TAREA 3: INVESTIGACIÓN DE CONCEPTOS

SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES

Señal Analogica

La señal analógica es aquella que presenta una variación continua con el tiempo, es decir, que a una variación suficientemente significativa del tiempo le corresponderá una variación igualmente significativa del valor de la señal. Las señales analógicas predominan en nuestro entorno (variaciones de temperatura, presión, velocidad, distancia, sonido etc.) y son transformadas en señales eléctricas, mediante el adecuado transductor, para su tratamiento electrónico.

Una señal eléctrica analógica es aquella en la que los valores del voltaje varían constantemente en forma de corriente alterna, incrementando su valor con signo eléctrico positivo (+) durante medio ciclo y disminuyéndolo a continuación con signo eléctrico negativo (–) en el medio ciclo siguiente.

El cambio constante de polaridad de positivo a negativo provoca que se cree un trazado en forma de onda sinusoidal.

La utilización de señales analógicas en comunicaciones se utiliza  en la transmisión de radio y televisión tanto privada como comercial. Los parámetros que definen un canal de comunicaciones analógicas son el ancho de banda (diferencia entre la máxima y la mínima frecuencia a transmitir) y su potencia media y de cresta.

Señales Digitales

Una señal digital transmitida a través de una linea de comunicación, es una sucesión de impulsos eléctricos, que pueden interpretarse como valores altos (1) o valores bajos (0). la señal básica es una onda cuadrada (pulsos) y las representaciones se realizan en el dominio del tiempo.

Sus parámetros son:

• Altura de pulso (nivel eléctrico)
• Duración (ancho de pulso)
• Frecuencia de repetición (velocidad pulsos por segundo)

La utilización de señales digitales para transmitir información se puede realizar de varios modos: el primero, en función del número de estados distintos que pueda tener. Si son dos los estados posibles, se dice que son binarias, si son tres, ternarias, si son cuatro, cuaternarias y así sucesivamente. Los modos se representan por grupos de unos y de ceros, siendo, por tanto, lo que se denomina el contenido lógico de información de la señal.

La segunda posibilidad es en cuanto a su naturaleza eléctrica. Una señal binaria se puede representar como la variación de una amplitud (nivel eléctrico) respecto al tiempo (ancho del pulso).

MODEM

Acrónimo de modulator demodulator, es el dispositivo que convierte las señales digitales en analógicas (modulación) y viceversa (demodulación), permitiendo la comunicación entre computadoras a través de la linea telefónica o del cable. Este aparato sirve para enviar la señal moduladora mediante otra señal llamada portadora.

El modulador  funciona emitiendo una señal denominada  portadora. Generalmente, se trata de una simple señal eléctrica de mucha mayor frecuencia que la señal moduladora. La señal moduladora constituye la información que se prepara para una transmisión (un módem prepara la información para ser transmitida, pero no realiza la transmisión). La moduladora modifica alguna característica de la portadora (que es la acción de modular), de manera que se obtiene una señal, que incluye la información de la moduladora. Así el demodulador puede recuperar la señal moduladora original, quitando la portadora.

Los métodos de modulación y otras características de los módems telefónicos están estandarizados por el  UIT-T en la serie de Recomendaciones "V". Estas Recomendaciones también determinan la velocidad de transmisión.

El estándar más habitual está basado en la norma V.90 cuya velocidad máxima está en los 56 Kbps (Kilobites por segundo). Esta norma se caracteriza por un funcionamiento asimétrico, puesto que la mayor velocidad sólo es alcanzable "en bajada", ya que en el envío de datos está limitada a 33,6 Kbps.

MODULACIÓN

Consiste en variar determinado aspecto de una señal  denominada portadora con respecto a una segunda señal denominada señal moduladora, generando finalmente una “señal u onda modulada”. 

En el proceso de modulación, la señal de alta frecuencia (portadora) quedará modificada en alguno de sus parámetros como su amplitud, frecuencia, fase, etc. de manera proporcional a la amplitud de la señal de baja frecuencia o moduladora.

Ventajas de la modulación

•        Evita interferencia entre canales.
•    Se aprovecha mejor el espectro electromagnético, ya que permite la multiplexacion por frecuencias.
•      Disminuye dimensiones de antenas. En caso de transmisión inalambrica, las antenas tienen medidas más razonables.
•      Protege a la información de las degradaciones por ruido.
•      Define la  calidad de la información trasmitida.

Tipos de Modulación

Según el tipo de transmisión existe la modulación analógica y la modulación digital.

Modulación Analógica

Las mas usadas son:

• Modulación de la amplitud (AM)
• Modulación de la frecuencia (FM).
• Modulación de la fase (PM).

Modulación Digital

• Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK, Amplitude Shift Keying)

Desactiva la amplitud durante toda la trayectoria

• Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK,Frecuency Shift Keying)

Salta a una frecuencia extrema.

• Modulación por desplazamiento de fase (PSK, Phase Shift Keying)

Desplaza la fase 180 grados.

DEMODULACION

Demodulación es el acto de extracción de la señal portadora de información original a partir de una onda portadora modulada. Un demodulador es un circuito electrónico que se utiliza para recuperar el contenido de información de la onda portadora modulada

Estos términos se utilizan tradicionalmente en conexión con los receptores de radio, pero muchos otros sistemas utilizan muchos tipos de demoduladores. Otra de las más comunes es en un módem, 

Hay varias maneras de demodulación dependiendo de cómo se transmiten los parámetros de la señal de banda base en la señal portadora, tal como amplitud, frecuencia o fase. Por ejemplo, para una señal modulada con una modulación lineal, como AM, podemos utilizar un detector síncrono. Por otro lado, para una señal modulada con una modulación angular, hay que utilizar un demodulador de FM o un demodulador de AM. Diferentes tipos de circuitos de llevar a cabo estas funciones.

Muchas de las técnicas tales como recuperación de la portadora, la recuperación de reloj, deslizamiento de bits, sincronización de trama, receptor de barrido, de compresión de impulsos recibidos, indicación de intensidad de señal, detección y corrección de errores, etc sólo se llevan a cabo por los demoduladores, aunque cualquier demodulador específico puede realizar sólo algunas o ninguna de estas técnicas.

WEP

WEP, acrónimo de Wired Equivalent Privacy o "Privacidad Equivalente a Cableado", es el sistema de cifrado incluido en el estándar  IEEE 802.11 como protocolo para redes wireless que permite cifrar la información que se transmite.  Presentado en 1999, el sistema WEP fue pensado para proporcionar una confidencialidad comparable a la de una red tradicional cableada.

Comenzando en 2001, varias debilidades serias fueron identificadas por analistas criptograficos. Como consecuencia, hoy en día una protección WEP puede ser violada con software fácilmente accesible en pocos minutos. . A pesar de sus debilidades, WEP sigue siendo utilizado, ya que es a menudo la primera opción de seguridad que se presenta a los usuarios por las herramientas de configuración de los routers aún cuando sólo proporciona un nivel de seguridad que puede disuadir del uso sin autorización de una red privada, pero sin proporcionar verdadera protección. Fue desaprobado como un mecanismo de privacidad inalámbrico en 2004, pero todavía está documentado en el estándar actual.

WEP utiliza una clave secreta compartida entre una estación inalámbrica y un punto de acceso. Para proteger el texto cifrado frente a modificaciones no autorizadas mientras está en tránsito, WEP aplica un algoritmo de comprobación de integridad (CRC-32) al texto en claro, lo que genera un valor de comprobación de integridad (ICV). Dicho  valor de comprobación de integridad se concatena con el texto en claro.

WEP proporciona dos tipos de autenticación: un sistema abierto, en el que todos los usuarios tienen permiso para acceder a la WLAN, y una autenticación mediante clave compartida, que controla el acceso a la WLAN y evita accesos no autorizados a la red. De los dos niveles, la autenticación mediante clave compartida es el modo  seguro. En él se utiliza una clave secreta compartida entre todas las estaciones y puntos de acceso del sistema WLAN.

WPA

Wi-Fi Protected Access, Surgió para corregir las limitaciones del WEP. Introdujo mejoras de seguridad como el TKIP (Temporal Key Integrity Protocol), que varía por sí solo la contraseña Wi-Fi cada cierto tiempo. Cuando esto se combina con un vector de inicialización (IV) mucho más grande (48 bits), evita los ataques de recuperación de clave (ataques estadísticos) a los que es susceptible WEP.

Adicionalmente a la autenticación y cifrado, WPA también mejora la integridad de la información cifrada. WPA implementa un código de integridad del mensaje (MIC - Message Integrity Code), también conocido como "Michael". Además, WPA incluye protección contra ataques de "repetición" (replay attacks), ya que incluye un contador de tramas.

Su variante más normal es la WPA-Personal. Usa el sistema PSK, o de clave precompartida. En él, todos los usuarios de la red inalámbrica tienen una misma contraseña Wi-Fi, que el propio usuario define. También hay una versión WPA empresarial (WPA-Enterprise). Ofrece seguridad adicional al obligar al usuario a identificarse con un nombre y contraseña en sistemas de autentificación especiales, como RADIUS o 802.1X.

DBi

El dBi, o  decibelio isotropico, es una  unidad para medir la  ganancia de una antena en referencia a una antena isótropica teórica. El valor de dBi corresponde a la ganancia de una antena ideal (teórica) que irradia la potencia recibida de un dispositivo al que está conectado, y al cual también transmite las señales recibidas desde el espacio, sin considerar ni pérdidas ni ganancias externas o adicionales de potencias.  Se trata de una fuente puntual que produce ondas de radio igual en todas direcciones. Sin embargo, la antena isotrópica es sólo una idea, en realidad no se puede hacer porque es una violación de las leyes fundamentales de la física, por lo tanto,  es sólo teórica. Sin embargo, puede servir como un estándar por el cual se puede medir otras antenas: los decibelios -db- en comparación a un radiador isotrópico.

 Los fabricantes de equipos Wi-Fi califican las antenas compatibles en unidades llamadas dBi. Cuanto mayor sea el dBi, más fuerte será la recepción de la antena.

REDES INFRAESTRUCTURA

Esta es el tipo de red inalámbrica más extendida actualmente. Es una red tipo cliente-servidor, donde los clientes suelen ser los ordenadores personales que se conectan al servidor, llamado punto de acceso para este caso.

Un punto de acceso no es más que un dispositivo al que se conectan los clientes para poder comunicarse entre sí. Los puntos de acceso se identifican con su BSSID que coincide con la dirección MAC del dispositivo, y normalmente también por su ESSID o nombre de la red. El punto de acceso a veces también comunica con redes cableadas haciendo la función de puente entre las dos redes. A los clientes también se les suele llamar estaciones.

Para que pueda existir comunicación entre dos estaciones, ambos tienen que estar conectados al mismo punto de acceso y no tienen porque verse directamente entre ellos. Cuando un cliente quiere enviar un mensaje a otra estación lo envía al punto de acceso, y éste, lo reenvía hasta la estación destino; es decir, es un sistema completamente centralizado.

REDES AD HOC

Una red ¨Ad hoc¨, consiste en un grupo de ordenadores que se comunican cada uno directamente con los otros a través de las señales de radio si usar un punto de acceso. Las configuraciones ¨Ad hoc¨, son comunicaciones de tipo punto a punto. Solamente los ordenadores dentro de un rango de transmisión definido pueden comunicarse entre ellos. La tecnología es utilizada en varios campos como en el ejercito, celulares y juegos de videos. En fin, en la tecnología ¨Ad hoc¨, cada terminal de comunicación se comunica con sus compañeros para hacer una red ¨peer to peer¨.

La estructura de una red ad hoc puede ser tan simple como que dos computadoras compartan información de ida y vuelta, pero la complejidad aumenta si las computadoras necesitan tener acceso a Internet. Con esta configuración, una computadora actúa como servidor, que comparte el acceso a Internet con los equipos que están conectados a esta de forma inalámbrica. La computadora que actúa como servidor normalmente se conectará directamente a un cable o módem DSL vía Ethernet.

Ventajas

Una red ad hoc se usa con más frecuencia para compartir archivos con mayor rapidez para su transporte. Cuando no hay tarjetas de memoria u otros medios extraíbles disponibles, configurar una red ad hoc puede permitirte enviar archivos directamente a la computadora de otra persona. Este tipo de red también funciona muy bien para las computadoras con juegos multi jugador.

Desventajas

El consumo de energía es la mayor desventaja de utilizar una red ad hoc en casa, en vez de un enrutador inalámbrico. Aunque este último tiene requisitos de energía muy bajos, debe dejarse encendida una computadora todo el tiempo para compartir una conexión de Internet a través de una red ad hoc