«Terminología electrónica»
Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. También son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango.
Así, el ancho de banda de un filtro es la diferencia entre las frecuencias en las que su atenuación al pasar a través de filtro se mantiene igual o inferior a 3 dB comparada con la frecuencia central de pico (fc) en la Figura 1.
La frecuencia es la magnitud física que mide las veces por unidad de tiempo en que se repite un ciclo de una señal periódica. Una señal periódica de una sola frecuencia tiene un ancho de banda mínimo. En general, si la señal periódica tiene componentes en varias frecuencias, su ancho de banda es mayor, y su variación temporal depende de sus componentes frecuenciales.
Normalmente las señales generadas en los sistemas electrónicos, ya sean datos informáticos, voces, señales de televisión, etc., son señales que varían en el tiempo y no son periódicas, pero se pueden caracterizar como la suma de muchas señales periódicas de diferentes frecuencias.
Ancho de banda
Importancia del ancho de banda.
El ancho de banda se define como la cantidad de información que puede fluir a través de una conexión de red en un período dado Es esencial comprender el concepto de ancho de banda al estudiar networking, por las siguientes cuatro razones:
1. El ancho de banda es finito. En otras palabras, independientemente del medio que se utilice para construir la red, existen límites para la capacidad de la red para transportar información. El ancho de banda está limitado por las leyes de la física y por las tecnologías empleadas para colocar la información en los medios. Por ejemplo, el ancho de banda de un módem convencional está limitado a alrededor de 56 kpbs por las propiedades físicas de los cables telefónicos de par trenzado y por la tecnología de módems. No obstante, las tecnologías empleadas por DSL utilizan los mismos cables telefónicos de par trenzado, y sin embargo DSL ofrece un ancho de banda mucho mayor que los módems convencionales. Esto demuestra que a veces es difícil definir los límites impuestos por las mismas leyes de la física. La fibra óptica posee el potencial físico para proporcionar un ancho de banda prácticamente ilimitado. Aun así, el ancho de banda de la fibra óptica no se puede aprovechar en su totalidad, en tanto no se desarrollen tecnologías que aprovechen todo su potencial.
2. El ancho de banda no es gratuito. Es posible adquirir equipos para una red de área local (LAN) capaz de brindar un ancho de banda casi ilimitado durante un período extendido de tiempo. Para conexiones de red de área amplia (WAN), casi siempre hace falta comprar el ancho de banda de un proveedor de servicios. En ambos casos, comprender el significado del ancho de banda, y los cambios en su demanda a través del tiempo, pueden ahorrarle importantes sumas de dinero a un individuo o a una empresa. Un administrador de red necesita tomar las decisiones correctas con respecto al tipo de equipo y servicios que debe adquirir.
3. El ancho de banda es un factor clave a la hora de analizar el rendimiento de una red, diseñar nuevas redes y comprender la Internet. Un profesional de networking debe comprender el fuerte impacto del ancho de banda y la tasa de transferencia en el rendimiento y el diseño de la red. La información fluye en una cadena de bits de un computador a otro en todo el mundo. Estos bits representan enormes cantidades de información que fluyen de ida y de vuelta a través del planeta en segundos, o menos. En cierto sentido, puede ser correcto afirmar que la Internet es puro ancho de banda.
4. La demanda de ancho de banda no para de crecer. No bien se construyen nuevas tecnologías e infraestructuras de red para brindar mayor ancho de banda, se crean nuevas aplicaciones que aprovechan esa mayor capacidad. La entrega de contenidos de medios enriquecidos a través de la red, incluyendo video y audio fluido, requiere muchísima cantidad de ancho de banda. Hoy se instalan comúnmente sistemas telefónicos IP en lugar de los tradicionales sistemas de voz, lo que CCNA contribuye a una mayor necesidad de ancho de banda. Un profesional de networking exitoso debe anticiparse a la necesidad de mayor ancho de banda y actuar en función de eso.
El escritorio
El ancho de banda se define como la cantidad de información que puede fluir a través de una red en un período dado. La idea de que la información fluye, sugiere dos analogías que podrían facilitar la visualización del ancho de banda en una red. Ya que se dice que el agua y el tráfico fluyen, vea las siguientes analogías:
1. El ancho de banda es similar al diámetro de un caño. Una red de tuberías trae agua potable a los hogares y las empresas y se lleva las aguas servidas. Esta red de agua está compuesta de tuberías de diferentes diámetros. Las principales tuberías de agua de una ciudad pueden medir dos metros de diámetro, en tanto que la tubería de un grifo de cocina puede medir apenas dos centímetros. El ancho de la tubería determina su capacidad de transporte de agua. Por lo tanto, el agua es como los datos, y el ancho de la tubería es como el ancho de banda. Muchos expertos en networking dicen que necesitan poner tuberías más grandes si desean agregar capacidad para transportar información.
2. El ancho de banda también puede compararse con la cantidad de carriles de una autopista. Una red de caminos sirve a cada ciudad o pueblo. Las grandes autopistas con muchos carriles se conectan a caminos más pequeños con menor cantidad de carriles. Estos caminos llevan a otros aún más pequeños y estrechos, que eventualmente desembocan en las entradas de las casas y las oficinas. Cuando hay poco tráfico en el sistema de autopistas, cada vehículo puede moverse con libertad. Al agregar más tráfico, cada vehículo se mueve con menor velocidad. Esto es particularmente verdadero en caminos con menor cantidad de carriles disponibles para la circulación del tráfico. Eventualmente, a medida que se suma tráfico al sistema de autopistas, hasta aquéllas con varios carriles se congestionan y vuelven más lentas.
Una red de datos se parece mucho al sistema de autopistas. Los paquetes de datos son comparables a los automóviles, y el ancho de banda es comparable a la cantidad de carriles en una autopista. Cuando uno piensa en una red de datos en términos de un sistema de autopistas, es fácil ver cómo las conexiones con ancho de banda reducido pueden provocar congestiones de tráfico en toda la red.
En los sistemas digitales, la unidad básica del ancho de banda es bits por segundo (bps). El ancho de banda es la medición de la cantidad de información, o bits, que puede fluir desde un lugar hacia otro en un período de tiempo determinado, o segundos. Aunque el ancho de banda se puede describir en bits por segundo, se suelen usar múltiplos de bits por segundo. En otras palabras, el ancho de banda de una red generalmente se describe en términos de miles de bits por segundo (kbps), millones de bits por segundo (Mbps), miles de millones de bits por segundo (Gbps) y billones de bits por segundo (Tbps).
A pesar de que las expresiones ancho de banda y velocidad a menudo se usan en forma indistinta, no significan exactamente lo mismo. Se puede decir, por ejemplo, que una conexión T3 a 45Mbps opera a una velocidad mayor que una conexión T1 a 1,544Mbps. No obstante, si sólo se utiliza una cantidad pequeña de su capacidad para transportar datos, cada uno de estos tipos de conexión transportará datos a aproximadamente la misma velocidad. Por ejemplo, una cantidad pequeña de agua fluirá a la misma velocidad por una tubería pequeña y por una tubería grande. Por lo tanto, suele ser más exacto decir que una conexión T3 posee un mayor ancho de banda que una conexión T1. Esto es así porque la conexión T3 posee la capacidad para transportar más información en el mismo período de tiempo, y no porque tenga mayor velocidad.
Limitaciones
El ancho de banda varía según el tipo de medio, además de las tecnologías LAN y WAN utilizadas. La física de los medios fundamenta algunas de las diferencias. Las señales se transmiten a través de cables de cobre de par trenzado, cables coaxiales, fibras ópticas, y por el aire. Las diferencias físicas en las formas en que se transmiten las señales son las que generan las limitaciones fundamentales en la capacidad que posee un medio dado para transportar información. No obstante, el verdadero ancho de banda de una red queda determinado por una combinación de los medios físicos y las tecnologías seleccionadas para señalizar y detectar señales de red.
Por ejemplo, la actual comprensión de la física de los cables de cobre de par trenzado no blindados (UTP) establece el límite teórico del ancho de banda en más de un gigabit por segundo (Gbps). Sin embargo, en la realidad, el ancho de banda queda determinado por el uso de Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX, o 1000BASE-TX. En otras palabras, el ancho de banda real queda determinado por los métodos de señalización, las tarjetas de interfaz de red (NIC) y los demás equipos de red seleccionados. Por lo tanto, el ancho de banda no sólo queda determinado por las limitaciones de los medios.
La figura muestra algunos tipos comunes de medios de networking y los límites de distancia y ancho de banda al usar la tecnología de networking indicada. La figura resume los servicios WAN comunes y el ancho de banda asociado con cada servicio.
Tasa de transferencia
El ancho de banda es la medida de la cantidad de información que puede atravesar la red en un período dado de tiempo. Por lo tanto, la cantidad de ancho de banda disponible es un punto crítico de la especificación de la red. Una LAN típica se podría construir para brindar 100 Mbps a cada estación de trabajo individual, pero esto no significa que cada usuario pueda realmente mover cien megabits de datos a través de la red por cada segundo de uso. Esto sólo podría suceder bajo las circunstancias más ideales. El concepto de tasa de transferencia nos ayudará a entender el motivo. La tasa de transferencia se refiere a la medida real del ancho de banda, en un momento dado del día, usando rutas de Internet específicas, y al transmitirse un conjunto específico de datos.
Desafortunadamente, por varios motivos, la tasa de transferencia a menudo es mucho menor que el ancho de banda digital máximo posible del medio utilizado. A continuación se detallan algunos de los factores que determinan la tasa de transferencia:
• Dispositivos de internetworking
• Tipo de datos que se transfieren
• Topología de la red
• Cantidad de usuarios en la red
• Computador del usuario
• Computador servidor
• Estado de la alimentación
El ancho de banda teórico de una red es una consideración importante en el diseño de la red, porque el ancho de banda de la red jamás será mayor que los límites impuestos por los medios y las tecnologías de networking escogidos. No obstante, es igual de importante que un diseñador y administrador de redes considere los factores que pueden afectar la tasa de transferencia real. Al medir la tasa de transferencia regularmente, un administrador de red estará al tanto de los cambios en el rendimiento de la red y los cambios en las necesidades de los usuarios de la red. Así la red se podrá ajustar en consecuencia.
Cálculo de la transferencia de datos
A menudo se convoca a los diseñadores y administradores de red para tomar decisiones con respecto al ancho de banda. Una decisión podría ser sobre la necesidad de incrementar el tamaño de la conexión WAN para agregar una nueva base de datos. Otra decisión podría ser si el ancho de banda del actual backbone de la LAN alcanza para un programa de capacitación con video fluido. Las respuestas a este tipo de problemas no siempre son fáciles de hallar, pero se puede comenzar con un cálculo sencillo de transferencia de datos.
Aplicando la fórmula tiempo de transferencia = tamaño del archivo / ancho de banda (T=Tm/AB), un administrador de red puede estimar varios de los importantes componentes del rendimiento de una red. Si se conoce el tamaño típico de un archivo para una aplicación dada, al dividir el tamaño del archivo por el ancho de banda de la red, se obtiene una estimación del tiempo más rápido en el cual se puede transferir el archivo.
Hay dos puntos importantes a considerar al realizar este cálculo:
• El resultado no es más que un estimado, porque el tamaño del archivo no incluye el gasto agregado por el encapsulamiento.
• Es probable que el resultado sea el tiempo de transferencia en el mejor de los casos, ya que el ancho de banda disponible casi nunca está en el máximo teórico para el tipo de red. Se puede obtener un estimado más preciso sustituyendo el ancho de banda por la tasa de transferencia en la ecuación.
Aunque el cálculo de transferencia de datos es muy sencillo, es importante asegurarse de usar las mismas unidades a lo largo de toda la ecuación. En otras palabras, si el ancho de banda se mide en megabits por segundo (Mbps), el tamaño del archivo debe expresarse en megabits (Mb), y no en megabytes (MB). Como el tamaño de los archivos se suele expresar en megabytes, es posible que sea necesario multiplicar la cantidad de megabytes por ocho para convertirla a megabits.
Intente responder la siguiente pregunta, aplicando la fórmula T=Tm/AB. Asegúrese de convertir las unidades
de medida según sea necesario.
de medida según sea necesario.
¿Llevaría menos tiempo enviar el contenido de un disquete (1,44 MB) lleno de datos a través de una línea RSDI, o enviar el contenido de un disco duro de 10 GB lleno de datos a través de una línea OC-48?
Digital versus analógico
Hasta hace poco, las transmisiones de radio, televisión y teléfono se enviaban por aire y por cables utilizando ondas electromagnéticas. Estas ondas se denominan analógicas porque poseen la misma forma que las ondas de luz y sonido producidas por los transmisores. A medida que las ondas de luz y sonido cambian de tamaño y forma, la señal eléctrica que transporta la transmisión cambia proporcionalmente.
En otras palabras, las ondas electromagnéticas son análogas a las ondas de luz y sonido. El ancho de banda analógico se mide en función de la cantidad de espectro magnético ocupada por cadaseñal. La unidad de medida básica del ancho de banda analógico es el hercio (Hz), o ciclos por segundo.
Por lo general, se usan múltiplos de esta unidad de medida básica para anchos de banda analógicos, al igual que para los anchos de banda digitales. Las unidades de medida más comúnmente usadas son el kilohercio (KHz), el megahercio (MHz), y el gigahercio (GHz). Estas unidades se utilizan para describir las frecuencias de los teléfonos inalámbricos, que generalmente operan a 900 MHz o a 2,4 GHz. También son las unidades que se usan para describir las frecuencias de las redes inalámbricas 802.11a y 802.11b, que operan a 5GHz y 2,4 GHz.
Aunque las señales analógicas pueden transportar una amplia gama de información, presentan algunas desventajas significativas en comparación con las transmisiones digitales. La señal de video analógico que requiere una amplia margen de frecuencia para la transmisión, no puede ser comprimida en una banda más pequeña. Por lo tanto, si no se dispone del ancho de banda analógico necesario, no se puede enviar la señal.
En la señalización digital, toda la información se envía como bits, independientemente del tipo de información del cual se trate. Voz, video y datos se convierten todos en corrientes de bits al ser preparados para su transmisión a través de medios digitales. Este tipo de transmisión confiere al ancho de banda digital una importante ventaja sobre el ancho de banda analógico. Es posible enviar cantidades ilimitadas de información a través de un canal digital con el ancho de banda más pequeño o más bajo.
Independientemente de lo que la información digital demore en llegar a su destino y reensamblarse, puede ser vista, oída, leída o procesada en su forma original.
Es importante comprender las diferencias y similitudes entre el ancho de banda digital y analógico. Ambos tipos de ancho de banda existen en el campo de la tecnología informática. No obstante, como este curso trata principalmente el networking digital, la expresión ‘ancho de banda’ se referirá al ancho de banda digital.
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