TEMA 5: INTERFACES.
1.1.- Transmisión asíncrona.
 

           La transmisión síncrona no necesita emplear bits de principio y final para delimitar cada uno de los caracteres, y por tanto es un 20% más eficiente que la transmisión asíncrona, pero requiere que se mantenga una sincronización entre transmisor y receptor, para delimitar que grupos de bits constituyen un carácter. 

           La transmisión asíncrona, o transmisión arranque-parada, es menos compleja dado que la información de sincronización forma parte de cada carácter. Por esta razón suele emplearse en los terminales baratos que transmiten un único carácter cada vez. Como se ve en la figura cada uno de los caracteres asíncronos va acompañado de un bit de arranque que tiene polaridad opuesta (0) a la empleada para representar la condición de reposo en la línea (1). 
 
 

          Las transiciones de 1 a 0 se emplean para arrancar los temporizadores internos, que se usarán para identificar los bits de datos que siguen. El bit de parada (1) que sigue a los bits de datos tiene la misma polaridad que la empleada para señalar la condición de reposo en la línea, y debe tener una duración de 1, 1,5 ó 2 periodos de bits, según las necesidades del dispositivo receptor. los teletipos mecánicos más antiguos necesitan pulsos de parada mas largos para permitir que los mecanismos vuelvan a su posición de reposo a la espera del siguiente bit de arranque, pero los dispositivos receptores electrónicos asíncronos actuales sólo necesitan un bit de parada para asegurar que el siguiente bit de parada generará una transición 1-0. En el carácter se manda en primer lugar el bit menos significativo. 

           Con una transmisión asíncrona los caracteres pueden enviarse a intervalos variables o de forma continua, con la única condición de que el transmisor y el receptor emitan a la misma velocidad. 

           Los modems que operan a velocidades de hasta 1800caracteres por segundo emplean generalmente modulación en frecuencia  y están diseñados para operar en entornos asíncronos. Los modems que operan a velocidades de 2400bps o superiores, emplean formas de modulación más complejas, que utilizan símbolos para transmitir varios bits a la vez. Estos tipos de modulación exigen una sincronización entre los modems transmisores y receptores, de modo que los circuitos que extraen las señales de reloj de la señal transmitida puedan funcionar, y ello supone una transmisión continúa de datos para mantener la sincronización. 

            Las transmisiones asíncronas son populares para conexiones locales directas de terminales que operan hasta velocidades de 19,2Kbps. Estos terminales se emplean frecuentemente para introducir datos directamente desde un teclado, en lugar de transmitir desde buffers de datos a alta velocidad. Los terminales remotos de este tipo suelen emplear modems asíncronos de velocidades de transmisión de hasta 1,8Kbps. 
 


 
1.2.- Transmisión síncrona.

         En funcionamiento síncrono, los octetos de datos se transmiten formando una secuencia continua, sin pulsos de arranque o parada. Las señales de reloj empleadas por el receptor debe obtenerlas el modem a partir de las señales transmitidas, o bien a partir de una señal independiente que debe acompañar a los datos desde el transmisor hasta el receptor. 

         Cada uno de los caracteres síncronos se obtiene de  la cadena de bits recibidos empleando un conjunto de caracteres de sincronización al principio de cada bloque de datos transmitidos contando los bloques de octetos de 8bits después del carácter final de sincronización. El carácter sync tiene asignado un código único, formado por un conjunto irregular de bits a fin de minimizar la posibilidad de que parte del carácter sync y partes de los caracteres sucesivos generen la secuencia de bits correspondiente a otro carácter sync. El carácter sync tiene asignado el código ASCII 10010110 (226, en octal). 

        Un receptor síncrono arranca en modo búsqueda, esperando encontrar un carácter sync en la cadena de bits recibida. Cuando se localiza, los datos se van introduciendo en un registro de datos y se utiliza un indicador de "carácter recibido" cada 8 bits. Muchos sistemas necesitan detectar dos caracteres sync antes de comenzar a recibir datos, a fin de minimizar las probabilidades de que se haya producido una falsa sincronización, y es frecuente utilizar un tercer carácter sync para garantizar la sincronización en el caso en que se pierda el primero durante la transmisión. Estos caracteres de sincronización adicionales son sobrecargas que reducen la eficiencia de la comunicación. 

          En la figura se ilustra el comienzo de una transmisión síncrona que emplea dos caracteres sync

          La transmisión síncrona se emplea generalmente entre terminales inteligentes y ordenadores, o entre ordenadores que dispongan de capacidad de almacenamiento interno para los datos y que pueden transmitir bloques de caracteres a la máxima velocidad permitida por la línea, a fin de mantener la eficiencia de los enlaces. 
 
 

 


 
 
 
 

2.-Interfaces.

       Los medios físicos de comunicación y los aspectos físicos del problema de la interconexión fueron los primeros en estandarizarse. La estandarización a este nivel es fundamental en cualquier sistema de comunicaciones, porque sin un acuerdo previo sobre las características de las señales eléctricas (u ópticas), éstas resultan imposibles. Sin un interfaz físico previamente acordado, los fabricantes de equipos de comunicaciones, como modems, no pueden conseguir que estos funcionen en una gama amplia de ordenadores, y los fabricantes de terminales y equipos terminales serían incapaces de conectar los dispositivos que producen a la mayoría de los ordenadores. 

      Una interfaz se emplea entre entidades disimilares (no parejas) y supone la transferencia física directa de los datos. un protocolo se emplea en comunicaciones entre entidades parejas y para transferencias indirectas de datos. 

      Los medios de interconexión proporcionan el camino físico para las señales eléctricas u ópticas, y no se ven afectados por los protocolos de comunicaciones. Debe haber un interfaz previamente acordado que especifique el diseño, las dimensiones y la asignación de las patillas en los conectores, además de las tensiones y secuencias de señalización empleadas en la transmisión y control de datos. 

       Pueden utilizarse diferentes interfaces entre dos equipos de terminación del circuito de datos (DCE), y entre los DCE y el equipo terminal de datos (DTE, equipo terminación del circuito de datos). 

       El interfaz físico o capa 1 del OSI establece: 

    • Un interfaz eléctrico entre el DTE y el DCE. El interfaz eléctrico entre el medio y el DTE también está sujeto a estandarización y, en algunos casos, no se emplea ningún DCE, utilizándose el medio directamente para conectar los DTE.
    • Los procedimientos necesarios para establecer, mantener y liberar la conexión física utilizando el medio de transmisión.
    • Los medios para transmitir de forma transparente una cadena de bits.
    • Un medio de controlar los fallos en la ruta de transmisión y notificarlo al DTE y/o DCE.


    Los estándares para interfaces físicos tienen típicamente cuatro partes: 
           - Especificaciónmecánicade los cables y conectores.
           - Especificacióneléctricaen la que se incluyen los voltajes, impedancias y formas de onda.
           - Especificaciónfuncional, incluyendo las asignaciones de las señales a las diferentes patillas y la definición de éstas. 
           - Especificaciónde procedimiento de control y transferencia de datos.

        La interfaz serie más popular que existe es el RS-232, que fue publicado por primera vez en 1962 y ha sido revisado numerosas veces (actualmente está en la quinta versión:EIA-232-E de 1991). Los interfaces serie de más altas prestaciones son el RS-422 y el RS-423, publicados en 1975. 

        El estándar de CCITT X.21 es un interfaz de propósito general entre un DCE y un DTE definido para funcionamiento síncrono en redes públicas de datos. 
 


 
2.1.- RS-232 y V24.

     La RS-232 fue publicada por la American Electronic Industries Association (EIA) para estandarizar los interfaces entre los DCE y los DTE que intercambian datos binarios en serie. El medio de interconexión y el interfaz físico están definidos en cuatro secciones principales:
 

    • La sección 2 define las señales eléctricas.
    • La sección 3 define las características mecánicas de la interfaz.
    • La sección 4 porporciona una descripción funcional de los circuitos de la interfaz.
    • La sección 5 define los interfaces estándar para algunas configuraciones de equipos.
         El equivalente del CCITT (UIT-T) para la RS-232 es la V.24, aunque éste sólo especifica los aspectos funcionales y de procedimiento de la interfaz; V24 hace referencia a otros estándares para los aspectos eléctricos y mecánicos:
  • Mecánicos: ISO 2110.
  • Eléctricos:V.28.
  • Funcionales: V.24.
  • De procedimiento: V.24.
          Las versiones actuales de V.24 y V.28 se establecieron en 1993. Este interfaz se utiliza para conectar dispositivos DTE a modems a través de líneas de calidad telefónica para ser utlizados en sistemas de comunicaciones analógicos públicos.

Especificaciones mecánicas.

         El conector normalmente empleado en los interfaces RS-232 es un conector DB-25 (ver figura). El estándar define que el conector hembra se situará en los DCE y el macho en el DTE. Aunque es fácil encontrar excepciones. También es frecuente que muchos interfaces sólo incorporen parte de los circuitos descritos en la especificación.

        Cuando es necesario conectar directamente un ordenador a un terminal sin hacer uso de un modem, la definición normal de las señales ya no es aplicable, ya que tanto el terminal como el ordenador son DTE y los dos transmiten por la patilla 2 y reciben por la 3. Además es usual que los DTE esperen unas determinadas tensiones en las patillas de control antes de intercambiar información.

        Para conseguir establecer la comunicación en este caso se puede emplear un equipo supresor de modem, o seguir un método más sencillo y barato que consiste en usar un cable supresor de modem o null-modem como se aprecia en la figura:

 

Especificaciones Eléctricas.

        El inerfaz eléctrico utiliza circuitos no equilibrados, todos referenciados a tierra. Una tensión positiva entre 3 y 25 voltios se interpreta como un "circuito activo" en los circuitos de control y como un 0 (espacio) en los de datos. Una tensión negativa entre -3 y -25 voltios se interpreta como un "circuito inactivo" en los circuitos de control, y un 1 en los de datos. Esto corresponde al código NRZ-L (apartado NRZ tema4). Esta interfaz es muy sensible al ruido crosstalk y a diferencias entre el potencial de tierra del emisor y del receptor debido a las elevadas tensiones que emplea. 

        La interfaz se utiliza a una razón de menos de 20Kbps para una distancia menor de 15m. 

        En la práctica se pueden exceder estos límites utilizando cables de baja capacidad en entornos eléctricamnete poco ruidosos. 

 

Especificaciones funcionales.

          En la figura y la tabla se representa la localización de los circuitos en el conector, y la función asociada a cada uno:

Conector


Nº de Circuito. Función.
1 Malla.
2 Transmisión de Datos.
3 Recepción de Datos. 
4 Petición de Envío.
5 Preparado para Enviar.
6 DCE Preparado.
7 Señal de Tierra.
8 Detector de Señal Recibida.
9 Reservado para Test.
10 Reservado para Test.
11 No Asignado.
12 Detector de Señal Recibida Secundario.
13 Preparado para Enviar Secundario.
14 Transmisión de Datos Secundario.
15 Elemento de Temporización de la Señal Transmitida.
16 Recepción de Datos Secundario.
17 Elemento de Temporización de la Señal Recibida.
18 Bucle Local.
19 Petición de Envio Secundario.
20 DTE Preparado.
21 Bucle Remoto.
22 Indicador de Llamada.
23 Selección de la Razón de la Señal Transmitida.
24 Elemento de Temporización de la Señal Transmitida.
25 Modo de Test.

 

 

Especificaciones de Procedimiento.

         Las características del procedimiento definen la sucesión de cómo se usan los diferentes circuitos en una aplicación determinada. Veamos dos ejemplos como son una conexión Punto-a-Punto (dedicada) (ver apartado 2.2.1 del tema 1) y la Red de Telefonía Conmutada (RTC) (ver apartado 2.2.3 del tema 1).
 

  • Comunicación Punto a Punto por Red Privada.

  •  

     

    Necesitaremos las siguientes señales: 
     

    Señales Secuencia de activación de señales
    Emisor                Receptor
    Tierra (102) -                              - 
    DCE preparado (107) 1                              - 
    Petición de Envío (105)  2                              - 
    Preparado para enviar (106) 3                              -
    Tx de datos (103)  4                              - 
    Detector de portadora(109) -                              2
    Rx de datos (104)  -                             1
     El circuito RTS activa y desastiva el circuito de transmisión del modem. Cuando un terminal detecta que le están llamando a él activa su señal RTS y queda a la espera de recibir la señal CTS (listo para enviar) desde el modem antes de enviar su respuesta. Cuando el terminal ha terminado la transmisión, desactiva la señal RTS, lo que hace que el modem desastive su transmisor dejando la línea libre. 

      Con las seis señales de la tabla se puede establecer una comunicación punto a punto  entre los dos DTE (por ejemplo dos módems conectados por un cable):


 
  • Comunicación por Red Telefónica.
        Para operar con modems sobre líneas conmutadas es frecuente utilizar dos circuitos adicionales a los que se emplean sobre líneas dedicadas: 
    • DTE preparado (108). 
    • Indicación de llamada ,RI (125). 
         Una señal de llamada en la línea activa el RI y si el terminal está dispuesto para recibir datos, tendrá su señal DTR activada, lo que hará que el modem se conecte a la línea y active la señal DSR. El terminal activará la señal RTS y el modem responderá activando la CTS. A partir de ese momento se puede percibir la señal de portadora en el auricular del teléfono; entonces el usuario conecta el modem a la línea mediante un botón y se activa la señal CD en el modem. 

         Una vez que la transmisión de datos ha terminado, el usuario cuelga el teléfono desconectando el modem de la línea y desactivando la señla CD. El terminal desastiva la señla RTS y desconecta el modem de la línea, provocando la desastivación de la señal DSR. El terminal puede entonces desastivar la señla DTR, quedando a la espera de la siguiente llamada. 

         El orden de las señales para establecer la comunicación es el siguiente: 

 Terminal (DTE)/Modem (DCE).
1. Indicación de llamada(RI). 
2.  DTE preparado (DTR).
3. Se conecta a línea. Activa DCE preparado DSR.
4. Petición de Envío (RTS). 
5. El modem está preparado para tx y activa la señal CTS.
 6. Activación DC. 
4. Tx de datos.
 


 
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