Transmisión de Datos

Transmisión en Paralelo

Un hilo por cada bit. Ejemplo: Transmisión de 8 bits usando 8 hilos (+1 de masa).

  • Ventajas: Alta velocidad.
  • Desventajas: Alto coste de cableado y problemas de sincronización en largas distancias.

Transmisión en Serie

Una sola línea para todos los bits.

  • Ventajas: Menor coste en cableado, apto para mayores distancias.
  • Desventajas: Menor velocidad comparada con la transmisión en paralelo.

Transmisión Asíncrona

Emisor y receptor utilizan señales de reloj distintas, resincronizándose al inicio de cada carácter. Útil a bajas velocidades (kbps).

  • Ventajas: Simplicidad.
  • Desventajas: Baja velocidad de transmisión.

Transmisión Síncrona

Emisor y receptor utilizan la misma señal de reloj, codificándose la señal de reloj junto con los datos. Necesaria para velocidades medias y altas (Mbps o Gbps).

  • Ventajas: Alta velocidad de transmisión.
  • Desventajas: Mayor complejidad y coste.

Transmisión en Banda Base

La señal se transmite en su banda de frecuencia original. Ejemplos: RS232, RS485, Ethernet.

  • Ventajas: Simplicidad.
  • Desventajas: Limitaciones en distancia y capacidad.

Transmisión en Banda Ancha

La señal se traslada a una banda de frecuencia más alta mediante modulación. Ejemplos: Radio, TV, telefonía móvil, WIFI, ADSL.

  • Ventajas: Mayor capacidad y alcance.
  • Desventajas: Mayor complejidad.

Preparación de la Señal

El transmisor debe preparar la señal para que se propague por el medio, definiendo el modo en que se representa la señal en la línea (codificación) y, si es necesario, trasladar la señal a otra banda de frecuencias más alta (modulación).

Modulación

Definición: El modulador traslada el espectro paso bajo de la señal mensaje a una banda de frecuencias más alta para su transmisión.

Necesidad de la modulación: Facilita la radiación de la señal a través de una antena, evita interferencias, permite la multiplexación de señales y hace que las antenas tengan medidas manejables.

Tipos de Modulación

  • Modulación de Amplitud (AM): Varía la amplitud de la portadora.
    • Ventajas: Simplicidad.
    • Desventajas: Susceptible a interferencias.
  • Modulación de Frecuencia (FM): Varía la frecuencia de la portadora.
    • Ventajas: Mejor resistencia al ruido.
    • Desventajas: Mayor ancho de banda necesario.
  • Modulación de Fase (PM): Varía la fase de la portadora.
    • Ventajas: Buena eficiencia espectral.
    • Desventajas: Mayor complejidad.
  • Modulación Digital: Incluye Modulación por Desplazamiento de Amplitud (ASK), Modulación por Desplazamiento de Frecuencia (FSK) y Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK).
    • Ventajas: Mayor robustez y eficiencia.
    • Desventajas: Requiere circuitos más complejos.

Codificación

  • Codificación Manchester: Introduce una transición a mitad del intervalo para garantizar la sincronización. Utilizada en redes LAN de tipo Ethernet.
    • Ventajas: Facilita la sincronización.
    • Desventajas: Ancho de banda duplicado.
  • Codificación Manchester Diferencial: Añade una variación en la transición para detectar los bits.
    • Ventajas: Mayor fiabilidad en la detección de bits.
    • Desventajas: Complejidad adicional.
  • Codificación NRZ (No Return to Zero): Los niveles de señal no vuelven a cero entre bits.
    • Ventajas: Simplicidad.
    • Desventajas: Problemas de sincronización en largas secuencias de bits iguales.
  • Codificación RZ (Return to Zero): Los niveles de señal vuelven a cero entre bits.
    • Ventajas: Mejor sincronización.
    • Desventajas: Uso ineficiente del ancho de banda.
  • Codificación NRZI (Non-Return to Zero Inverted): El cambio de nivel indica un “1” y la ausencia de cambio indica un “0”.
    • Ventajas: Reducción de errores de sincronización.
    • Desventajas: Mayor complejidad en la decodificación.

Régimen Binario y Velocidad de Transmisión

Régimen binario: Medido en bits por segundo (bps). Ejemplo: Una conexión de 100 Mbps transmite 100 millones de bits por segundo.

Velocidad de transmisión: Determinada por la velocidad de modulación en baudios. Ejemplo: Una señal que se modula a 2400 baudios puede tener una velocidad de transmisión de 2400 bps si se usa modulación 2-ASK.

Capacidad del canal: Relacionada con el ancho de banda disponible. Ejemplo: Un canal con mayor ancho de banda puede transmitir más información en el mismo tiempo.

Relación señal/ruido (SNR): Importante para la calidad de la transmisión. Ejemplo: Un SNR más alto significa una mejor calidad de la señal transmitida.

Transmisión en Paralelo

Ventajas: Alta velocidad de transmisión.

Desventajas: Requiere muchos hilos, lo que aumenta la complejidad y el costo. No es viable para largas distancias debido a problemas técnicos y económicos.

Normas de Transmisión

Norma RS-232

Interconexión DTE-DCE: Punto a punto con velocidades hasta 115 Kbit/s. Soporta modos half-duplex y full-duplex.

Especificación Eléctrica: Transmisión no balanceada, niveles de tensión > 3V (0) y < -3V (1).

Especificación Mecánica: Uso de conectores DB25 y DB9, longitud máxima del cable 15 metros.

Especificación Funcional: Incluye líneas de datos (TxD, RxD) y control de flujo (RTS, CTS, DSR, DTR, RI, GND).

Control de Flujo: Puede ser por software (XON/XOFF, ENQ/ACK) o hardware (RTS/CTS, DTR/DSR).

Norma RS-422

Transmisión balanceada con par trenzado, niveles de tensión +6V y -6V, longitud máxima 1500 metros.

Norma RS-423

Transmisión no balanceada, usada en entornos industriales.

Norma RS-485

Multipunto con hasta 32 emisores y receptores. Diferencial con par trenzado para mayor inmunidad al ruido. Comunicación maestro-esclavo y multimaestro, soporte para full-duplex. -7V a +12V, con una diferencia mínima de 200 mV.

La elevada inmunidad al ruido y a las interferencias en RS-485 se debe principalmente a la transmisión diferencial, que utiliza la diferencia de voltaje entre dos hilos para transmitir datos, y a la capacidad de rechazo de ruido común del receptor diferencial. Este método permite cancelar eficazmente cualquier ruido que afecte a ambos hilos de manera similar, asegurando una comunicación fiable y robusta en entornos industriales con alta interferencia electromagnética.

Multiplexación

Un multiplex es una técnica que permite transmitir múltiples señales a través de un solo medio de comunicación.

FDM (Frequency Division Multiplexing)

Método: Divide el ancho de banda disponible en varias bandas de frecuencia.

Uso: Cada señal se transmite simultáneamente en una frecuencia distinta.

Ejemplo: Radio FM, donde diferentes estaciones transmiten en distintas frecuencias.

TDM (Time Division Multiplexing)

Método: Divide el tiempo en intervalos o ranuras.

Uso: Cada señal se transmite en un intervalo de tiempo distinto.

Ejemplo: Telefonía digital, donde múltiples llamadas se intercalan en el tiempo.

FDM separa señales por frecuencia. TDM separa señales por tiempo.

Sí, es posible activar una entrada de periferia descentralizada desde una pantalla HMI. Esto se realiza configurando y programando adecuadamente el HMI, el PLC, y los módulos de periferia descentralizada para comunicarse a través de una red de bus de campo. Este proceso involucra el mapeo de entradas y salidas, la creación de interfaces de usuario en la HMI, y la implementación de lógica de control en el PLC.