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.

[Señal/Ruido] ₁ = 10 log[ 400mW / 20mW ]  = 13,01 dBm

Esquema Analógico de 6 secciones:

[Señal / Ruido]_T = [Señal / Ruido]₁ * 1 / L                               dado que L = N° de secciones = 6

[Señal / Ruido] _T =  13,01 dBm * 1 / 6

[Señal / Ruido] _T =  2,17 dBm

Transmisión Digital:

[Señal / Ruido] = [Señal / Ruido]₁  – Ln (L)                             dado que L = N° de secciones = 6

[Señal / Ruido] = 13,01 dBm – Ln (6)              

[Señal / Ruido] = 11,22 dBm

En la transmisión analógica se presenta una menor relación Señal/Ruido, es decir, la señal es menos fuerte frente al ruido en este tipo de transmisión que en la digital. En el caso analógico la señal disminuye 6 veces en relación a la señal original, mientras que en la transmisión digital la señal decae tan solo 1,79 dB al final de la misma. Tomando en cuenta que al acercarse la relación Señal/Ruido a 15 dB la degradación que sufre la señal se hace despreciable, se puede decir que en el caso de la transmisión digital la degradación que sufre la señal es casi despreciable.

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Ejercicio 2:

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

Dado que es imposible definir un grupo finito de valores entre los cuales puede variar una señal analógica, si esta se transmitiera por medios digitales solo se obtendría una señal distorsionada, esto debido a que los sistemas digitales solo pueden tomar solo valores dentro de un grupo finito.

Para realizar dicha transmisión se deben descartar muchos valores de la señal analógica y definir un grupo limitado de ellos, esto se logra a través de la Cuantificación o Digitalización de la señal. Se definen un conjunto de valores posibles a tomar por la señal digital, se toman muestras de la señal analógica de forma periódica y el valor de dicha señal se aproxima al más cercano del conjunto finito definido; el valor obtenido se transmite en forma serial por el canal de transmisión y esto garantiza su total recuperación.

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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.

Tomando en cuenta el Teorema de Nyquist, la velocidad mínima para transmitir sería de 8KHz (2*B), ya que esta representa el doble del ancho de banda (B=4KHz) y esto garantizaría que la señal pueda ser completamente recuperada después de la transmisión.

Tomando en cuenta que la cuantificación se realiza en 128 niveles, es decir, 7 bits: Se requeriría de 56 Kbit/s para poder transmitir las muestras;  que correspondería a:

Velocidad = 2 * B * Nbits = 8000 Hz * 7 bits = 56000 bit/s    ó

Velocidad= 2 * B *log₂n = 2 * 4000 Hz * log₂(128) = 56000 bit/s   

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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?

Tiene como función la modulación y posterior demodulación de una señal digital emitida por un computador, adaptándola para ser transmitida bajo esquemas analógicos de la red telefónica, en anchos de banda de 4KHz.

La velocidad de los MODEMs están limitadas por el estándar de la Unión Internacional de Telecomunicaciones; el más habitual está basado en la norma V.90 cuya velocidad máxima está en los 56 Kbps. Esta norma se caracteriza por un funcionamiento asimétrico, los 56 Kbps sólo se alcanzan en la recepción, mientras que el envío de datos sólo alcanza a los 33,6 Kbps;  tomando en cuenta que para poder llegar a esta velocidad máxima se deben dar una serie de circunstancias que no siempre están presentes y que dependen totalmente de la compañía telefónica que nos presta sus servicios, como por ejemplo el ancho de banda, pudiendo ser en algunos casos bastante inferiores.

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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 estándar del Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T) para las velocidades de transmisión de 56000bps es el encontrado en la Recomendación V.90 [ V Comunicación de datos por la red telefónica : V.90 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 de hasta 56 000 bit/s en sentido descendente y hasta 33 600 bit/s en sentido ascendente ]; este tipo de transmisión de los MODEM se caracteriza porque están diseñados para líneas telefónicas ordinarias en las que las conexiones son analógicas en las instalaciones de los clientes y digitales en las instalaciones del proveedor de servicio; aprovechando las características de estos convertidores digital-analógico presentes en la red telefónica para lograr altas velocidades de transmisión.

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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).
   

Diferencias entre Comunicaciones Síncronas y Asincrónicas

Con comunicaciones síncronas, los dos dispositivos se sincronizan inicialmente el uno al otro, y después envían continuamente caracteres para estar sincronizados. Incluso cuando los datos realmente no se están enviando, un flujo constante de bits permite que cada dispositivo sepa donde está el otro en cualquier momento dada; permiten tasas de transferencia de datos más rápidas que los medios asincrónicos, porque no se requieren bits adicionales para marcar el principio y el final de cada octeto de datos.

Los medios asincrónicos, sin ninguna sincronización, no requieren el envío de ni recepción de caracteres ociosos, sin embargo, el principio y el final de cada octeto de datos se deben identificar por los bits de comienzo y parada. El bit de comienzo indica cuando el octeto de datos debe comenzar a ser transmitido y las señales del bit de parada cuando termina; esto hace que la comunicación sea un poco mas lenta que la síncrona pero no ocupa el procesador con el análisis de caracteres ociosos adicionales.

En proceso de comunicación están involucrados diversos conceptos, tales como:

La comunicación a través del puerto serial de un computador por lo general es full-duplex o bidireccional, es decir, el dispositivo puede enviar y recibir datos al mismo tiempo, utilizando líneas separadas para ello. Al comunicar por bits se debe enviar un bit de inicio para posteriormente transmitir los bits de datos reales (de 5 a 8 bits) y luego de estos un bit de parada (identificado por su longitud), tomando en cuenta que el receptor y el transmisor deben convenir en el número de los bits de datos, así como la velocidad; adicional a lo mencionado, existe un bit de paridad que se puede transmitir opcionalmente después de cada octeto de datos; el bit de paridad produce una cantidad pequeña de repaso de las faltas para ayudar a detectar la corrupción de los datos que pudo ocurrir durante la transmisión, se puede elegir paridad uniforme, impar, de marca, de espacio o ninguna. El baudio se refiere al índice de modulación o el número de veces por segundo que una línea cambia de estado, muy diferente a la cantidad de bits que circulan en un segundo (BPS). Los puertos seriales en la mayoría de las computadoras utilizan un subconjunto del estándar de RS-232C que establece un conector macho de 9 pines. Los estándares RS-232 indican que los dispositivos terminales (DTE) utilizan conectores de 25-pines machos, y los dispositivos de comunicación (DCE) utilizan conectores de 25-pines hembras. Existen cables para adaptar un conector hembra con uno de pines macho, este se conoce como cable nulo del módem o adaptador nulo; estos simplemente cruzan las líneas de recepción y transmisión de modo que el que transmite en un extremo esté conectado al que recibe en el otro y viceversa. El estándar RS-232C impone un límite de la longitud de cable de 50 pies, aunque puede aumentar o disminuir dependiendo de las condiciones del cable y del medio ambiente.