ACTIVIDAD #1 DE REDES Y TELECOMUNICACIONES

 

 

1.- Si la señal transmitida tiene una potencia de 400mW, frente a un ruido  de 20mW. Evalúe cuanto 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.

 

 (Señal/ Ruido)1 = 10 *log (Potencia de Señal/ Potencia de Ruido)

                           = 10 * log (400mW / 20mw)

                           = 13 dBm

 

Analógico de 6 secciones:

 

(Señal / Ruido)t = (Señal/Ruido)1 * 1/L

                           = 13 * (1/6)            

                           = 2,16 dBm

 

Digital de 6 secciones:

 

(Señal / Ruido)t = (Señal/Ruido)1 – ln (L)

                           = 13 – ln(6)

                           = 11, 21 dBm

 

Aquí se comprueba que el sistema Digital tiene mayor relación señal a ruido , entre más alta es esta relación mejor será el funcionamiento del sistema y la calidad general del sistema.

 

2.-¿ Que sucedería si se intenta transmitir una señal analógica  en un sistema digital?

Tendrían que cumplirse los tres procesos siguientes, para hacer la conversión analógica a digital:

Muestreo, Cuantización y Codificación

Muestreo: consiste en básicamente tomar una fotografía  de la forma de onda y la convierte en 0’s y 1’s. La frecuencia de muestreo de una señal en un segundo es la razón del muestreoen herzt (Hz), ésta a su vez determina el rango de frecuencias (ancho de banda) de un sistema. A mayores razones de muestreo habrá más calidad y precisión.

Cuantización: es el proceso de convertir valores continuos (ejemplos voltajes) en valores discretos. Mientras que el muestreo  representa el tiempo de captura de una señal, la cuantización es el componente amplitud del muestreo.

Codificación: es la representación numérica de la cuantización utilizando códigos ya establecidos y estándares, el código más utilizado es el código binario.

 

Uno de los motivos por el cual convertimos las señales analógicos en digitales, es para poder transmitirlas por medios físicos (par trenzado, cable coaxial, F.O.) o por medios inalámbricos (ondas de radio, microondas, satélites, etc.).

 

3.- A partir del teorema de Nyquist y conociendo que la señal de voz en un canal telefónico contiene frecuencias máximas del orden de los 4Khz (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 transmitir las muestras.

El Teorema de Nyquist establece que una señal analógica puede ser reconstruida, sin error, de muestras tomadas en iguales intervalos de tiempo. La razón de muestreo debe ser igual, o mayor, al doble del ancho de banda de la señal analógica.

 

El ancho de banda de la voz es aproximadamente de 4000Hz por lo tanto su razón de muestreo es 2* B = 2* 4000 Hz = 8000Hz equivalente a 8000 muestras por segundos (1/8000)

 

De varios análisis experimentados se llegó a la conclusión de que la cantidad mínima de niveles de amplitud para tener un canal de voz decente (donde el oído humano no percibe distorsión) sería 256; es decir; se emplearían 8 bits para la digitalización de las señales.

 

En función de los 8 bits para representar la amplitud y de los 8KHz  a los que muestrea la señal, el ancho de banda a ser empleado por un canal de voz digitalizados es:

            ABvd = 8Khz * 8 bits= 64 Kbps

 

Si las muestras se cuantifican en 128 niveles, esto significa que para transmitir la muestras la velocidad será:

           

Velocidad de Flujo de Datos = 2* H* log 2 V

                                              

Donde H es el ancho de banda y V es la cantidad de niveles de muestreo.

 

 

Velocidad de Flujo de Datos = 2* 4000Hz * log 2 (128)

                                               = 2 * 4000 * (log 128 / ln 2)

                                               = 2 * 4000 * (2,11/ 0,69)

                                               = 2 * 4000 * (3.05)

                                               = 24, 46 Kbps

 

 

 

 

 

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 33 Kbps?

La función de un MODEM consiste en modular las señales digitales que genera el transmisor para hacerlas compatibles con el canal analógico y en el otro extremo recibir  esa señal modulada y obtener la secuencia de 0’s y 1’s originalmente transmitidos. Los MODEM además de transmitir y recibir información también se encargan de esperar el tono, discar, colgar, atender las llamadas que le hace otro MODEM. Cuando un MODEM transmite, debe ajustar su velocidad de transmisión de datos, tipo de modulación, corrección de errores y de compresión. Ambos MODEM deben operar bajo el mismo estándar de comunicación.

Limita la velocidad de Transmisión de los modem:

Las líneas telefónicas para señales analógicas, tienen un ancho de banda comprendido entre 300 y 3300 baudios Hz., éstas no fueron creadas para transmitir  datos. La velocidad de 33600 bps de los modems actuales , constituyen un techo difícil de superar. Los 300 Hz citados , limitan  la velocidad de transmisión.

Como se explica que puedan tenerse velocidades del orden de los 33Kbps

En una onda sinosoidal cuya amplitud puede saltar de valor entre 4 niveles distintos ; en cada segundo pueden ocurrir   2400 de estos cambios de amplitud, esta onda presenta una velocidad de señalización  de 2400 baudios. Cada uno de estos saltos de amplitud en dicho segundo es un baudio. Puesto que se pueden cambiar entre 4 amplitudes diferentes, se puede convenir que c/u  representa 2 bits determinados, con lo cual se tiene una velocidad de transmisión de 2400 x 2 = 4800 bits por segundos. La detección de cada amplitud (baud) puede hacerse cada 1/2400 de segundos = 0.4 milisegundos. Este tiempo es suficiente para que el MODEM pueda detectar un baud e interpretar los dos bits que codifica.

La velocidad de transmisión por las líneas telefónicas comunes fue aumentando 100 veces de 300 a 33600 bps. Esto se logró  codificando12 bits por baudio.

 

5.- Averiguar cuál es el estándar de UIT-T y las principales características de la transmisión a 5600bps?

El estándar de la UIT-T que regula los MODEM a 56Kbps es el V.90. El estándar especifica el funcionamiento de un par constituido por un módem digital  y un módem analógico para uso en la red telefónica pública conmutada (RTPC)  a velocidades de señalización de datos hasta 56000 bps en sentido descendente y  hasta 33600 bps en sentido ascendente.

Los MODEM de 56 Kbps operan usando  Modulación de Amplitud de Pulso (PAM) y no por Modulación por Cuadratura de Amplitud (QAM) . La técnica PAM sólo se usa en  la dirección de la red al MODEM del cliente, mientras que la técnica QAM tradicionalmente son empleadas en la dirección del MODEM del cliente hacia la red.

El MODEM del proveedor del servicio envía 8 bits que generan  un voltaje específico durante 125 milisegundos. Cuando estos bits representan los valores de cuantización de la muestra de una señal analógica la salida resultante es una serie de pasos de voltajes que siguen la forma de la onda original. Como estos valores   de voltajes son pasados por filtros de paso bajo los componentes de frecuencia altos son removidos, lo que permite una aproximación razonable de la señal original. Cuando se emplea  PAM, sin embargo, los 8 bits enviados por el MODEM proveedor del servicio no representan las muestras de una señal analógica, sino que estos valores son usados como símbolos.

 

6.- Leer el artículo “Introduction to Serial Communication” en http://www.taltech.com/introserial.htm. Explicar la diferencia entre comunicaciones asíncronas y comunicaciones síncronas. Resumir en un párrafo los conceptos allí indicados (Bit de paridad, interfaz RS232, Baudios vs Bps, Null Modems, etc.)

 

Transmisión Asincronas

Transmisiones  Síncronas

-Los datos fluyen de manera serial, pero no existe un control en forma de reloj viajando con ellos. El equipo receptor debe tratar de sincronizarse con el emisor por sus propios medios, para lograrlo el receptor muestrea la señal y se percata de los flancos de subida y de bajada que se presentan. Sin embargo, la transmisión asíncrona no es un proceso continuo, sino que trata de un proceso a intervalos de tiempo irregulares, que pueden conllevar a una pérdida de sincronismo entre el equipo transmisor y receptor. Para evitar que se pierda el sincronismo el transmisor envía los datos encapsulados en un formato que permite alertar al receptor que se está dando una transmisión, a través de 1 bit de arranque  y 1, 1 ½ ó 2 bits de parada.

- Simplifica los requerimientos sobre el canal de transmisión y el diseño de los equipos receptores, pero limita  la cantidad máxima de datos que pueden ser transmitidos consecutivamente, pues de no ser así podrían incurrirse en errores de transmisión por pérdida del sincronismo.

 

-Establece que junto a los datos viaja un señal de control llamada reloj. El reloj es como una especie de metrónomo que mantiene el sistema sincronizado. Gracias al reloj los sistemas pueden saber cuando termina una trama o canal y cuando empieza la siguiente.

El reloj debe ser generado por un solo equipo en la red y esa señal debe ser tomada por los demás equipos.

-Con el control del reloj se logra mayor eficiencia en el aprovechamiento del ancho de banda, puesto  que en cualquier momento se puede originar una transmisión sin necesidad de previo aviso. Sin embargo esto implica mayor complejidad en los equipos asociados.

-La transmisión sincrónica suele asociarse a grandes volúmenes de información, que se transmiten en forma de bloques, para permitir un balance adecuado entre la eficiencia del sistema de transmisión de datos y el control sobre el proceso.

 

Bit de Paridad: Ayuda a detectar si ocurre corrupción de la data durante la transmsión. Puede ser par o impar:

Cuando la Paridad es par, el bit de paridad es uno (1) si el número de bits de datos es impar; el bit de paridad es cero (0) si el número de bits de datos es par. El resultado de la transmisión es siempre un número par de 1’s. Si  una señal llega con un número impar de 1’s es porque tiene un error.

Cuando la Paridad es impar, el bit de paridad es 1 si el número de bits de datos es par; el bit de paridad es (0) si el número de bit de datos es impar. El resultado de la transmisiones siempre un número impar de 1’s. Su una señal llega con un número par de 1’s es porque tiene un error.

 

RS232 Es la recomendación estándar 232 . El mismo específica un conector “D” de 25 pines donde solo 22 son usados. Los PC’s nuevos están equipados  con conectores “D” machos de 9 pines.

 

BAUD vs Bits per second

Baud se refiere a la rata de mediciones por segundos en que una línea cambia de estado. Cuando se conectan juntos dos equipos seriales, entonces Baud y Bit por segundo son lo mismo. Sin embargo cuando se utilizan modems no es así. Debido a que los MODEM transfieren señales en la línea telefónica, la rata de BAUD está limitada a 2400 baudios. Esta es una restricción física de la línea telefónica.