la cuenta de los bits a medida que llegan. • la transmisión síncrona es más útil para aplicaciones de alta velocidad como la transmisión de datos de una computadora a otra.

18. Módems estandarizados • Módem Bell • Series: 103/113 • Serie 202 • Serie 212 • Serie 201 • Serie 208 • Serie 209 • Módem UIT (ITU-T) • Equivalencias Módems Bell • Estándares Propios

19. Módem Bell • Los primeros módems comerciales fueron fabricados por la Compañía Telefónica Bell a principios de 1970. Como primer y, durante largo tiempo, único fabricante en el mercado, Bell definió el desarrollo de la tecnología y proporcionó un estándar de compañías que producen cientos de tipos de módems distintos en todo el mundo. • Con todo lo complejo y potentes que muchos modelos se han vuelto, todos ellos han evolucionado del original y relativamente sencillo primer modelo de Bell.

20. Módems Bell: Serie 103/113 Serie 103 • Una de las primeras series de módems comercialmente disponibles. • Opera en modo dúplex sobre una línea telefónica bifilar conmutada. • Transmisión es asíncrona, usando modulación FSK. • Las frecuencias del iniciador de sesión son: • 1.070hz=“0” Lógico • 1.270hz=“1” Lógico • Las frecuencias del que responde son: • 2.035hz=“0” Lógico • 2.225hz=“1” Lógico • La tasa de datos es 300bps. • La serie 113 es una variación de la serie 103 con características de comprobación. Serie 113

21. Módems Bell: Serie 201 • Operan tanto en modo semidúplex sobre líneas conmutadas bifilares como en modo dúplex sobre líneas de cuatro cables. • La transmisión es síncrona, usando modulación 4-PSK, lo que significa que solamente se necesita una frecuencia para transmitir sobre cada par de cables. • Todo el ancho de banda de la línea de dos hilos se dedica a una única dirección de transmisión. Las líneas de cuatro hilos permiten el uso de dos canales completamente separados, uno en cada dirección, y su procesamiento a través de un único módem en cada extremo. • Dividir las dos direcciones de transmisión en dos líneas físicamente separadas permite a cada dirección usar el ancho de banda completo de la línea. Esto significa que usando esencialmente la misma tecnología se dobla la tasa de datos a 2.400 bps (o 1.200 baudios) tanto en modo semidúplex como en modo dúplex.

22. Módems Bell: Serie 202 • Opera en modo semidúplex sobre líneas telefónicas conmutadas bifilares. • Transmisión es asíncrona, usando modulación FSK. Solamente se usa un par de frecuencias de transmisión: • 1.200 Hz = “0” .Lógico. • 2.400 Hz = “1” Lógico. • La serie 202 incluye una frecuencia de transmisión secundaria que opera en cada dirección a 387 Hz, usando una modulación ASK, con una tasa de datos de solamente 5 bps. Este canal es usado por el dispositivo receptor para decir al emisor que está conectado y para enviar mensajes de interrupción que indiquen que hay que parar la transmisión o que solicitan el reenvío de datos (control de errores).

23. Módems Bell: Serie 208 • Los módems de la serie 208 operan en modo dúplex sobre líneas dedicadas de cuatro hilos. • La transmisión es síncrona y se usa la modulación 8-PSK. • Consiguen el estatus dúplex doblando el número de hilos usados y dedicando el equivalente de una línea completa a cada dirección de transmisión. La diferencia que hay aquí es que la tecnología de modulación/demodulación es capaz de distinguir entre ocho desplazamientos de fase distintos.

24. Módems Bell: Serie 209 • Los módems de la serie 209 operan en modo dúplex sobre una línea dedicada de cuatro cables. • La transmisión es síncrona usando una modulación 16-QAM. • Estos módems consiguen un estatus dúplex doblando el número de hilos, de forma que cada dirección de transmisión tiene un canal concreto para sí misma. • Sin embargo, esta serie permite usar el ancho de banda total de cada canal.

25. Módems Bell: Serie 212 • La serie de módems Bell 212 tiene dos velocidades. La segunda velocidad permite la compatibilidad con un número más grande de sistemas. • Ambas velocidades operan en modo dúplex sobre líneas telefónicas conmutadas. La velocidad más lenta (300 bps) usa modulación FSK con transmisión asíncrona, igual que la serie 103/113. A la velocidad más alta (1.200 bps) puede operar tanto en modo síncrono como asíncrono y usa modulación 4-PSK. • En la serie 202, se usan dos frecuencias para enviar bits distintos en una dirección. En la serie 212, las frecuencias representan dos direcciones de transmisión distintas. La modulación se hace cambiando la fase de cada frecuencia, con cada una de los cuatro desplazamientos de fase representando dos bits.

26. Módem UIT • Actualmente, muchos de los módems más populares se basan en los estándares publicados por la ITU-T. • Para su estudio, estos módems se pueden dividir en dos grupos: los que son esencialmente equivalentes a las series de módems Bell y aquellos que no lo son.

27. Tabla de equivalencias de los Módems Bell y Módems UIT

28. Módems UIT No Compatibles con Módems Bell • V22.bis • V.32 • V32.bis • V.32terbo • V33 • V34

29. Módems UIT: V22.bis • V.22bis. El término bis indica que este módem es la segunda generación de la serie • El V.22bis es un módem de dos velocidades, lo que significa que puede operar tanto a 1.200 como a 2.400 bps. • Cuando un V.22bis recibe datos de un módem a 2.400 bps, opera en modo 2.400 bps para ser compatible con el otro extremo. • En el modo 1.200 bps, el V.22bis usa modulación 4-DPSK con una tasa de transmisión de 600 baudios. DPSK significa codificación por desplazamiento diferencial en fase, lo que significa que el patrón de bits define los cambios de fase, no la fase actual. • En el modo 2.400 bps, el V.22bis usa 16-QAM. Los dos dígitos menos significativos de cada quadbit se modulan usando el mismo esquema diferencial para la transmisión de 1.200 bps.

30. Módems UIT: V.32 • El V.32 es una versión mejorada que usa una modulación combinada y una técnica de codificación denominada modulación codificada trellis. • Algunos fabricantes de módems que se ajustan a la norma V.32 usan la facilidad trellis para proporcionar funciones tales como detección de errores o corrección de errores. • V.32 usa 32-QAM con una velocidad de 2.400 baudios, la velocidad resultante es 4*2.400 = 9.600 bps. • Los módems V.32 se pueden usar con una línea conmutada bifilar en lo que se denomina modo pseudodúplex. El modo pseudodúplex se basa en una técnica denominada cancelación de eco.

31. Módems UIT: V.32.bis V.32terbo • El módem V.32bis fue el primero de los estándares ITU-T que proporcionó transmisión a 14.400 bps. • El V.32bis usa transmisión 64-QAM (6 bits por baudio) con una tasa de 2.400 baudios (2.400 * 6 = 14.400 bps). • Una mejora adicional proporcionada por el V.32bis es la inclusión de una característica que permite al módem ajustar su velocidad dependiendo de la calidad de la línea de la señal. • El V.32terbo es una versión mejorada del V.32bis. • Usa 256-QAM para conseguir una tasa de bits de 19.200 bps.

32. Módems UIT V.33 V.34 • El V.33 se basa también en el V.32. Sin embargo, este módem usa modulación codificada trellis con 128-QAM a 2.400 baudios. • El módem V.34, algunas veces denominado V.fast, proporciona una tasa de bits de 28.800 o 33.600 bps.

33. Módems de Banda Ancha • Son los módems que poseen un gran ancho de banda para trabajar. Ya que, estos usan otros medios de conexión. Entre los más destacados tenemos a los Módems de Cable

34. Módems de Banda Ancha: Modem de Cable. • La televisión por cable utiliza cables coaxiales en las residencias familiares, cables que tienen un ancho de banda de hasta 750 MHz, y algunas veces más. Este ancho de banda se divide normalmente en bandas de 6 MHz usando multiplexación por división de Frecuencia. • En lugar de usar la caja de cables tradicional, se utiliza un separador. • Este separador envía las bandas de televisión a la televisión y las bandas de acceso a Internet al PC.

35. Módems Inteligentes • Clase de módems que contienen software para proporcionar un cierto número de funciones adicionales, tales como respuesta automática y marcado. • Los módems inteligentes fueron creados por Hayes MicrocomputerProducts, Inc. • Las instrucciones del Hayes y de los módems compatibles con Hayes se denominan órdenes AT (AT es una abreviatura de atención). • El formato de la orden AT es: AT orden [parámetro] orden [parámetro]… Cada orden comienza con las letras AT seguidas por una o más órdenes, cada una de las cuales puede tener uno o más parámetros.

36. Registros S de un Módem Inteligente • S son porciones de memoria donde se pueden guardar permanentemente parámetros que definen el perfil del módem (profiles). • Además de las órdenes "AT", se dispone de esta serie de registros que permiten al usuario la modificación de otras características de su funcionamiento. Registro 0: número de llamadas que el módem espera antes de responder (autoanswer). Si su valor es 0, el módem nunca responderá a las llamadas. • Registro 1: contabilizador de llamadas realizadas / recibidas. • Registro 2: código del carácter que se utiliza para activar la secuencia de escape. Suele ser un +. • Registro 3: código del carácter de fin de línea. Suele ser un 13 (enter). • Registro 4: código de carácter de avance de línea, (line feed).

37. Órdenes AT • Normas en cuanto al lenguaje de control de módems • Este lenguaje es el AT o Hayes, conjunto de comandos u órdenes que se encargan de realizar las diversas funciones del modem • Se Agrupan en dos conjuntos: • Comandos de Comunicación: Ajustan los parámetros de trabajo del modem. • Comandos de Control: Cumplen diversas funciones

38. Órdenes AT: Comandos de Comunicación • ATE 0/1 :Seleccciona Eco local activado (1) o desactivado (0). Cuando el ordenador local (nuestro) envía un dato remoto, éste puede o no verse en nuestra pantalla. Si tenemos activado el eco local, veremos en pantalla los caracteres por duplicado. • ATB 0/1: Permite seleccionar dos modos de trabajo del modem; de acuerdo con las normas Bell ó ITU−T. • ATF 0/1: Selecciona el modo Half (0) o el modo Full (1) Dúplex. • ATH 0/1: Conecta (1) o desconecta (0) la línea telefónica desde el modem. • ATI 0 a 3: Proporciona el número de versión (0), el valor de control de la ROM del modem (1), una comprobación interna (2), o la versión del software (3). Actúa a modo de autotest. • ATD: Este comando es el encargado de realizar las llamadas telefónicas. Puede hacer uso de una serie de subcomandos (W, @, . , !,;. /, P, T, R.,S=n).

39. Órdenes AT: Comandos de Control • AT&WnGraba la configuración existente en la RAM no volátil del modem. Con n (0 ó 1) se indica en que profile hay que grabarla. • ATSn? Lee el registro Sn del modem. El valor de n dependerá del número de registros que tenga el modem. • ATSn=m Asigna al registro Sn el valor de m. • AT&F Transmite la configuración de ajustes que el modem tiene en su ROM a los registros operativos necesarios. • AT&Zn=m Graba los números de teléfono de la RAM no volátil del modem (n=0 a 3). El teléfono es el valor de m. Puede tener hasta 36 caracteres.

40. Ejemplos de órdenes AT:

41. Otros Ejemplos ATD: [Dial Command] - Inicia una llamada telefónica - Sintaxis:  ATD64612345 para una llamada de Datos.                   ATD64612345; para una llamada de Voz.                   ATD>"Gospel"; para llamar al contacto almacenado en la agenda con el texto asociado Gospel.

42. Interfaces Descripción de las interfaces, Características de algunas interfaces, cables de comunicación de datos de uso común, con conectores: DB9, DB25, RJ45 ,USB

43. INTERFACES Son el conjunto de conexiones y circuitos, necesarios para llevar a cabo una comunicación entre un ordenador y otro. Interfaz también hace referencia al conjunto de métodos para lograr interactividad entre un usuario y una computadora.

44. DESCRIPCION DE INTERFACES Interfaz de Tipo GUI: Posibilita la interacción de un sistema con los usuarios utilizando formas gráficas e imágenes (botones, iconos, ventanas, fuentes, etc. ) los cuales representan funciones, acciones e información. Interfaz Mediante un Hardware: Se produce interacción entre el usuario y el sistema mediante los puertos de entrada y salida (Mouse, monitor, teclado, etc.) Interfaz Tipo Línea de comandos: Interfaz de usuario para comunicar al usuario con el sistema operativo mediante una ventana que espera órdenes escritas.

45. CONCEPTOS BASICOS DTE: (Data Terminal Equipment) o equipo terminal de datos incluye cualquier unidad que funcione como origen o destino para datos digitales binarios. A nivel físico, puede ser un terminal, una microcomputadora, una computadora, una impresora, un fax o cualquier otro dispositivo que genere o consuma datos digitales Dce: (Data Circuit-Terminating Equipment) o equipo terminal del circuito de datos incluye cualquier unidad funcional que transmita o reciba datos a través de una red en forma de señal digital o analógica. A nivel físico, un DCE toma los datos generados por el DTE, los convierte en una señal apropiada y después introduce la señal en un enlace de telecomunicaciones.

46. CONCEPTOS BASICOS Circuito de intercambio: son los circuitos interconectados entre DTE y DCE que permiten llevar a cabo el proceso de comunicación entre ambos, de una forma ordenada y en cooperación mutua. Se establece un proceso de control

47. INTERFACES DTE-DCE DTE B DTE A DCE A DCE B

48. CARACTERITICAS DE LAS INTERFACES • Mecánicas • Eléctricas • Funcionales

49. Normas UIT-T, EIA, IEEE

50. Órgano permanente de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) creado para estudiar los aspectos técnicos, de explotación y tarifarios; publica normativa sobre los mismos, con vista a la normalización de las telecomunicaciones a nivel mundial. La UIT Está compuesta por tres ramas: • UIT-T: Normalización de las Telecomunicaciones •UIT-R:Normalización de las Radiocomunicaciones . • UIT-D: Desarrollo de las Telecomunicaciones Los estándares de la UIT-T se denominan serie V y serie X. Por ejemplo: X.21,V.32 ,V.34.,V.90. Sólo en 2007, la UIT elaboró más de 160 normas nuevas y revisadas (Recomendaciones del UIT-T), que comprenden desde la funcionalidad básica de la red y la banda ancha hasta los servicios de la próxima generación, tales como la TVIP.