Redes y
Telecomunicaciones
Trabajo Realizado por:
Lennis Zamudio
Ejercicio 1: Si la señal
transmitida tiene una 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.
Datos:
Señal 400 mW
Ruido: 20mW
Secciones L=6
(Señal/Ruido)= 10 * Log (señal/ruido)
Sustituyendo valores tenemos:
(Señal/Ruido)= 10 * Log (400mW / 20 mW)
(Señal/Ruido) = 10 * Log (20)
(Señal/Ruido) = 13,010 dBm
Analógico
(Señal/Ruido) = 10 * Log (Señal / Ruido) * (1 / L)
Sustituyendo en
(Señal/Ruido) = 13.010 * (1/66)]
(Señal/Ruido) = 13.010 * 0.166]
(Señal/Ruido) = 2.159 dBm
Digital
(Señal/Ruido) = 10 * Log (Señal/Ruido)
– LN
Sustituyendo en
(Señal/Ruido) = 13.010 – LN(6)
(Señal/Ruido) = 13.010 – 1.791
(Señal/Ruido) = 11.219 dBm
Conclusión:
Como conclusión se
determina que durante el proceso de transmisión en el esquema analógico la
relación señal/ruido es menor, mientras que en el esquema digital es más alta
esta relación, lo que se puede concluir que la señal analógica es más sensible
al ruido.
Ejercicio 2: ¿Qué sucedería si se intenta transmitir una
señal analógica en un sistema digital?
Para
trasmitir una señal analógica en una digital se debe hacer una conversión analógica-digital, la cual consiste
en la trascripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito
de facilitar su procesamiento (encriptación, comprensión, etc.) y hacer la
señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las
que son más sensibles las señales analógicas.
Señal analógica versus señal
digital
Una
señal analógica es aquella que puede tomar una infinidad de valores (frecuencia
y amplitud) dentro de un limite superior e inferior.
En
cambio, una señal digital es aquella señal cuyos valores (frecuencia y amplitud)
no son continuos sino discretos, lo que significa que la señal necesariamente
ha de tomar unos determinados valores fijos predeterminados. Estos valores fijos
se toman del sistema binario, lo que significa que la señal va a quedar
convertida en una combinación de ceros y unos, que ya no se parece en nada a la
señal original. Precisamente, el término digital tiene su origen en
esto, en que la señal se construye a partir de números (dígitos).
La
digitalización o conversión analógica-digital
(conversión A/D) consiste básicamente en realizar de forma periódica medidas de
la amplitud de la señal y traducirlas a un lenguaje numérico. La conversión A/D
también es conocida por el acrónimo inglés ADC (analogic
to digital conversion).
En
esta definición están presentes los cuatro procesos que intervienen en la
conversión analógica-digital:
Muestreo: El muestreo (en inglés, sampling)
consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de onda. La velocidad con
que se toman esta muestra, es decir, el número de muestras por segundo, es lo
que se conoce como frecuencia de muestreo.
Retención: (En ingles, Hold):
Las muestras tomadas han de ser retenidas (retención) por un circuito de
retención (Hold), el tiempo suficiente para permitir
evaluar su nivel (cuantificación).
Cuantificación: En el proceso de cuantificación se mide el nivel de
voltaje de cada una de las muestras. Consiste en asignar un margen de valor de
una señal analizada a un único nivel de salida.
Codificación: La codificación consiste en traducir los valores
obtenidos durante la cuantificación al código binario. Hay que tener presente
que el código binario es el más utilizado, pero también existen otros tipos de
códigos que también son utilizados.
Durante
el muestreo y la retención, la señal aun es analógica puesto que aún puede
tomar cualquier valor. No obstante, a partir de la cuantificación, cuando la
señal ya toma valores finitos, la señal ya es digital.
Los
cuatro procesos tienen lugar en un conversor analógico-digital.
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.
En 1928 Harry Nyquist, un investigador en el área de telegrafía, publicó
una ecuación llamada
Solución:
fm = 4000 Hz
fs ³ 2
fm
fs = 2 * 4000 Hz = 8000 Hz
Las muestra se debe hacer con una frecuencia igual o mayor
de 8000 Hz,
para cuantificar apropiadamente una señal.
El número de bits (n) con los que se desea codificar una
palabra, viene dado por la siguiente ecuación
n
= logm (Q)
m = 2 ; Q = 128
Sustituyendo en la formula
n
= log2 (128) = log2 27 = 7 bits
La velocidad de flujo de datos de un canal es:
V = n * fs = 7 * 8000 = 56000 bps
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 viene de MOdulador-DEModulador. Según el diccionario, “modulación” atiende a
la siguiente definición: Acción y efecto de modular; Proceso por el que se
modifica la característica de una onda para la mejor transmisión y recepción de
una señal.
En pocas palabras, el módem es un dispositivo que
transforma las señales digitales propias de un ordenador en señales analógicas
propias de las líneas telefónicas y viceversa, con lo que permite al ordenador
transmitir y recibir información por las mismas.
Uno de los primeros parámetros que lo definen es su
velocidad. El estándar más habitual y el más moderno está basado en la actual
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.
Otras normas habitualmente
utilizadas son:
|
Norma |
Velocidad máxima |
Otras velocidades |
|
V.90 y X2* |
56.000 bps |
57.333, 54.666, 53.333,
52.000, 50.666, 49.333, 48.000, 46.666, 45.333, 44.000, 42.666, 41.333,
40.000, 38.666, 37.333, 36.000, 34.666 bps |
|
V.34+ |
33.600 bps |
31.200 bps |
|
V.34 |
28.800 bps |
26.400, 24.000, 21.600,
19.200, 16.800 bps |
|
V.32bis |
14.400 bps |
12.000 bps |
|
V.32 |
9.600 bps |
7.200 bps |
|
V.23 |
4.800 bps |
|
|
V.22bis |
2.400 bps |
|
|
V.22 y Bell 212A |
1.200 bps |
|
|
V.21 y Bell 103 |
300 bps |
|
* protocolo
propietario de 3Com, es decir, no estándar.
No
podemos dejar de comentar otros aspectos igualmente importantes como el de
contar con una memoria de tipo flash que nos permita la actualización del firmware al igual que ocurre con las BIOS de las placas
base.
Este
detalle ha sido extremadamente importante en los modem
que utilizaban los distintos estándares de 56K anteriores a la norma V.90, ya
que gracias a ello y mediante una simple actualización ha sido posible no
quedarse con un modelo desfasado.
Igualmente algunos modelos que funcionaban a 33,6 Kbps han podido ser actualizados y funcionar a 56 Kbps con el mismo método y sin necesidad de actualizar el
hardware.
Ejercicio 5: Averigüe cuál es el estándar de UIT-T, y sus
principales características de la transmisión a 56000bps.
http://www.itu.int/publications/
La recomendación de
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, Interfaz RS232, Baudios vs Bps, Null modems,........etc)
|
|
Comunicación Síncronas |
Comunicación Asíncrona |
|
Los dispositivos |
Deben estar sincronizados uno con el
otro |
No existe sincronización |
|
Tasa de transferencia de datos |
Mayor |
Menor |
|
Uso de bit
adicionales |
Se envían caracteres ociosos aunque no
se esté enviando datos reales para mantener la sincronización |
Para marcar el inicio y el fin de cada
octeto de datos |
|
Errores en Transmisión |
La cantidad de bytes
a retransmitirse es mayor, ya que se transmite por bloques |
Se pierde una cantidad pequeña de
caracteres, ya que estos se sincronizan y transmiten uno a uno |
|
Velocidad de transmisión |
Son aptos para ser usados en transmisiones
de altas velocidad (iguales o mayores de 1200 baudios) |
Se usa en velocidades de modulación de
hasta 1200 baudios |
Las
comunicaciones síncronas y comunicaciones asíncronas
presentan sus diferencias en cuanto a:
Diríamos que transmisión es: transportar señales de
un lugar a otro para que se produzca una comunicación remota entre procesos.
Asíncrona:
Cuando el proceso de sincronización entre emisor y receptor se realiza en cada
palabra del código transmitida. Esto se produce debido a que se lleva a cabo a
través de unos bits especiales que ayudan a definir el entorno de cada código.
Es la sincronización entre emisor y receptor se
realiza a cada carácter transmitido, utiliza unos bits especiales que definen
el entorno de cada carácter (START, STOP).
Síncrona: Es cuando los bits transmitidos se envían a un
ritmo constante. Necesita la transmisión tanto de los datos como de una señal
de reloj que marque el numero de veces del envío.
Se produce cuando los bits transmitidos se envían a
un ritmo constante, exige la transmisión de los datos y además una señal de
reloj para sincronizar emisor y receptor (base de tiempos común); utiliza
caracteres especiales que se llaman SYN para evitar la perdida de sincronismo.
El Bit de Paridad: Bit de paridad es un método
para la detección 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. Interfaz RS232:
es utilizada para conectar entre si dispositivos DTE
(conector masculino) y DCE (conector femenino), este conector posee 25 pines
(circuitos) de los cuales solo 22 son utilizados, con funciones específicas
cada uno. Baudios: una unidad
de medida que señala el número de cambios de estado (transiciones) por segundo
de una señal discreta de valores enviada por el módem, entendiendo por señal
discreta aquella que sólo puede adoptar valores finitos. Bps: Bits por segundo – es la tasa a la cual los datos son
transmitidos. Null – MODEM: es
un cable que permite conectar dos computadoras directamente. Un
cable null-modem pasa
algunas señales, como “tierra”, normalmente, pero cambia otras señales. Por ejemplo, el pin “envío de
datos” en un extremo va al pin “recepción de datos”
en el otro.