## Bloque 4 Tema 6. Comunicaciones. Medios de transmisión. Modos de comunicación. Equipos terminales y de interconexión. Redes de conmutación y de difusión. Comunicaciones móviles e inalámbricas.

Este tema estudia los fundamentos de las comunicaciones de datos, los medios por los que viaja la información, los dispositivos que forman las redes y los tipos de redes y comunicaciones inalámbricas.

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## 1. Medios de transmisión

Los medios de transmisión se dividen en dos grandes grupos: los medios guiados y los no guiados.

Los medios guiados son aquellos por los que la señal viaja a través de un conductor físico. Los principales son tres.

El par trenzado es el cable más utilizado en redes de área local. Puede ser UTP, sin blindaje, más económico y flexible; STP, con blindaje por pares; o FTP, con pantalla global sobre todos los pares. Sus categorías más importantes son la Cat5e para redes a 100 Mbps, la Cat6 para Gigabit Ethernet, la Cat6A para 10 Gigabit Ethernet y la Cat8 para 40 Gigabit en centros de datos. El conector estándar es el RJ-45.

El cable coaxial tiene un conductor central, un aislante, una malla conductora y una cubierta exterior. Se usa en televisión por cable y en redes antiguas, pero está en desuso en las LAN modernas.

La fibra óptica transmite luz a través de un núcleo de vidrio o plástico y no sufre interferencias electromagnéticas. Hay dos tipos: la fibra monomodo, con un solo modo de propagación, núcleo muy fino de unos 9 micrómetros y transmisión láser que puede llegar a decenas de kilómetros; y la fibra multimodo, con varios modos de propagación, núcleo más grueso de 50 o 62,5 micrómetros y alcance de hasta unos 2 kilómetros.

Los medios no guiados o inalámbricos transmiten la señal a través del aire. Las ondas de radio se usan en radiodifusión y comunicaciones móviles. Las microondas terrestres se usan en enlaces punto a punto. Las microondas por satélite se usan en GPS, televisión satélite y comunicaciones globales. Los infrarrojos tienen corto alcance y se usan en mandos a distancia.

El estándar WiFi sigue la norma IEEE 802.11. Los estándares más importantes son el 802.11n o WiFi 4, que opera en 2,4 y 5 GHz con hasta 600 Mbps; el 802.11ac o WiFi 5, en 5 GHz con hasta 6,9 Gbps; y el 802.11ax o WiFi 6 y 6E, que opera en 2,4, 5 y 6 GHz con hasta 9,6 Gbps.

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## 2. Modos de comunicación

Existen tres modos de comunicación. El modo simplex solo permite la transmisión en un sentido, como la televisión o la radio. El modo semidúplex o half-duplex permite la transmisión en ambos sentidos pero no de forma simultánea, como el walkie-talkie. El modo dúplex completo o full-duplex permite la comunicación en ambos sentidos simultáneamente, como el teléfono o la Ethernet moderna.

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## 3. Parámetros de la transmisión

Los parámetros principales son los siguientes. El ancho de banda es el rango de frecuencias disponible o la tasa máxima de transferencia. La velocidad de transmisión se mide en bits por segundo. La latencia o retardo es el tiempo que tarda un bit en ir de origen a destino. El jitter es la variación en la latencia, y es crítico en comunicaciones de voz y vídeo en tiempo real. La tasa de error o BER es la proporción de bits recibidos con error. El throughput es la tasa de transferencia real efectiva.

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## 4. Equipos terminales y de interconexión

Los equipos terminales o DTE son los dispositivos que generan o consumen información, como ordenadores, servidores o teléfonos.

Los equipos de interconexión son los que forman la infraestructura de la red. El repetidor opera en la capa física y regenera la señal para extender el alcance. El hub conecta varios equipos en estrella retransmitiendo a todos los puertos, por lo que crea un dominio de colisión único; está en desuso. El bridge o puente opera en capa de enlace, aprende direcciones MAC y filtra tramas. El switch o conmutador opera en capa de enlace y crea una tabla MAC para enviar cada trama solo al puerto de destino; separa dominios de colisión y puede crear VLANs. El router o encaminador opera en capa de red, trabaja con direcciones IP, conecta redes distintas y selecciona la mejor ruta usando protocolos de enrutamiento como RIP, OSPF o BGP. La pasarela o gateway opera en todas las capas y traduce entre protocolos distintos.

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## 5. Redes de comunicaciones

Las redes se clasifican por cobertura geográfica en cuatro tipos. La PAN o Personal Area Network tiene un alcance de unos 10 metros y usa tecnologías como Bluetooth. La LAN o Local Area Network cubre un edificio o campus y usa Ethernet o WiFi. La MAN o Metropolitan Area Network cubre una ciudad. La WAN o Wide Area Network cubre un país o el mundo entero, siendo Internet el ejemplo más conocido.

Las topologías de red principales son las siguientes. La topología en bus conecta todos los nodos a un único cable compartido; es sencilla pero un fallo afecta a todos. La topología en estrella conecta todos los nodos a un nodo central, que es la más usada hoy en día con switches. La topología en anillo conecta cada nodo al siguiente, con datos que circulan en un sentido. La topología en malla conecta cada nodo con todos los demás, ofreciendo alta redundancia pero con un coste muy elevado. La topología en árbol organiza los nodos en jerarquía y es la más usada en redes corporativas.

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## 6. Redes de conmutación y de difusión

Las redes de conmutación de circuitos establecen un camino dedicado entre origen y destino antes de transmitir. El circuito queda reservado durante toda la comunicación aunque no haya datos. El ejemplo más conocido es la red telefónica pública o PSTN. La ventaja es la latencia predecible, pero es ineficiente porque los recursos quedan reservados aunque no se usen.

La RDSI o Red Digital de Servicios Integrados digitaliza la línea telefónica convencional. Sus canales B transportan datos a 64 Kbps y el canal D se usa para señalización. El acceso básico BRI tiene dos canales B más un canal D, ofreciendo 128 Kbps de datos. El acceso primario PRI tiene 30 canales B más un canal D en Europa, correspondiente al estándar E1 de 2 Mbps. Actualmente está en desuso, sustituida por ADSL, fibra y VoIP.

Las redes de conmutación de paquetes dividen los datos en paquetes, cada uno con cabecera de origen, destino y número de secuencia. Los paquetes viajan de forma independiente y pueden tomar rutas distintas. El receptor reensambla los paquetes. El ejemplo más importante es Internet con los protocolos IP y TCP. La ventaja es el uso eficiente de la red, pero la latencia es variable.

Las redes de difusión o broadcast transmiten un mensaje a todos los nodos de la red simultáneamente, como ocurre en la Ethernet con hub o en la radio y televisión. La multidifusión o multicast envía los datos solo a un grupo de receptores suscritos.

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## 7. Comunicaciones móviles e inalámbricas

La telefonía móvil ha evolucionado a través de cinco generaciones. La primera generación, 1G, era analógica y solo transmitía voz. La segunda generación, 2G, introdujo la transmisión digital con el estándar GSM europeo y permitió el envío de SMS y datos mediante GPRS y EDGE. La tercera generación, 3G, con UMTS y HSPA, permitió el acceso a Internet móvil con velocidades de hasta 42 Mbps. La cuarta generación, 4G, basada en LTE, alcanza velocidades de hasta 1 Gbps y está completamente basada en IP. La quinta generación, 5G, con la tecnología New Radio, puede llegar a 20 Gbps, tiene una latencia inferior a 1 milisegundo y está diseñada para el Internet de las Cosas masivo.

Bluetooth es un estándar de comunicación inalámbrica de corto alcance. La versión 4.0, conocida como BLE o Bluetooth de baja energía, está diseñada para dispositivos IoT con consumo mínimo.

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## Miniresumen final del tema

Los medios de transmisión son guiados, como el par trenzado y la fibra óptica, o no guiados como las ondas de radio y el WiFi. Los modos de comunicación son simplex, semidúplex y dúplex completo. Los dispositivos de interconexión principales son el switch en capa 2 y el router en capa 3. Las redes se clasifican en PAN, LAN, MAN y WAN. La conmutación de circuitos usa caminos dedicados mientras que la conmutación de paquetes divide la información en paquetes independientes. Las comunicaciones móviles han evolucionado desde la voz analógica del 1G hasta el 5G con velocidades de decenas de Gbps.
