Módulos de conectividad
Conocimientos básicos de comunicación inalámbrica: Mecanismo Inalámbrico (2)
Índice: Mecanismo inalámbrico (1)
1. ¿Qué es la comunicación inalámbrica?
2. Ejemplos de aplicaciones de comunicación inalámbrica
3. Configuración básica y elementos de los sistemas de comunicación inalámbricos
4. Método de comunicación inalámbrica: Modulación y demodulación
Columna: Las ondas de radio y sus frecuencias
Índice: Mecanismo inalámbrico (2)
5. Dirección de transmisión de datos: Dúplex (dúplex completo y semidúplex) y símplex
6. ¿Qué es un protocolo de comunicación?
Columna: Historia y evolución de las comunicaciones inalámbricas
5. Dirección de transmisión de datos: Dúplex (dúplex completo y semidúplex) y símplex
El formato de transmisión en cuanto a la dirección en que se transmiten los datos es una especificación importante en las aplicaciones de comunicación, ya sean inalámbricas o por cable. Ese formato se divide en transmisión dúplex y transmisión símplex. Además, la transmisión dúplex puede clasificarse a su vez en transmisión full-dúplex y transmisión half-dúplex. A continuación explicamos cada método de transmisión.
5.1 Transmisión dúplex
La transmisión dúplex*5 es un formato de transmisión que parece haberse adoptado en un porcentaje muy elevado de los dispositivos de comunicación digital actuales. Existen dos tipos de transmisión dúplex: la transmisión full-duplex y la transmisión half-duplex.
Transmisión dúplex completa
Como se muestra en la Fig. 8-1, la transmisión full-duplex es un formato de transmisión que permite la comunicación de datos y llamadas de voz de dos formas (dúplex) al mismo tiempo: del dispositivo A al dispositivo B y del dispositivo B al dispositivo A. Si las señales recibidas y transmitidas (a veces descritas respectivamente como "Rx" y "Tx") tienen asignadas frecuencias diferentes, los componentes electrónicos de color naranja que las separan se denominan duplexores.
Ejemplos de aplicación: teléfonos fijos, móviles, smartphones, etc. (conexión directa entre dispositivos)
*5: A menudo oímos los términos descarga/carga y enlace descendente/enlace ascendente en relación con la transmisión dúplex. Digamos que el terminal o PC que estás utilizando es el dispositivo A. En este caso, recibir datos del dispositivo B se denomina descarga; a la inversa, transmitir datos del dispositivo A al dispositivo B se denomina subida. Además, cuando lo importante es simplemente la conexión entre el dispositivo A y el dispositivo B -por ejemplo, una conexión con un terminal y una estación base- en lugar de la transmisión de datos en sí, se denomina enlace descendente/enlace ascendente.
Transmisión semidúplex
Como se muestra en las Fig. 8-2a y Fig. 8-2b, la transmisión half-duplex es un formato en el que el dispositivo A y el dispositivo B transmiten datos cambiando mutuamente entre la transmisión y la recepción. Este formato se distingue de la transmisión full-duplex porque los datos no pueden transmitirse de dos formas al mismo tiempo.
Ejemplo de aplicación: Transceptores
5.2 Transmisión símplex
Como se muestra en la Fig. 8-3, la transmisión símplex es un formato en el que los datos se transmiten entre el dispositivo A (transmisor) y el dispositivo B (receptor) sólo en una dirección (símplex), del dispositivo A al dispositivo B.
Ejemplos de aplicación: Radiodifusión AM/FM, control remoto por ondas de radio, etc.
6. ¿Qué es un protocolo de comunicación?
Hasta ahora hemos dado una visión general de la comunicación inalámbrica desde el punto de vista del hardware. Por otro lado, el aspecto del software también es importante para establecer una telecomunicación, ya sea inalámbrica o por cable. Este software se denomina protocolo de comunicación, o simplemente protocolo.
Un protocolo se refiere a los procedimientos y reglas determinados para, por ejemplo, transmitir mutuamente datos sin errores entre sistemas diferentes en sistemas de comunicación de datos (comunicación digital), incluidos los ordenadores. La Figura 9 muestra un ejemplo de la función de los protocolos relacionados con la transmisión de datos.
Para garantizar la transmisión de datos es necesario determinar una amplia gama de protocolos de función y papel, como los procedimientos de control, las estructuras de datos y las interfaces. Sin embargo, eso implica un número enorme de protocolos. Digamos que un protocolo está fijado a un modelo. En ese caso, cuando sea necesario actualizar el protocolo, por ejemplo, añadiéndole contenidos o cambiándolos, será difícil abordarlo. En consecuencia, a cada rol y función se les asigna un protocolo y, a continuación, esos protocolos se organizan en una estructura de capas para garantizar que puedan actualizarse fácilmente. Esta estructura de protocolos organizada sistemáticamente se denomina pila de protocolos. (A veces también se denomina conjunto de protocolos o arquitectura de red).
La pila de protocolos se basa en estándares internacionales. Se denomina modelo de referencia básico de interconexión de sistemas abiertos (OSI) (Tabla 4). En la práctica, este modelo no se utiliza, sino que se adopta una pila de protocolos con especificaciones convenientes para cada aplicación (buena eficacia de transmisión de datos y alta fiabilidad de transmisión de datos, etc.). La Tabla 5 describe la correspondencia entre el modelo TCP/IP utilizado como estándar en Internet y el modelo de referencia básico OSI tomando como ejemplo la pila de protocolos del modelo Bluetooth® LE. Hemos omitido una explicación sobre cada capa en el modelo TCP/IP y en el modelo Bluetooth® LE. Se puede ver que el número de capas es pequeño y que se han omitido algunas capas.
El mecanismo es tal que la comunicación 4G LTE y 5G pasa por una estación base. Por lo tanto, sus protocolos de comunicación son más complicados que el modelo TCP/IP y el modelo Bluetooth® LE.
Columna: Historia y evolución de las comunicaciones inalámbricas
La historia de la comunicación inalámbrica se remonta a 1864. El físico teórico británico J.C. Maxwell predijo la existencia de las ondas de radio en su artículo titulado "Una teoría dinámica del campo electromagnético". Sin embargo, el documento era muy difícil de entender en aquella época. Como consecuencia, no se comprendió su contenido. La existencia de las ondas de radio fue demostrada por el alemán H. R. Hertz. Hertz consiguió crear artificialmente ondas de radio en 1888. La demostración reveló que las ondas de radio tienen las mismas propiedades que la luz en cuanto a reflexión, refracción, difracción, interferencia y otros puntos. El inventor italiano G. Marconi fue el primero en poner en práctica la telecomunicación inalámbrica mediante ondas de radio. En 1896, unos 60 años después del éxito de S. Morse con la telecomunicación alámbrica mediante cables en 1837, Marconi consiguió transmitir una comunicación inalámbrica de aproximadamente 3 km utilizando el código Morse en Gran Bretaña. Además, también tuvo éxito con la comunicación inalámbrica a través del Estrecho de Dover en 1899 y a través del Océano Atlántico en 1901 (Fig. 10-1).
Era natural pensar en utilizar la comunicación inalámbrica en los barcos para permitir la comunicación móvil de tierra a mar, de mar a tierra y de mar a mar, algo que no había sido posible hasta entonces. En 1897 se realizó una prueba de ello. El hundimiento del Titanic en 1912 fue el acontecimiento más histórico de los inicios de esta comunicación inalámbrica. Es bien sabido que el Titanic chocó con un iceberg y se hundió durante su viaje inaugural. En aquella época, la señal de socorro "SOS" se enviaba en código Morse por comunicación inalámbrica. El Carpathia, que navegaba cerca, interceptó esta señal y acudió al lugar del desastre, rescatando a 711 personas.
También fue posible transmitir audio y vídeo de forma inalámbrica, además del código Morse, como ocurrió con las emisiones de radio y televisión a principios del siglo XX. La radiodifusión se realizó por primera vez en América en 1906. El Sistema de Radiodifusión de Tokio (NHK) se inauguró en Japón en 1925. Al mismo tiempo se inventó la televisión en blanco y negro. Las emisiones de televisión comenzaron hacia 1950. Además, los televisores en color aparecieron tres años después de la invención de los televisores en blanco y negro. Las emisiones de televisión en color se introdujeron en los países desarrollados en la década de 1960. Esto sentó las bases de la radiodifusión televisiva. Después, la televisión se emitió en formato analógico hasta principios de la década de 2000. Desde la segunda mitad de la década de 2010, se está pasando al formato digital en todo el mundo.
La comunicación inalámbrica se está infiltrando en nuestras vidas en ámbitos distintos de la radiodifusión. El alcance del uso de la comunicación inalámbrica se ha ampliado enormemente con la difusión de las comunicaciones inalámbricas dedicadas a operaciones específicas (comunicaciones inalámbricas comerciales), como en el caso de la policía, los bomberos, la prevención de catástrofes, los ferrocarriles y los aeropuertos, y la difusión de los teléfonos móviles representativos de las comunicaciones inalámbricas personales. Los teléfonos móviles empezaron a digitalizarse en los países en torno a 1993 (segunda generación: 2G). Desde entonces se han producido rápidos aumentos de velocidad y capacidad. La aparición de 4G en el extranjero en 2009 y en Japón en 2012 ha elevado drásticamente ese nivel. Ahora nos encontramos en la fase de propagación de la 5G en la década de 2020 (Fig. 10-2). Además, se está debatiendo el concepto de Beyond 5G y 6G en las generaciones posteriores.
