Tema V LA INTERFAZ DE COMUNICACIÓN DE DATOS REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica LA INTERFAZ DE COMUNICACIÓN DE DATOS Tema V

Uso de los Modems en la Transmisión de Datos

OBJETIVO Brindar al participante un conjunto de aspectos básicos sobre los módems, clasificación, estándares que usan, comandos que utilizan, estrategias de diagnósticos, etc.

TIPOS DE LÍNEAS EN LA RED TELEFÓNICA TIPOS DE LÍNEAS DE RED TELEFÓNICA Líneas conmutadas Líneas arrendadas (dedicadas, privada) Tipo Ventajas Desventajas Conmutada Flexibilidad. Económicas para bajos volúmenes de información. Requiere establecimiento de la llamada. Baja calidad. Posibilidad de bloqueo por congestión de la red. Arrendada Ideal para altos volúmenes de Información. Mejor calidad de Tx. Sin bloqueos por congestión. No requiere establecimiento de llamada. Costosa para bajos volúmenes. Falta de flexibilidad (comunica sólo con otra computadora fija).

MODEMS SIGNIFICADO: MOdulador DEModulador Función: Permitir la transmisión de señales digitales a través de medios analógicos. RPT DTE MODEM CIRCUITO INTERFASE RED TELEFÓNICA

PRINCIPALES FUNCIONES DEL MODEM Modular y demodular la señal portadora de información. Establecer la comunicación con una computadora remota. Establecer comunicación con el MODEM remoto para negociar la comunicación. Recuperar la señal reloj para recepción de señales sincrónicas. Los MODEMs avanzados incluyen técnicas de compresión y control de errores.

TIPOS DE MODEMS Modems Internos: ubicados dentro del PC. Se ubican en una ranura libre del PC. Modems Externos: ubicados en un gabinete individual fuera del PC.

INTERFAZ ETD - ETCD DTE MODEM Datos Tx Datos Rx Línea Telefónica Señales de Control

INTERFAZ DTE - DCE Existen varias características en esta interfaz que pueden ser resumidas como: ¿Como indicar el número destino si No hay hilos para indicar número a discar? Solución: Se definen estados y lo que viaja por TxD y RxD tiene diferente significado según el estado del MODEM MODEMs Inteligentes: se configuran según los requerimientos del momento en que se está utilizando. El usuario se desprende del engorroso procedimiento de configuración y re-configuración o diagnóstico.

ESTADOS DE UN MODEM INTELIGENTE Estado Comando Off-line On-line Estado On-line Estado Comando. En este caso ocurre que: El modem interpreta como comandos lo que el DTE transmite por TxD. El modem emite respuestas por RxD. En este caso TxD y RxD no transportan datos

ESTADOS DE UN MODEM INTELIGENTE Estado Comando Off- line: El MODEM interpreta comandos y emite respuestas (por TxD y RxD) sin tener establecida conexión alguna. Estado comando On-Line: El MODEM interpreta comandos y emite respuestas (por TxD y RxD) sin abandonar una conexión establecida. Estado On-Line: Hay una conexión establecida y TxD y RxD transportan datos.

MODEMS INTELIGENTES Y COMANDOS AT Encendido Corrida del S/W de comunicación Estado comando Off-Line llamada respuesta conmutación voz a datos lazo de verificación Abortar colgado Pérdida port. Reset = Z Colgado = H Pérdida Portadora Estado On - Line comunicación establecida Comando On Line = O Estado comando On - Line ESC +++

COMANDOS AT Los comandos pueden ser enviados al Modem desde el teclado del terminal o por el S/W de comunicación. Se usa el Prefijo “AT”, denominado código ATENCIÓN AT precede a cualquier comando excepto a los comandos: A/ y ESC (AT es usado para comprobar velocidad y formato de caracteres). Sintaxis de la línea comando: AT comando1 comando2. . . . . . . <return> Tras la ejecución de un comando válido, el Modem emite respuestas tales como: OK CONNECT BUSY, etc.

COMANDOS AT (BÁSICOS) Comandos No precedidos por AT Precedidos por AT silencio+++silencio (regresa a modo comando) A/ ESC Discado Registros Estándares

COMANDOS AT, CATEGORÍAS: Comandos Básicos : AT comandos originales: Operaciones básicas, discado, registros, reset, control del speaker, etc. Comandos Extendidos : AT& Opciones de control de flujo, control de errores y compresión, operaciones de diagnóstico, etc. Comandos Extendidos : AT* Funciones de seguridad, acciones ante cambios de calidad de la señal, configuración remota, etc.

COMANDOS AT, CATEGORÍAS: Comandos para FAX : AT+F Servicios de Voz del Modem : AT+V Métodos de compresión de la voz, volumen de la voz, etc.

COMANDOS AT (BÁSICOS) Los comandos emitidos por el DTE son almacenados en un buffer (con capacidad de 40 caracteres) que conserva la última línea de comandos que puede ser re-ejecutada con “A/” y editada con Backspace. Ejemplo de un comando AT: ATDT9W9341536 Indica: Discar con tonos el 9, esperar un tono durante un tiempo gobernado por el contenido del registro S6 y al llegar el tono discar el 341546

DIAGRAMA EN BLOQUE DE MODEM ASINCRÓNICO Buffers TxD Modulador Línea Telf. RTS FPB Amplificador de salida CTS Interfaz línea D Oscilador local RxD Discrimi nador FPB Amplificador de entrada Limitador Detector nivel DCD

DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN MODEM ASINCRÓNICO Filtro pasabanda: eliminar las componentes de frecuencias indeseables. Discriminador: efectúa la demodulación FSK. Limitador: Eliminar variaciones espurias en las amplitudes. Detector de nivel: Señalizar la detección de nivel de portadora. Interfaz de línea: transformador para adaptación de impedancias y/o híbrida para separación de señales

Estándares de MODEMs MODEMs para transmisión de Datos por la red telefónica estandarizados a través de las Recomendaciones de la serie V del CCITT (UIT), V.21, V.23, V.26, V.29, V.32, V.34, etc. MODEMS estandarizados por los laboratorios Bell (E.U.)

RECOMENDACIÓN V.21 Modem asincrónico Modem FSK full dúplex Los canales están separados en frecuencias (MDF) 300 bps. El sistema opera en líneas telefónicas conmutadas. Portadora f1 f0 Canal 1 1080 Hz 980 1180 Canal 2 1750 Hz 1650 1850 Tx origen Tx resp.

DIAGRAMA MODEM SINCRÓNICO buffers TxD aleatoriz. codificador modulador ecualiz. RTS F PB amplif. salida CTS D osc. local Circ. sincronismo línea Tlf. TxC (ETCD) interfaz línea RxC circuito recuperación de reloj RxD discrimi nador- decodif des- aleatoriz. F PB limitador amplificador entrada DCD detector nivel

ALEATORIZADOR -DESALEATORIZADOR Funciones: Eliminar secuencias periódicas que pudieran generar líneas espectrales y secuencias que dificulten la recuperación de reloj. Son dispositivos autosincronizables. Caracterizan su configuración a través de un polinomio en el que x-1==> 1 demora de T unidades de tiempo.

ALEATORIZADOR -DESALEATORIZADOR P(x) = 1 + x - 6 + x - 7 + an bn - 6 bn - 7 bn bn = a n + bn - 6 + b n - 7 c n = b n+bn - 6+b n - 7 = (a n+bn - 6+b n - 7) + bn - 6 + b n - 7 cn = an sumador modulo 2 Tx cn desaleatorizador Rx

LA NORMA V.26 • MODEM sincrónico. Operación full duplex en circuitos a 4 hilos arrendados. 2400 bps, 1200 Bd. Modulación DPSK4 con portadora en 1800Hz. • 00 01 11 10 Alternativa A Alternativa B La alternativa A requiere de aleatorizador para evitar secuencias seguidas de “0”

LA NORMA V. 26bis Define versión de V.26 a 2H para el uso en la red telefónica conmutada. Igual constelación de modulación que V.26 Permite adicionalmente una velocidad auxiliar de 1200 bps con la siguiente constelación de modulación: • 1

LA NORMA V. 29 Portadora a 1700 Hz modulando símbolos de 4 bits. 2400 Baudios, 9600 bps, full dúplex sobre 4H arrendados. Modulación multifásica - multinivel Q2 Q3 Q4 Cambio Fase 0 0 1 0 0 0 0 45 0 1 0 90 0 1 1 135 1 1 1 180 1 1 0 225 1 0 0 270 1 0 1 315 Fase Q1 Amp. relativa 090180270 0 3 1 5 45 135225315 0 2 1 32

V. 29 Diagrama de Constelación • 45 90 135 180 225 270 315 0 0001 1001 0000 1000 0010 1010 0011 1011 0111 1111 0110 1110 0100 1100 0101 1101 V. 29 Diagrama de Constelación - Uso obligatorio de aleatorizador. - Ecualizador adaptativo - Multiplexor optativo

LA NORMA V. 32 Modem a 2H para líneas conmutadas operando a 4800 o 9600 bps. 2400 Bd. Operación full duplex usando técnicas digitales de cancelación de eco. Portadora en 1800 Hz y modulación TCM. Aleatorizadores y ecualización adaptativa

TCM MODULADOR V. 32 V. 32 Conversor serie-paralelo Modulador QAM Señal modulada 4 bits Codificador no lineal bits de inf. V. 32 Q4 Q3 Q2 Q1

LA NORMA V. 32 bis Mejoras sobre V.32 , 2H, línea conmutada en operación full duplex con cancelación de eco. 2400 Bd. Alcanza velocidades de: 14400, 12000, 9600, 7200 bps con TCM y 4800 bps sin TCM. Conversor serie paralelo codificador Modulador QAM Q1 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 datos TCM

LA NORMA V. 33 Operación a 4H líneas arrendadas operando a 14400 bps con velocidad adicional (fall back) de 12000 bps. 2400 Bd. TCM Esquema de modulación semejante a V.32bis. Emplea aleatorizadores y ecualización adaptativa. Inclusión opcional de multiplexor.

LA NORMA V. 34 Velocidades de modulación de 2400, 3000 y 3200 Bd obligatorias y otras opcionales. Velocidades > de 3000 Bd sólo soportadas por circuitos de muy buena calidad en la banda de voz en la que las frecuencias hasta 3400 Hz son muy poco atenuadas.

LA NORMA V. 34 Operación full duplex por 2H conmutados o 2H/4H arrendados. Cancelación de eco. TCM. Velocidades desde 2400 bps hasta 28800 bps Permite transmisiones asimétricas (diferentes velocidades en transmisión y recepción).

MODO DIAGNÓSTICO V.54 norma el conjunto de operaciones de diagnóstico Red Modem V.54 norma el conjunto de operaciones de diagnóstico de un modem y las negociaciones entre dos módems para la colaboración en la ejecución de una operación. Lazo Local Analógico Lazo Local Analógico con auto-test Lazo Digital Remoto Lazo Digital Remoto con Auto-test Lazo Local digital

Se parte del estado comando off-line LAZO LOCAL ANALÓGICO Transmisor Receptor ETD Línea Telefónica Modem Sx analógica Comprueba integridad de la computadora y del Modem No hay transmisión al modem remoto Se parte del estado comando off-line AT&T1 En la pantalla de la PC debe aparecer lo mismo que se transmite (eco)

LAZO LOCAL ANALÓGICO CON AUTO-TEST Generador de mensajes Contador de errores Transmisor Receptor lazo analógico Línea TxD RxD ETD Comprueba integridad del modem El propio modem genera el patrón de prueba Se parte del estado comando off-line AT&T8 Al concluir la prueba con AT&T0 el modem informa del número de errores

LAZO REMOTO DIGITAL Modem Local Modem remoto Transmisor Receptor circuito telefónico RxD TxD lazo digital TxD RxD Comprueba ETD local, modem local y remoto, y circuito telefónico. Desde modem local se comprueban errores del mensaje transmitido. Partiendo del estado Comando On-Line AT&T6 (en el modem local).

LAZO REMOTO DIGITAL CON AUTO CHEQUEO Modem Local Modem remoto Transmisor Receptor circuito telefónico RxD TxD lazo digital Generador de mensaje Contador errores Igual a Lazo Remoto Digital pero con mensaje auto-generado por Modem Local. AT&T7

LAZO LOCAL DIGITAL Modem Local Modem remoto RxD TxD Transmisor TxD Receptor circuito telefónico RxD TxD TxD Permite prueba de módems, línea y ETD remoto Util cuando el modem remoto no es capaz de solicitar lazo remoto digital Partiendo del estado Comando On-Line AT&T3

LOCALIZACIÓN DE FALLAS Errores de Transmisión Lazo Remoto Digital OK Falla en ETD distante Error Lazo Remoto Digital con auto-chequeo OK Falla en ETD local Error Lazo Analógico Local con Auto-Chequeo OK Lazo Local Analógico en Estación remota Falla en Modem Local Error OK Falla en Modem Remoto Falla en Línea Telefónica Error

RESUMEN DE OPERACIONES DE DIAGNÓSTICO Ante fallas es conveniente emplear recursos para localizarla. Conjunto de lazos de diagnósticos que el modem puede ejecutar y que ponen a prueba diferentes partes del circuito de comunicación, incluyendo a las computadoras de los extremos. Es necesario revisar las especificaciones del modem y comprobar el repertorio de comandos AT que soporta.

ACCIONES PARA INCREMENTAR LA VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA Además de técnicas de modulación que admiten altas velocidades se puede incrementar ésta: Disminuyendo los errores en la transmisión mediante técnicas de corrección de errores Aplicando técnicas de compresión modem red enlace virtualmente libre de errores datos compactados

CORRECCIÓN DE ERRORES Y COMPRESIÓN Necesario el establecimiento de estándares para la comunicación entre diferentes productos. Microcom Networks Protocols de Microcom Inc. MNP Protocolos que normaliza el intercambio de información estructurado por capas entre 2 Modems : MNP1, MNP2,. . . . . MNP5. . . . emplea técnicas de compactación CCITT: Estándar V.42 y V.42bis

ESTÁNDARES CON COMPRESIÓN La compresión de datos requiere un enlace libre de errores, datos erróneos arruinan proceso de descompresión MNP5 (compresión) emplea MNP4 para control de errores. V42bis (compresión) emplea V.42 para control de errores. V.42bis es superior en eficiencia que MNP5

ESTÁNDARES CON COMPRESIÓN Atención: Aplicar MNP5 para transferencia de información YA compactada sólo introduce demoras innecesarias Si emplea técnicas de control de errores en el modem, debe seleccionar un protocolo de transferencia de archivos sin control de errores como Ymodem-G y Zmodem-G

FACILIDADES TÍPICAS DE UN MODEM MODERNO Soportar multiestándares : V.32, V.32bis, V.33, V.34, V.34bis, etc. Operar en todos los ambientes: Windows 95, DOS, MAC, UNIX, etc. Soportar técnicas de control de errores y de compactación

FACILIDADES TÍPICAS DE UN MODEM MODERNO (Cont.) Altas velocidades en la interfaz DTE-DCE: Ej. 460,8 Kbps Amplio repertorio de comandos AT, incluyendo los extendidos Soportar V.25bis: Transferencia sincrónica entre PC y Modem Operar a 2 hilos conmutados y 2 /4 hilos arrendados

FACILIDADES TÍPICAS DE UN MODEM MODERNO (Cont.) Caída automática de velocidad para intercambiar con módems más lentos. Detección automática de fax, voz y datos. Puede usarse el mismo teléfono para los 3 servicios (con algunas centrales telefónicas). Funciones de seguridad: protección de acceso con password, implementación de call-back. Pueden ser configurados remotamente. Flash EPROM que permite actualización del firmware incluso por FTP.

GRACIAS ! Fin del Tema 5