Ejercicio 1: Si la señal transmitida tiene un potencia de 400 mW, frente a un ruido de 20 mW

REDES Y TELECOMUNICACIONES 

 

 


Actividad No 1

 

Ejercicio No. 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.

Teorema de Shannon

 

 

La cantidad de ruido térmico se mide por la relación entre potencia de la señal y potencia del ruido:

 

S/N,

donde:

S: Señal

N: Ruido

Decibeles (dB): Relación S/N en una base 10, multiplicado por 10:

10 log10S/N

Potencia=400 mw

Ruido= 20  mw

 

Ruido térmico 400mw/20 mw = 20 mw

 

 

 

Teorema de Shannon

 

Aplicando el factor ruido al teorema de Nyquist se obtiene la siguiente fórmula:

Tasa de datos=Hlog2(1+S/N), donde:

S/N: Relación señal/ruido en dB.

H: Ancho de banda (en Hz)

 

Al considerar ruido el número de niveles de la señal es despreciable.

 

 

 

 

Ejercicio No. 2

 

¿Qué sucedería si se intenta transmitir una señal analógica en un sistema digital?

 

Los datos que se van a transmitir por un sistema digital no cumplirían con su ciclo de envió  recepción, por lo que ocurriría una distorsión en la señal; ya que los sistemas digitales solo aceptan dígitos binarios entre 0 y 1 para su proceso y la señal analógica puede adquirir varios valores continuos o discontinuos.

Si se utiliza un modulador o demodulador si se puede realizar el proceso de transferencia de información.

 

Ejercicio No. 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:

La formulación de Nyquist nos dice que aumentado los niveles de tensión diferenciables en la señal , es posible incrementar la cantidad de información transmitida .

C= 2W log2 M

El problema de esta técnica es que el receptor debe de ser capaz de diferenciar más niveles de tensión en la señal recibida , cosa que es dificultada por el ruido .

Cuanto mayor es la velocidad de transmisión , mayor es el daño que puede ocasionar el ruido .

Shannon propuso la fórmula que relaciona la potencia de la señal ( S ) , la potencia del ruido ( N ) , la capacidad del canal ( C ) y el ancho de banda ( W ) .

C = W log2 ( 1+S/N )

Esta capacidad es la capacidad máxima teórica de cantidad de transmisión , pero en la realidad , es menor debido a que no se ha tenido en cuenta nada más que el ruido térmico .

Si se tiene una señal que transmite  “n” bps, el tiempo necesario para enviar 8 bits= 8/n  [s]

Frecuencia de la primera armónica f= n/8 [Hz]

Si esta señal se envía por un canal telefónico, cuya frecuencia de corte es 4Khz, el número de la frecuencia más alta será 4000/(n/8), es decir 32000/n.

Por ejemplo: si se transmite a 9600 bps,  el número de la armónica más alta será : 2, obteniéndose en el receptor una señal distorsionada.

 

 

Tasa de envío máxima de un canal:

Tiempo para transmitir un bit depende de la forma de codificación, como  de la velocidad de transmisión.

Teorema de Nyquist:

Máxima tasa de envío de un canal de ancho de banda B, para una señal con N niveles discretos, según el teorema de  Nyquist es:

 Velocidad máxima= 2BlogN

 

 

 

Ejercicio No. 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 función de un modem es convertir una señal digital en analogía y viceversa realizando un proceso de modulación y demodulación de los datos; para así establecer la comunicación entre los equipos mediante líneas telefónicas.

Uno de los primeros parámetros que define el incremento de la velocidad es el estándar  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.

 

Los módems han evolucionado rápidamente: en la década de los sesenta podían ser transmitidos hasta 300 bits por segundo (bps) con un éxito aceptable; posteriormente, pasando por etapas de 600, 1200, etc. se ha logrado contar con módems disponibles comercialmente que manejan tasas de transmisión de 9600 bps. En algunos casos se pueden efectuar transmisiones de 19200 bps. Con esto se inició la comunicación entre computadoras y equipos digitales, en general utilizando la red pública telefónica. Por ejemplo, en sus orígenes, esto permitió realizar lo que en los años setenta se conocía como "procesamiento remoto", es decir, contando con una terminal de computadora, un par de módems (uno para cada extremo del canal de comunicaciones) y una línea telefónica, se podía interactuar remotamente con una computadora sin tener que estar físicamente en el mismo lugar que la máquina.

También importante señalar que para poder obtener la velocidad máxima se deben dar una serie de eventos que no siempre están presentes y que dependen totalmente de la compañía telefónica a la cual estamos afiliados; lo cual puede ser en algunos casos muy inferiores, también lo afectan los cables de pares telefónicos trenzados lo que representa una limitación física del medio de transmisión.

 

 

 

Ejercicio 5

 

Averigüe cuál es el estándar de UIT-T, y las principales características de la transmisión a 56000bps.

 

UIT-T. Unión Internacional de Telecomunicaciones, Sección Telemática. Organo competente de la Unión Internacional de Telecomunicaciones de las Naciones Unidas en asuntos de telefonía, telegrafía y datos. Los miembros que forman parte de la UIT-T son todas las operadoras públicas (PTT, Postal Telephone and Telegraph Administrations) del mundo. Sus 18 comisiones (I-XVIII) son las encargadas de emitir las conocidas recomendaciones del UIT-T. Antes denominada CCITT.

La UIT es responsable de la regulación, normalización y desarrollo de las telecomunicaciones a nivel mundial, al tiempo que vela por la armonización de las políticas nacionales de telecomunicaciones de los Estados miembros.

La velocidad de transmisión de un MODEM Connect by Roper 56K V92 es un módem externo diseñado para la compatibilidad con las últimas normas ITU-T para transmisión de datos a través de la línea telefónica analógica (PSTN) a la velocidad multistandard de 56000 bps, debido a los estandars V.92, V.90; el soporte de protocolos MNP4, V.42 (corrección de datos) y MNP5, V.42bis (compresión de datos) permite a este modem garantizar un optimo funcionamiento incluso en líneas con un índice alto de ruido.

 

 

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).

 

No se pudo obtener acceso a la Pág. http//www.taltech. com/introserial.htm, por lo que se investigo lo siguiente:

 

Transmisión asíncrona y síncrona

Hay enormes dificultades a la hora de recuperar la señal transmitida por un emisor, sobre todo debido a que hay que saber cada cuanto tiempo va a llegar un dato; para esto se suelen usar técnicas de sincronización.

 

 

 

Sincronía

Asincrona

La Tasa de transferencia de datos e mayor

La Tasa de transferencia de datos es menor

En este tipo de transmisión no hay bits de comienzo ni de parada , por lo que se transmiten bloques de muchos bits .

 

La manera más fácil de conseguir sincronismo es enviando pequeñas cantidades de bits a la vez , sincronizándose al inicio de cada cadena .

 

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

Para evitar errores de delimitación , se pueden sincronizar receptor y emisor mediante una línea aparte ( método utilizado para líneas cortas ) o incluyendo la sincronización en la propia señal ( codificación Manchester o utilización de portadoras en señales analógicas ) .

Esto tiene el inconveniente de que cuando no se transmite ningún carácter , la línea está desocupada .

Además de los datos propios y de la sincronización, es necesaria la presencia de grupos de bits de comienzo y de final del bloque de datos , además de ciertos bits de corrección de errores y de control . A todo el conjunto de bits y datos se le llama trama .

 

Para detectar errores , se utiliza un bit de paridad en cada cadena . Usando la codificación adecuada , es posible hacer corresponder un 0 ( por ejemplo ) a cuando la línea está parada ( con NRZ , cada vez que se quiera comenzar a transmitir una cadena , se usa un 1 como señal) .

 

Para bloques grandes de datos , la transmisión síncrona es más eficiente que la asíncrona .

Si el receptor es un tanto más rápido o lento que el emisor , es posible que incluso con cadenas cortas ( o tramas , que son las cadenas más los bits adicionales de paridad y de comienzo y parada ) se produzcan errores como el error de delimitación de trama ( se leen datos fuera de la trama al ser el receptor más lento que el emisor ) o el error que se produce al introducirse ruido en la transmisión de forma que en estado de reposo , el receptor crea que se ha emitido un dato ( el ruido ) .

Este tipo de transmisión es sencilla y no costosa , aunque requiere muchos bits de comprobación y de control .

Se utilizan canales separados de reloj que administran la recepción y transmisión de los datos.

Cada byte de datos incluye señales de arranque y parada al principio y al final

 

 

Bit de Paridad: técnica que consiste en la adición de un bit a un carácter o a un bloque de caracteres para forzar al conjunto de unos (1) a ser par o impar. Se utiliza para el chequeo de errores en la validación de los datos. El bit de paridad será cero (0=SPACE) o uno (1=MARK).

 

Interfaz RS232-C

 

ü      Esta interfaz se caracteriza por utilizar comunicación asíncrona, la cual es  aquella en que el transmisor y el receptor no necesitan coordinarse para transmitir los datos. Es útil para fuentes que transmiten datos ocasionalmente.

ü      La norma RS 232 de la EIA  (V.34) se ha convertido en la más difundida para la transferencia de caracteres entre un computador y su teclado, su terminal, un ratón o su módem, en forma serial.

ü      Un caracter consta, en general, de 7 bits.

ü      La transmisión serial es de 1 bit tras el otro.

ü      La norma establece que los voltajes a ser transmitidos son + 25 V (típico + 15 V), y el nivel mínimo de recepción es de + 3V (entre + 3V el receptor no puede establecer con claridad el dato)

ü      La transmisión es asíncrona a nivel de caracteres, teniendo un mecanismo de sincronización a nivel del bit.

ü      Para que sea posible la transferencia de bits, el Tx y el Rx deben acordar el tiempo de duración de un bit.

ü      Para que el Rx se percate del inicio  y término de una Tx, se ocupa un bit de inicio y un bit de parada. El bit de inicio corresponde a un bit  0 extra a los datos. El bit de parada corresponde a un 1. Si la línea está “ociosa” sin transmisión de caracteres, el nivel para este estado es 1.

ü      En esta interfaz un 1 = -15 Volts, 0 = 15 Volts, la transmisión del carácter 1011010       

 

Velocidad en Baudios: Es la velocidad que se mede según el número de cambios de niveles  que experimenta una señal o símbolos, determinando la capacidad necesaria de un canal dado. (Velocidad en Baudios=  1/ Ts, donde Ts: Tiempo duración de un Símbolo)

 

 

 

 

 

 

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