La Proporción señal/ruido es la diferencia de energía mínima a alcanzar entre la señal recibida deseada y el ruido (ruido termal, ruido industrial debido por ejemplo a hornos a microondas, ruido de interferencia debido a otra WLAN en la misma banda de frecuencia). Está definido como:

Proporción Señal/Ruido [dB] = 10*Log10(Poder de Señal [W]/Poder de ruido [R])

Ejercicio No. 2. ¿Qué sucedería si se intenta transmitir una señal analógica en un sistema digital?

El objetivo principal de cualquier sistema de comunicación de datos es ser capaz de tomar el mensaje generado por el emisor, transmitirlo porla línea y que llegue al receptor de la forma más parecida a como fue emitido, es decir, con el menor número de errores posible.

Para transmitir datos analógicos en señales digitales es preciso realizar un proceso de
digitalización de los datos. El propósito de convertir señales análogas a señales digitales es que las señales digitales son más fáciles de encriptar, procesar, comprimir y son más inmunes al ruido y otras interferencias que las señales analógicas.

El primer paso es convertir la señal continua en la amplitud y el tiempo a una señal discreta en el tiempo y continua en amplitud. Ésto se realiza muestreando la señal.

Para realizar esa tarea, el conversor ADC (Analog-to-Digital Converter - Conversor Analógico Digital) tiene que efectuar los siguientes procesos:

1.- Muestreo de la señal analógica.
2.- Cuantización de la propia señal
3.- Codificación del resultado de la cuantización, en código binario.

Muestreo de la señal analógica:
Representación gráfica de medio ciclo positivo (+) , correspondiente a una señal eléctrica analógica de sonido, con sus correspondientes armónicos. Para convertir una señal analógica en digital, el primer paso consiste en realizar un muestreo (sampling) de ésta, o lo que es igual, tomar diferentes muestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal. La frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razón, tasa o también frecuencia de muestreo y se mide en kilohertz (kHz). En el caso de una grabación digital de audio, a mayor cantidad de muestras tomadas, mayor calidad y fidelidad tendrá la señal digital resultante. Durante el proceso de muestreo se asignan valores numéricos equivalentes a la tensión o voltaje existente en diferentes puntos de la sinusoide, con la finalidad de realizar a continuación el proceso de cuantización. Para realizar el muestreo (sampling) de una señal eléctrica analógica y convertirla después en digital, el primer paso consiste en tomar valores discretos de tensión o voltaje a intervalos regulares en diferentes puntos de la onda senoidal.

Cuantización de la señal analógica
Una vez realizado el muestreo, el siguiente paso es la cuantización (quantization) de la señal analógica. Para esta parte del proceso los valores continuos de la sinusoide se convierten en series de valores numéricos decimales discretos correspondientes a los diferentes niveles o variaciones de voltajes que contiene la señal analógica original. Por tanto, la cuantización representa el componente de muestreo de las variaciones de valores de tensiones o voltajes tomados en diferentes puntos de la onda sinusoidal, que permite medirlos y asignarles sus correspondientes valores en el sistema numérico decimal, antes de convertir esos valores en sistema numérico binario.

Codificación de la señal en código binario
Después de realizada la cuantización, los valores de las tomas de voltajes se representan numéricamente por medio de códigos y estándares previamente establecidos. Lo más común es codificar la señal digital en código numérico binario. La codificación permite asignarle valores numéricos binarios equivalentes a los valores de tensiones o voltajes que conforman la señal eléctrica analógica original.

La palabra módem deriva de su operación como MOdulador o DEModulador. Un módem por un lado recibe información digital de un computador y la convierte en analógica, apropiada para ser enviada por una línea telefónica, por otro lado, de esta ultima recibe información analógica para que la convierta en digital, para ser enviada al computador. Cuando un módem transmite, debe ajustar su velocidad de transmisión de datos, tipo de modulación, corrección de errores y de compresión. Ambos modems deben operar con el mismo estándar de comunicación. Para que dos modems puedan comunicarse, entre otras cosas deben usar la misma técnica de modulación.

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 3.000Hz y una señal de ruido 30dB (que son parámetros

Mediante complejas técnicas se logro que la modulación se adaptara a cada instante al estado de la línea telefónica. Se agregaron otras técnicas que requieren efectos compensatorios del mismo tipo en el módem receptor. Se usan cinco velocidades de señalización, siendo la máxima de 3429 baudios, y la mínima de 2400. Cada velocidad implica una frecuencia distinta de portadora, por lo que esta técnica supone la transmisión en un ancho de banda variable según el estado de la línea. Para 3429 baudios, y con 8,4 bits por cambio de la señal se logra el maximo de 28800 bps. Cuando el módem se comunica con otro, sondea unos 15 segundos la línea, enviando una sucesión de tonos, buscando el mayor ancho de banda utilizable compatible con la taza de error permitida (1 bit errado por cada millón). Posteriormente, para 3429 baudios se lograron 9,8 bits por cambio, con lo cual se alcanzo una velocidad de 33600 bps.

En pocos años, la velocidad de transmisión por las líneas telefónicas comunes fue aumentando 100 veces: de 300 a 33.600 bps. Esto se logro, codificando 12 bits por baudio.
 
Fallback: En caso de degradación de la calidad de la línea durante la transmisión o en la inicialización, un de los modems puede pedir el Fallback, lo que quiere decir que la velocidad de transmisión será descendida gradualmente, para intentar de mejorar la calidad de los mensajes.

V.90: Es el estándar más habitual y el más moderno 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.

V.92: Norma tecnológica para los módem de 56 K, establecida por la ITU en junio de 2000, que mejora la norma v.90, especialmente en lo que se refiere a la navegación por Internet. La norma v.92 permite, sin cambiar de módem, alcanzar mayor velocidad (48.000 bit/s en ascendente.), una conexión más rápida, e implementa la función Modem on hold.

La razón por la cual V.90 aumentó la velocidad de descarga de los 33,6 K a los 56 K fue porque permitió a los módems tomar ventaja de las transferencias digitales, si el final servidor de la conexión era una conexión digital. Esto permitió que los datos se transfirieran al usuario empleando PCM (Pulse Code Modulation), se conservó el viejo esquema v.34 para el tráfico inverso (desde el usuario). Como resultado, se quedó en una velocidad pico de 33,6 K.
Al agregar PCM a las transferencias provenientes del usuario (upstream), la máxima velocidad en este sentido se incrementa en un 40 por ciento, de los 33,6 K a los 48 K. La única limitación es que se tendrá que estar conectado a un intercambio digital para obtener beneficios.

La velocidad no es la única ventaja que ofrece V.92, permite una gran reducción en el tiempo que se tarda en establecer la conexión. Esto se logra gracias a que el módem "aprende" y se adapta a las características peculiares de una línea telefónica. Los módems V.92 reconocerán las líneas previamente usadas y reutilizarán la información que conocen acerca del comportamiento de la línea. Esto permitirá bajar los tiempos de conexión de 30 segundos a un mínimo de 10.

Una de las pocas características problemáticas de V.92 es que sólo será útil si los ISPs se actualizan. Afortunadamente, no debería haber ninguna necesidad de cambiar hardware, sino que toda la renovación consitiría en usar software o firmwares nuevos.

Independientemente de si la transmisión es serie o paralelo, ésta puede ser síncrona o asíncrona.

La comunicación síncrona confía en un esquema temporal coordinado entre dos dispositivos para separar los grupos de bits y transmitirlos en bloques conocidos como tramas. Se utilizan caracteres especiales para comenzar la sincronización y comprobar periódicamente su precisión, y dado que los bits se envían y se reciben en un proceso controlado (sincronizado) y cronometrado, no se requieren los bits de inicio y final. Las transmisiones se detienen cuando se alcanza el final de una trama y comienzan, de nuevo, con una nueva. Este enfoque de inicio y final es mucho más eficiente que la transmisión asíncrona, especialmente cuando se están transfiriendo grandes paquetes de datos, porque en este tipo de comunicación cada carácter (letra, número o símbolo) se introduce en una cadena de bits, cada una de estas cadenas se separa del resto mediante un bit de inicio de carácter y un bit de final de carácter; los dispositivos emisor y receptor deben estar de acuerdo en la secuencia de bit inicial y final, el equipo destino utiliza los marcadores de bit inicial y final para planificar sus funciones relativas al ritmo de recepción, de forma que esté preparado para recibir el siguiente byte de datos, no existe sincronización

En la comunicación síncrona, si aparece un error, el esquema de corrección y detección de errores síncrono genera una retransmisión, y como la transmisión se realiza por bloques la cantidad bytes retransmitida es mayor. En cuanto al control de errores la comunicación asíncrona, puede incluir un bit especial, denominado bit de paridad, que se utiliza en un esquema de corrección y comprobación de errores, denominado comprobación de paridad. En la comprobación de paridad, el número de bits enviados debe coincidir exactamente con el número de bits recibidos, se pierde una cantidad pequeña de caracteres, ya que estos se sincronizan y transmiten uno a uno.

La transmisión síncrona es 20 porciento más rápida que la asíncrona. Pero la transmisión síncrona requiere de equipo más caro. Mientras tanto el equipo asíncrono no requiere de circuitos de reloj, razón por la cual los modems asíncronos son más baratos. Razón por la cual la mayoría de la microcomputadoras que usan modems usan este tipo de transmisión.

Dado que ASCII básicamente se codifica en 7 bits, se puede usar el bit restante para detectar si se ha producido un solo error por inversión como el ejemplificado. Entre dos computadores que se comunican, se adopta la convención de que en cada carácter emitido o recibido debe haber un numero par de unos. El computador que esta enviando, da valor al bit restante citado, de modo que se cumpla dicha paridad. El computador que recibe debe verificar que cada carácter que le llega tenga la paridad convenida. Caso contrario pedirá su retransmisión pues implica que un bit llego errado. La paridad sirve para detectar si uno de los bits recibidos cambio de valor, que es la mayor probabilidad de errores en transmisión telefónica.

La norma RS232C es una norma americana de EIA muy difundida. Originalmente fue definida para realizar transmisones de datos utilizando modems a través de líneas telefónicas ya instaladas.Define las características que deben cumplir las líneas de interconexión entre el equipo transmisor o receptor de datos (DTE) y el equipo que se encarga de comunicar estos datos a través de la línea telefónica (DCE), el cual será un MODEM. Actualmente esté tipo de conexión se adopta para otras funciones bien distintas tal como establecer una línea de transmisión entre dos equipos transmisores o receptores de datos (conexión DTE DTE) utilizando la norma RS232 , como pueden ser dos ordenadores comunicados entre si.

Null-modem es un cableado cruzado que se utiliza para conectar un DTE con otro DTE basado en la norma RS-232.