3.3 Dispositivos Para La Transmisión De Datos: El Modem

3.3 Dispositivos Para La Transmisión De Datos: El Modem Un módem es un dispositivo que se utiliza para transmitir información entre varios equipos (básicamente 2) a través de las líneas telefónicas. Los equipos operan en forma digital y utilizan el lenguaje binario (una serie de ceros y unos) pero los módems son analógicos. Las señales digitales pasan de un valor al otro. No existe un término o punto medio, es todo o nada, o sea, unos o ceros. Por el contrario, las señales analógicas no cambian "por escalón" sino que abarcan todos los valores, por lo que se puede obtener 0; 0,1; 0,2; 0,3; 1,0 y todos los valores en el medio. Por ejemplo, un piano funciona de manera digital porque no existen "escalones" entre las notas. En cambio, en un violín las notas pueden modularse para pasar por todas las frecuencias posibles. Un ordenador funciona como un piano, un módem como un violín. El módem convierte la información binaria del equipo en analógica. Luego envía este nuevo código a través de la línea telefónica. Pueden escucharse unos sonidos extraños si el volumen del módem está encendido. Entonces, el módem convierte la información digital en ondas analógicas y en la dirección contraria, transforma datos analógicos en digitales. Es por eso que la palabra módem surge del acrónimo de Modulador/Demodulador 3.3.1 Estándares Utilizados Por Los Modem Hay dos conjuntos de estándares de módems, los Bell americanos y los CCITT europeos. En el momento actual, los módems de estándar Bell no pueden ser utilizados legalmente en el Reino Unido, donde las frecuencias utilizadas no cumplen los requerimientos de la British Telcom. Para que los módems multi-estándar puedan ser aprobados, deben mortificarse para desactivar la operación Bell. El sistema Beli, por tanto, es de una importancia mera- mente académica para los usuarios europeos, y sólo será necesario conocerlos si se va a acceder, por alguna razón, a alguna base de datos americana. La tabla que sigue muestra las velocidades de transmisión y las frecuencias de modulación utilizadas por los sistemas Bell y CCM. Los dos sistemas Bell son similares a los dos sistema CCITT, pero en la práctica no son lo suficiente- mente iguales como para lograr la compatibilidad. Dado que los sistemas Bell no son generalmente aplicables en Europa, no serán considerados en este libro. El sistema V21 es probablemente el mejor para propósitos generales, ya que permite una razonable velocidad de transmisión en ambas direcciones. También permite que el equipo receptor devuelva los datos al equipo transmisor, ya que funciona en sistema full duplex. Esto permite implementar un sistema efectivo de control de errores. Por otra parte, el sistema V23 permite una considerable velocidad de transmisión, pero sólo en funcionamiento half duplex. Es interesante señalar que la operación half duplex, o semi dúplex, no significa que la comunicación sólo sea posible en un sentido (esto se conoce como simplex). Significa que el sistema puede emitir en una única dirección a la vez; utilizando protocolos convenientes, es posible transmitir en ambas direcciones. Es necesario un protocolo efectivo para evitar que los dos transmitan a la vez. El protocolo es igual que en los sistemas de radioteléfonos, donde la comunicación sólo se establece en un sentido a la vez y hay que utilizar la palabra “cambio” al final de cada mensaje para indicar a la otra persona que es su turno para hablar. En un sistema informática todo puede ser controlado automáticamente. Por tanto, el usuario no puede siquiera darse cuenta de que el sistema está funcionando en una única dirección cada vez. El sistema V23 tiene las velocidades de 1200175 baudios, mencionadas previamente. En principio, puede parecer un sistema extraño. Está diseñado básicamente para la utilización en grandes bases de datos. Estos sistemas, normalmente, emiten una gran cantidad de datos de la base al usuario, utilizando para ello la velocidad rápida. La velocidad lenta la utiliza el usuario para enviar instrucciones a la base de datos. Estas son normalmente muy cortas, por lo, que resulta suficiente una velocidad de tan sólo 75 baudios. Suele ser la velocidad en la que los usuarios teclean la que fija la velocidad a la cual son enviados los caracteres. Los 75 baudios representan un máximo de 7.5 caracteres por segundo, o 450 caracteres por minuto. Supone de 75 a 90 palabras por minuto, velocidad solamente alcanzable por muy buenos mecanógrafos. La figura 3 muestra la estructura interna utilizada por un módem V21. Un módem, funcionalmente hablando, es muy simple, pero hay que indicar que en la práctica resulta muy complejo y que hasta hace muy poco han sido extremadamente caros (más de 200.000 pesetas). Los módems modernos no son particularmente baratos en comparación con algunos de los ordenadores domésticos, pero resultan una buena inversión por su gran utilidad. Si observamos la figura 3 en la zona dedicada a la transmisión, vemos que la entrada en serie se acopla a un circuito generador de tonos. Este es normalmente un VCO (Voltage Controlled Oscillator, oscilador controlado por voltaje), que conmuta entre las frecuencias en respuesta a los cambios de voltaje en su entrada, generando directamente los dos tonos requeridos. En las unidades reales hay circuitos antes del generador de tonos para asegurarse que los voltajes de control recibidos están en el rango adecuado. Si esto no se hiciera los tonos serían dependientes exactamente de los voltajes de entrada del puerto serie, y podrían variar en un alto rango. Para que el módem funcione adecuadamente en conjunción con otros módems, resulta esencial la exactitud de los tonos generados. La segunda etapa consiste en un filtro paso banda. Este filtro permite sólo el paso a una estrecha banda de frecuencias y rechaza cualquier señal fuera de las frecuencias de la banda de paso. Existen dos razones principales para la inclusión de este filtro. Una es, simplemente, que el generador de tonos no puede producir señales sedales puras, si- no acompañadas de una gran cantidad de armónicos (múltiplos de la frecuencia fundamental). Estas frecuencias se hallan fuera de rango permitido para la transmisión vía teléfono. Una razón es que el proceso de modulación también genera frecuencias fuera del rango permitido, y el filtrado las elimina. El rango de frecuencias de paso depende de los tonos de la transmisión; el ancho de banda es ligeramente superior que el mínimo necesario para incluir los dos tonos. El filtro es habitualmente de buena calidad y da un alto grado de atenuación, incluso cerca de los márgenes del paso de banda. La figura 4 muestra una respuesta en frecuencias típica para unos tonos de 1180 y 980 Hz. El duplexador es un circuito que permite enviar una señal a través de un par de líneas mientras se extrae otra señal de ellas. Si la señal transmitida se alimentara directamente al cable cortocircuitaría las señales que llegaran y las eliminaría. Este permite acoplar la transmisión a la línea sin atenuar seriamente la señal de llegada. Las señales transmitida y recibida deben ser de niveles comparables. Si se utiliza acoplamiento acústico el duplexador no resulta necesario, ya que el teléfono en sí más el acoplador producen la duplexación. Si no se utiliza el acoplamiento acústico las conexiones al sistema telefónico se harán utilizando un transformador de aislamiento. En la sección receptora, se extrae la señal del duplexador y se alimenta a un filtro paso banda. Este resulta necesario para atenuar la sección transmisora propia, aislando los dos tonos diferentes emitidos por el módem situado en el otro extremo de la línea. También ayuda a evitar los problemas causados por el ruido de la línea telefónica. Hay que señalar lo curioso que resulta que, a pesar del gran ruido contenido en las líneas telefónicas, los errores de transmisor. Son muy pocos cuando los módems están bien instalados. El decodificador de tonos tiene que convertir los tonos que llegan de nuevo a voltajes. Suele hacer falta también una serie de circuitos para proporcionar una salida compatible RS-232C, que es más sencillo que diseñar un circuito que los genere directamente. Se pueden utilizar diversos tipos de circuitos de codificadores de tono, pero el más utilizado es sin duda el PLL, (Phase Locked Loop, bucle de bloqueo de fases). Este sistema utiliza la estructura del diagrama de bloques de la figura 5. La señal de entrada y la salida de un VCO se alimentan a las dos entradas de un comparador de fase, y la salida de ésta se procesa a través de un filtro paso bajo. La salida del comparador de fase es una serie de pulsos, que se convierte en un voltaje continuo cuando se la hace pasar por el filtro paso bajo. La amplitud, dll voltaje continuo es relativa a la fase y la frecuencia de las dos señales de entrada. Si la salida del VCO es dé una frecuencia menor o su fase se halla desplazada por detrás de la señal de entrada, el voltaje alcanza un valor alto. Si el VCO está operando a una frecuencia mayor que la señal de entrada o su fase se encuentra ligeramente por delante, entonces el voltaje torna un valor bajo. La salida del filtro paso bajo se utiliza como voltaje de control para el VCO y un sencillo proceso de ‘’retroalimentación hace que el VCO bloquee su frecuencia a la misma que la señal de entrada. Si por cualquier razón el VCO produjera una frecuencia superior que la frecuencia de entrada, entonces el voltaje de control se reduciría, contrarrestando la deriva y bloqueando de nuevo al VCO en la misma frecuencia. De más importancia, si la frecuencia de entrada cambia, entonces también funciona el mismo sistema de retroalimentación y hace que el VCO persiga a la frecuencia de la señal de entrada. Nuestro circuito no requiere una señal del oscilador, sino la salida del filtro paso bajo.