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.

Esquema Analógico
[Señal/Ruido]T = [Señal/Ruido]1 * (1/L)
[Señal/Ruido]T = 10*log(400/20) ÷ 6
[Señal/Ruido]T = 13.0102 ÷ 6
[Señal/Ruido]T = 2.16838 dB

Esquema Digital
[Señal/Ruido]T = [Señal/Ruido]1 - Ln(L)
[Señal/Ruido]T = 10*log(400/20) – Ln(6)
[Señal/Ruido]T = 13.0102 – 1.7917
[Señal/Ruido]T = 11.2185

Podemos concluir que la relación Señal/Ruido es menor dentro de la transmisión analógica lo que nos indica que la señal se debilita ante el ruido (llegando al sexto nodo muy débil con relación al ruido), mientras en la trasmisión digital se mantiene mas fuerte. Esto se debe a que las trasmisiones digitales son refortalecidas en los nodos ya que al tener únicamente 2 valores, resulta más fácil limpiarla, a diferencia de las analógicas que experimentan una amplificación de la señal.


Ejercicio 2: ¿Qué sucedería si se intenta transmitir una señal analógica en un sistema digital?

Las aplicaciones clásicas trabajan señales del mundo real, tales como sonido y ondas de radio que se originan en forma análoga. Como se sabe, una señal análoga es continua en el tiempo; cambia suavemente desde un estado a otro. Los computadores digitales, por otro lado, manejan la información discontinuamente, como una serie de números binarios, por lo que se hace necesario como primera etapa en la mayoría de los sistemas transformar las señales análogas en digitales. Esta transformación la hacen los Conversores Análogo – Digital (ADC, en inglés).
Una vez terminada la etapa de conversión análoga – digital, los datos son entregados al DSP (PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑAL) el cual está ahora en condiciones de procesarla. Eventualmente el DSP deberá devolver los datos ya procesados para lo cual es necesaria una etapa final que transforme el formato digital a análogo. Por ejemplo, una señal de audio puede ser adquirida y filtrada para eliminar en gran medida ruido, crujidos de estática, amplificar ciertas frecuencias de interés, eliminar otras, etc. Luego de esto, la información puede ser devuelta a través de una conversión digital – análoga.


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.

Desarrollado por H. Nyquist, quien afirmaba que "una señal analógica puede ser reconstruída, sin error, de muestras tomadas en iguales intervalos de tiempo. La razón de muestreo debe ser igual, o mayor, al doble de su ancho de banda de la señal analógica".

La teoría del muestreo define que para una señal de ancho de banda limitado, la frecuencia de muestreo, fm, debe ser mayor que dos veces su ancho de banda [B] medida en Hertz [Hz].

fm > 2•B

Supongamos que la señal a ser digitalizada es la voz...el ancho de banda de la voz es de 4,000 Hz aproximandamente. Entonces, su razón de muestreo sera 2*B= 2*(4,000 Hz), es igual a 8000 Hz, equivalente a 8,000 muestras por segundo (1/8000). Entonces la razón de muestreo de la voz debe ser de al menos 8000 Hz, para que puede regenerarse sin error.

Según el teorema
C= 2 B log2 M

Donde:
B: ancho de banda (Hz)
M: Numero de estados disponibles

C=2 (4000) * log2 128
Por lo que C=56.000


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?

Cuando la recomendación V.34 fue revisada en 1996, llevando la tasa a 33.6kbps (V.34bis), se creía que iba a ser la última recomendación para módems ya que la capacidad del canal había sido alcanzada. No obstante, a fines de 1996 muchos fabricantes de módems anunciaron una nueva generación: los módems de 56K; elevando la tasa de datos casi al doble de lo que ofrecían los módems V.34.

Estos módems digitales, denominados también módems PCM(1), más conocidos como módems de 56K, aprovechan el vínculo digital que poseen los ISP (Internet Service Providers) con la red telefónica pública conmutada. Esta conexión digital permite que el mismo, supere la principal limitación de la performance de los módems V.34: el ruido de cuantización PCM.
Este tipo de ruido es introducido en la red por la conversión analógico - digital que tiene lugar en las centrales. Luego que la señal es recibida del abonado es muestreada por un CODEC, y se le asigna un nivel discreto predefinido (PCM). Cuando el nivel de cuantificación asignado no coincide con el verdadero valor de tensión de la señal analógica, existe un error de cuantización, denominado ruido de cuantización.
De esta forma la máxima velocidad a la cual pueden ser transmitidos los datos a través de un canal con un AB limitado queda determinado a través del teorema de Shannon - Hartley. Suponiendo una relación señal a ruido (S/N) de 35dB y un AB de 3Khz (valores típicos de un canal telefónico), podemos calcular la máxima tasa de transmisión

R=Bxlog2(1+S/N)
S/N=35dB=3162,278
R= 34.882 bps

Esta limitación queda superada al no existir la conversión A/D. Se logran así mayores tasas de datos en el sentido descendente (downstream). En el sentido ascendente (upstream) se utiliza la tasa de datos definida en la recomendación V.34 obteniéndose un enlace asimétrico.


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 estandar ITU-T V.90 que nace como una fusión entre los sistemas x2, desarrollado por 3Com/U.S. Robotics, y K56flex, desarrollado por Rockwell y Lucent. Este estándar permite obtener velocidades de 56 kbps para la transmisión de datos en líneas telefónicas. Para lograrlo el ISP debe estar conectado a una línea digital y nuestro modem a una línea telefónica directa. Cuando la información viaja del ISP al modem lo hace en forma digital a 56 kbps utilizando dos niveles de tensiones correspondientes con el 0 y el 1 digital, pero cuando nosotros enviamos datos al ISP, éstos son transformados por el modem en una señal analógica con varios niveles de tensión viajando así hasta la central telefónica donde vuelven a convertirse en unos y ceros para llegar al ISP. Al transformar la señal en varios niveles de tensión la velocidad disminuye a 33,6 kbps. El problema está en que las centrales telefónicas no pueden recibir las señales con dos niveles de tensión solamente (codificación digital), es por eso que se recurre a transformar la señal en varios niveles de tensión (señal analógica).

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).