ACTIVIDAD
No 1
INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE TELECOMUNICACIONES Maestría en Gerencia de Redes y Telecomunicaciones Universidad Yacambu Abril 2005 Julio Sigueñas
Ejercicio 1: Si la señal transmitida
tiene un potencia de 400 mW,
frente a un ruido de 20 mW. Evalúe cuánto sería la degradación sufrida por la
señal en un esquema analógico de 6 secciones, y compárela con un caso de
transmisión digital. Saque sus propias conclusiones. Variables: Señal
400 mW Ruido:
20mW L=6 (Secciones) Transmisión
Analógica: [Señal/Ruido]T ≈ [Señal/Ruido]1 * (1/L) Para 6 secciones, [S/R] ≈ [S/R]1 ÷ 6 Por lo tanto: [S/R] ≈ 10 log[40/2] ÷ 6 ≈ 13.01 dB ÷ 6 ≈ 2.168 dB La degradación sería de 10.84 dB, es decir del 83.32% Transmisión digital: [Señal/Ruido]T ≈ [Señal/Ruido]1 - ln (L) Para 6 secciones, [S/R] ≈ [S/R]1 - ln (6) Por lo tanto: [S/R] ≈ 10 log[40/2] – ln (6) ≈ 13.01 – 1.79 ≈ 11.22 dB La degradación sería de 1.79 dB, es decir del 13.76%
En la transmisión analógica las señales al propagarse son afectadas por ruido e interferencias, en cada nodo se amplifica la señal (Señal+Ruido) y esta combinación se propaga al siguiente nodo y así sucesivamente hasta llegar al destino. En la transmisión digital, la señal (Señal+Ruido) se “regenera” en cada nodo por la cual la S/N no se degrada linealmente como en el caso analógico, como consecuencia la transmisión digital presenta una mayor relación Señal/Ruido que la analógica. Conclusión: En una transmisión de señal de 400 mW frente a un ruido de 20 mW y en 6 secciones, la Transmisión Digital es mas efectiva que la Transmisión Analógica. Ejercicio 2: ¿Qué sucedería si se
intenta transmitir una señal analógica en un sistema digital? Una señal analógica varia entre un conjunto infinito de valores (recordemos que un segmento de recta tiene infinitos puntos, y sin embargo, es un segmento limitado en longitud); una señal digital solo puede tomar valores dentro de un conjunto acotado (06:10, ,06:11, 06:12,...6:15. Tambien nos referimos a una señal digital cuando hablamos de señales binarias, es decir, señales que pueden tomar valores: uno nulo "0" o uno positivo "1". Conversión Analógico-Digital Qué es ANALOGICO y que es DIGITAL?
Ventajas de la comunicación digital La transmisión digital es la transmisión de pulsos
digitales entre dos puntos, en un sistema de comunicación. La información de
la fuente original puede estar ya sea en forma digital o en señales
analógicas que deben convertirse en pulsos digitales, antes de su transmisión
y convertidas nuevamente a la forma analógica en el lado del receptor. 1.-La ventaja principal de la transmisión digital es la inmunidad
al ruido. Las señales analógicas son más susceptibles que los pulsos
digitales a la amplitud, frecuencua y variaciones
de fase. Esto se debe a que con la transmisión digital, no se necesita
evaluar esos parámetros, con tanta precisión, como en la transmisión
analógica. en cambio, los pulsos recibidos se
evalúan durante un intervalo de muestreo y se hace una sola determinación si
el pulso está arriba (1) o abajo de un umbral específico (0). Algunas de las DESVENTAJAS de la transmisión digital son las siguientes: 1.- La transmisión de las señales analógicas codificadas
de manera digital requieren de más ancho de banda para transmitir que
la señal analógica.
CONVERSION ANALOGICO-DIGITAL (ADC, Analogic
to Digital Conversion) La conversión Analógico-Digital consta de varios
procesos:
Figura 2: Diagrama de Conversión Señales Muestreo Toda la tecnología digital (e.g.
audio, video) está basado en la técnica de muestreo (sampling
en inglés). En música, cuando una grabadora digital toma una muestra,
básicamente toma una fotografía fija de la forma de onda y la
convierte en bits, los cuales pueden ser almacenados y procesados. Comparado
con la grabación analógica, la cual está basada en registros de voltaje como
patrones de magnetización en las partículas de óxido de la cinta magnetica. El muestreo digital convierte el voltaje en
números (0s y 1s) los cuales pueden ser fácilmente representados y vueltos
nuevamente a su forma original. 1 Hz = 1/seg La razón de muestreo determina el rango de frecuencias
[ANCHI DE BANDA] de un sistema. A mayores razones de muestreo, habrá más
calidad o precisión. Por ejemplo en audio digital se usan las siguientes
razones de muestreo: 24,000
= 24 kHz - 24,000 muestras por segundo. Una muestra
cada 1/24,000 de segundo. Una señal de audio muestreada a 48 KHz
tiene una mejor calidad [el doble], que una señal muestrueada
a 24 KHz. Pero, una señal muestreada a 48 KHz,
ocuparía el doble del ancho de banda que la de 24 KHz. Por lo que si queremos
mayor calidad, lo perdemos en ancho de banda. Cuando bajan archivos en
Internet MP3 por ejemplo, éstos tienen diferentes calidades, un archivo MP3
de mejor calidad, ocupará mayor espacio en disco... Una última pregunta!
Es el proceso de convertir valores continuos [e.g voltajes] en series de valores discretos. Entonces, se debe de tomar muestras a tiempos menores y
se debe de cuantizar a mayores niveles (bits), si
sucede lo contrario suceden errores de cuantización.
Figura 3: Diagrama de Muestreo
de cuantización. Codificación La codificación es la representación númerica de la cuantización
utilizando códigos ya establecidos y estándares. el
código más utilizado es el código binario, pero también existen otros tipos
de códigos que son empleados. 2(n)= Niveles o
estados de cuantización donde n es el número de bits.
Ejercicio 3: A partir del teorema de Nyquist, y conociendo que la señal voz en un canal telefónico contiene frecuencias máximas del orden de los 4 Khz. (4000Hz), indique la velocidad mínima para transmitir la señal por un canal de voz digital ( explique). Además, si esas muestras se cuantifican en 128 niveles, qué velocidad de flujo de datos se requiere en el canal para poder transmitir las muestras. Teorema de Nyquist (Teorema de muestreo) Desarrollado por H. Nyquist,
quien afirmaba que "una señal analógica
puede ser reconstruída, sin error, de muestras
tomadas en iguales intervalos de tiempo. La razón de muestreo debe ser igual,
o mayor, al doble de su ancho de banda de la señal analógica".
La teoría del muestreo define que para una señal de
ancho de banda limitado, la frecuencia de muestreo, fm, debe ser mayor que dos veces su ancho de banda [B]
medida en Hertz [Hz]. fm
> 2·B Para este caso entonces tenemos 2*B= 2*(4,000 Hz), es igual a 8000 Hz,
equivalente a 8,000 muestras por segundo (1/8000). Por lo tanto la razón de
muestreo de la voz debe ser de al menos 8000 Hz,
para que puede regenerarse sin error. La frecuencia 2*B es llamada la razón de muestreo de Nyquist. La mitad de su valor, es llamada algunas veces
la frecuencia de Nyquist. Teorema de Muestreo: fm = 4 KHz Frecuencia Máxima. fs ³ 2 fm Frecuencia de Muestreo (Según Teorema de Nyquist) fs = 2 *
4 KHz = 8 Khz Se deben tomar muestras con una
frecuencia igual o mayor de 8 KHz, es decir 8000 muestras por seg, para cuantificar apropiadamente la señal. El número de bits (n)
con los que se desea codificar una palabras, viene dado por la siguiente
ecuación n = logm
(Q) Donde se utilizan m caracteres para
representar Q niveles de cuantización. m = 2 Q = 128 n
= log2 (128) = log2 27 = 7 bits La velocidad (V) de flujo de datos de un canal es: V = n * fs
= 7 bits *
8000 muestras = 56000 bps Muestra seg La velocidad de flujo de datos que se requiere en el canal para
poder transmitir las muestras es de 56000
bps. Ejercicio 4: ¿Cuál es la función de
un MODEM, qué limita que se incremente la velocidad de transmisión en los mismos,
y cómo se explica que puedan tenerse velocidades del orden de los 33Kbps? La palabra "módem" es la abreviatura de: "Modulador - DeModulador"; y es aquél aparato que se utiliza para conectar computadoras por medio de la línea telefónica. Como su nombre lo dice, el módem, se encarga de transformar la señal digital que sale de la computadora, en analógica, que es en la forma que viaja a través de las líneas de teléfono comunes (modula la señal) ; y a su vez, el módem receptor se encarga de "demodular" la señal, transformándola de analógica a digital para ser recibida de nuevo por la computadora. La
Codificación: Consiste en transformar los datos recibidos del equipo terminal, en códigos de línea y adaptan la señal digital
a la de transmisión. La Modulación:
Consiste en el proceso por el cual las señales digitales generadas por el equipo terminal
de datos son transformadas en señales analógicas. Sus
Funciones complementarias son: Recepción de señales a través de la interfase
estándar, Protección contra sobre tensiones en la red telefónica. Sus
Funciones Especiales son: Discado y recepción automática desde el computador,
Corrección de Errores, Multiplexado de canales. Lo que
limita la velocidad de transmisión en los MODEM es que la línea telefónicas
para señales analógicas, tienen un ancho de banda comprendido entre 300 y
3300 baudios Hz. Son estos 3000 Hz
los que limitan la velocidad de transmisión. El logro
de 33Kbps fue codificando 12 bits por baudio. Limitación física de la
velocidad de transmisión en la linea telefónica:
Las leyes físicas establecen un límite para la velocidad de transmisión en un canal ruidoso, con un ancho de banda determinado. Por ejemplo, un canal de banda 3000Hz, y una señal de ruido 30dB (que son parámetros típicos del sistema telefónico), nunca podrá transmitir a mas de 30.000 BPS. Throughput. Define la cantidad de datos que pueden enviarse a través de un modem en un cierto período de tiempo. Un modem de 9600 baudios puede tener un throughput distinto de 9600 BPS debido al ruido de la linea (que puede ralentizar) o a la compresión de datos (que puede incrementar la velocidad hasta 4 veces el valor de los baudios). Para mejorar la tasa efectiva de transmisión o throughput se utilizan técnica de compresión de datos y corrección de errores. Compresión de datos. Describe el proceso de tomar un bloque de datos y reducir su tamaño. Se emplea para eliminar información redundante y para empaquetar caracteres empleados frecuentemente y representarlos con sólo uno o dos bits. Control de errores. La ineludible presencia de ruido en las lineas de transmisión provoca errores en el intercambio de información que se debe detectar introduciendo información de control. Así mismo puede incluirse información redundante que permita ademas corregir los errores cuando se presenten.
Figura 4:
Esquema de transmisión de un MODEM Ejercicio 5: Averigüe cuál es el
estándar de UIT-T, y las principales características de la transmisión a
56000bps http://www.itu.int/publications/ El Sector de Normalización de las Telecomunicación
(UIT-T) desempeña una función vital: supervisa la elaboración de normas
técnicas armonizadas para que el equipo fabricado en todo el mundo interactúe
sin problemas y los usuarios puedan comunicarse directamente en una gran
variedad de redes distintas interconectadas. Las Recomendaciones de la UIT se preparan gracias a la
cooperación voluntaria de cientos de representantes del sector público y
privado que integran las 14 Comisiones de Estudio técnicas del Sector de
Normalización de las Telecomunicaciones. Estos Grupos, compuestos por
expertos enviados operadores y fabricantes de equipo y programas informáticos
del sector de las telecomunicaciones, órganos reguladores y gobiernos,
trabajan para definir nuevas tecnologías y mejorar las normas vigentes a fin
de que las redes de telecomunicaciones mundiales se mantengan al día con la
rápida evolución técnica. La (UIT-T) acordó el 6 de febrero de 1998 el estándar
V.90; los módems que se compran hoy en día generalmente lo cumplen. Sin
embargo, existen aún módems que fueron instalados anteriormente. Para adaptar
estos módems al estándar V.90, los fabricantes han puesto a disposición
software/firmware de actualización. La máxima velocidad alcanzada en una transmisión vía
módem telefónico es 56 Kbps (56000 bps)
Ejercicio 6: Leer el artículo “Introduction to Serial Communication” en http//www.taltech.com/introserial.htm . Explicar las diferencias entre
comunicaciones síncronas y
comunicaciones asíncronas. Resumir en un párrafo los conceptos
allí indicados.
Bit de paridad es un método para la deteccion de errores de transmisión o almacenamiento de datos. Consiste en agregar 1 bit para cada palabra, en donde se especifica si la cantidad de bits con valor 1 de la palabra es par o impar, es decir, se hace la suma de los bits anteriores y se reduce a un bit. Nótese que este método detecta los errores, pero no los corrige (salvo en el caso de que la palabra transmitida sea de tamaño 1 bit). La Interfáz RS232-C Para facilitar la conexión entre DTE y DCE se han
desarrollado múltiples estándares que determinan todas las características
físicas, eléctricas, mecánicas y funcionales de la conexión constituyendo lo
que denominamos la definición de un interfase. Estos
estándares constituyen un ejemplo de los protocolos del nivel físico, y se
encuadrarían en el nivel más bajo del modelo de referencia OSI.
Esta norma establece una señalización eléctrica
bipolar: Nivel lógico 0 :
+15...+3Voltios. Nivel lógico 1 : -15...-3Voltios
Figura
5: Interfáz RS232-C Los
DCE y los DTE: Según la terminología empleada por el CCITT estos
dispositivos reciben el nombre de DCE (Equipos Terminales de Circuito de
Datos) y los ordenadores reciben la denominación de DTE (Equipos Terminales
de Datos).
Figura 6: Diagrama de Conversión . Bit de Paridad (Baudio) se define como el
número de veces que cambia la portadora en un segundo. La velocidad que
puede emplearse depende en gran medida de la calidad del medio de transmisión
(calidad de la línea), que si (como es frecuente) se trata de líneas
telefónicas, depende a su vez de la distancia. El Baudio y el BPS ("Connection
speed") es la cantidad de datos transmitidos en unidad de tiempo.
Se expresa en bits por segundo (bps). Modem Null Este método de conexión (DCC o Direct
Cable Conection), el mas sencillo y barato de
todos, esta pensado principalmente para la transferencia ocasional dearchivos entre dos PCs, mas
que como manera de conexión bidireccional. De
hecho, solo permite que el CLIENTE determine la dirección de los datos,
"subiéndolos" o "bajándolos" del HOST, mientras este
ultimo permanece, digamos, en reposo, sin poder acceder a los datos del
CLIENTE ... Si has pensado en una conexión mas interactiva, pasa de todo esto
y cómprate unas tarjetas de red... Si vas a utilizar esta conexión para jugar
"en red" (esta sería de juguete :))), asegúrate de que los juegos
que vas a utilizar soportan "Conexión directa a través de puerto
serie" (Direct link), o "Conexión a
través de cable null modem",
o algo similar. Si solo permite "Red local", "Red
IPX/SPX", o "TCP/IP", no podrás utilizarlos con este tipo de
conexión... |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Comunicaciones Asíncronas y Sincronas Las técnicas de control de acceso al medio pueden ser síncronas o asíncronas . Las síncronas hacen que la red se comporte como de conmutación de circuitos , lo cuál no es recomendable para LAN y WAN . Las asíncronas son más aceptables ya que las LAN actúan de forma impredecible y por tanto no es conveniente el mantenimiento de accesos fijos . Las asíncronas se subdividen en 3 categorías : rotación circular , reserva y competición . · Rotación circular: se va rotando la oportunidad de transmitir a cada estación , de forma que si no tiene nada que transmitir , declina la oferta y deja paso a la siguiente estación . La estación que quiere transmitir , sólo se le permite una cierta cantidad de datos en cada turno .Este sistema es eficiente cuando casi todas las estaciones quieren transmitir algo , de forma que el tiempo de transmisión se reparte equitativamente . Pero es ineficiente cuando sólo algunas estaciones son las que desean transmitir , ya que se pierde mucho tiempo rotando sobre estaciones que no desean transmitir . · Reserva : esta técnica es adecuada cuando las estaciones quieren transmitir un largo periodo de tiempo , de forma que reservan ranuras de tiempo para repartirse entre todas las estaciones . · Competición : en este caso , todas las estaciones que quieren transmitir compiten para poder hacerlo ( el control de acceso al medio se distribuyen entre todas las estaciones ) . Son técnicas sencillas de implementar y eficientes en bajas cargas pero muy ineficientes para cargas altas ( cuando hay muchas estaciones que quieren el acceso y además transmiten muchos datos ) .
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Bibliografía: 1 http://members.fortunecity.es/lore3/modem.html 2 http://neo.lcc.uma.es/evirtual/cdd/tutorial/fisico/fibra.html 3 http://neo.lcc.uma.es/evirtual/cdd/tutorial/fisico/inter232.html 4 http://gsyc.escet.urjc.es/docencia/asignaturas/itig-ransmision_datos/transpas/node3.html 5 http://www.itu.int/publications/ 6 http://ceres.ugr.es/~alumnos/luis/mycuan.htm 7 http://es.wikipedia.org/wiki/Bit_de_paridad 8 http://infase.es/FORMACION/INTERNET/modem.html 9 http://www.zator.com/Hardware/H2_5_1.htm 10 http://www.euskalnet.net/shizuka/puertos.htm |
