C L A S E Nº1
Nombre: Héctor Caraucán
Asignatura: Redes y
Telecomunicaciones
Actividades
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.
R:
Transmisión Analógica:
[Señal/Ruido]T ≈
[Señal/Ruido]1 * (1/L)
Para 6 secciones, [S/R] ≈ [S/R]1 ÷ 6
Entoces, [S/R] ≈ 10 log[40/2] ÷ 6 ≈ 13.01 dB ÷ 6 ≈
2.168 dB
La degradación sería de 10.84
dB, es decir del 83.32%
Transmisión digital:
[Señal/Ruido]T
≈ [Señal/Ruido]1 - ln (L)
Para 6 secciones,
[S/R] ≈ [S/R]1 - ln (6)
Entoces, [S/R] ≈ 10 log[40/2] – ln (6) ≈ 13.01 – 1.79
≈ 11.22 dB
La degradación sería de 1.79
dB, es decir del 13.76%
En la transmisión analógica
las señales al propagarse de nodo en nodo son afectadas por ruido e interferencias,
en cada nodo se amplifica la señal (Señal+Ruido) y esta combinación se propaga
al siguiente nodo y así sucesivamente.
En cambio en la transmisión
digital, la señal (Señal+Ruido) se “regenera” en cada nodo, razón por la cual
la S/N no se degrada linealmente como en el caso analógico, como consecuencia
la transmisión digital presenta una mayor relación Señal/Ruido que la
analógica.
Ejercicio
2: ¿Qué sucedería si se intenta transmitir una señal analógica
en un sistema digital?
R:
Tanto la información que presenta un formato analógico como aquella que presenta un formato digital, pueden ser transmitidas utilizando señales analógicas o digitales. La información analógica pueden transmitirse por una señal digital utilizando un CODEC (Coder-Decoder).
Proceso de cuantificación
(digitalización de la señal):
De forma periódica, se toman
muestras de la señal analógica y el valor de dicha señal se aproxima al más
cercano del conjunto finito definido. El valor obtenido se transmite en forma
serial (1 0 1 1 1 0 1 1 1 ...) por el canal de transmisión.
La similitud de la señal
original y la señal recuperada dependerá de la cantidad de valores
seleccionados para representar el conjunto de amplitudes de la señal original.
Esta diferencia entre las
señales puede representarse por ruido que se le agrega a la señal: si la señal
se cuantifica en un conjunto de múltiples niveles, ese "ruido de
cuantificación" será menor que si se cuantifica en forma binaria, por
ejemplo, y será menor si el número de niveles se incrementa.
Sin embargo, incrementar el
número de niveles implica que la transmisión se demorará más tiempo (recordemos
que se trata de una transmisión serial de los bits representantes de cada
nivel), y existe un límite práctico para este proceso. Usualmente se utilizan
256 niveles, representados en palabras de 8 bits.
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.
R:
El teorema
de Nyquist: "Si una señal f(t) se muestra a intervalos periódicos y a una
tasa superior al doble de la frecuencia más alta de la señal, entonces las
muestras contienen toda la información de la señal original. La función f(t)
puede ser reconstruida de estas muestras utilizando un filtro pasa bajo".
Como la
frecuencia máxima es 4000 Hz, la frecuencia de muestreo debe ser por lo menos
4000 Hz * 2 = 8 kHz
Si las
muestras se cuantifican en 128 niveles, significa que se está codificando con 7
bits (27 = 128), por lo tanto la velocidad de flujo de datos será de
8 kHz * 7 bits = 56 kbits/s
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?
R:
La función
del MODEM es adaptar los datos digitales de forma tal que estos puedan
transmitirse a través de un canal analógico, como lo es la red telefónica
conmutada.
La
velocidad de transmisión del MODEM es el parámetro que mejor define a un módem,
estas cifras son en baudios, o lo que es lo mismo bits por segundo, bps (al
menos en este caso).
Entre los
factores que limitan la velocidad de transmisión se encuentran: la saturación
de las líneas, la baja capacidad que proporcione el proveedor de acceso a
Internet, la mala calidad del módem o de la línea (ruidos, interferencias,
cruces...) suelen hacer que la velocidad media efectiva sea mucho menor, de 24
Kbps .
Para obtener velocidades alrededor de 33Kbps
manteniendo el ancho de banda es necesario la codificación de bits y utilizar
modulaciones multinivel con una modulación de fase diferencial DPSK, donde la
portadora tiene cuatro (4) estados diferentes. Cada grupo de dos (2) bits se
codifica como un cambio de fase de la portadora con respecto a la base del
símbolo inmediatamente anterior.
Ejercicio
5: Averigüe cuál es el estándar de UIT-T, y las principales
características de la transmisión a 56000bps
http://www.itu.int/publications/
R:
RECOMENDACIÓN UIT-T
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
Resumen
Esta
Recomendación especifica el funcionamiento de un par constituido por un módem
digital y un módem analógico de utilización en la red telefónica pública
conmutada a velocidades de señalización de datos de hasta 56 000 bit/s en
sentido descendente y hasta 33 600 bit/s en sentido ascendente. Los dos
módems se especifican aquí en términos de codificación, señales y secuencias de
arranque, procedimientos operativos y funcionalidades de interfaz DTE-DCE. La
interfaz de red del módem digital y la velocidad de señalización que se
utilizan para conectar localmente el módem digital a una red conmutada digital
se consideran temas de carácter nacional y no se especifican aquí.
Orígenes
La Recomendación UIT-T V.90 ha sido preparada por la
Comisión de Estudio 16 (1997-2000) del UIT-T y fue aprobada por el
procedimiento de la Resolución N.° 1 de la CMNT el 25 de septiembre de
1998.
Esta
Recomendación especifica el funcionamiento entre dos módems diferentes, uno
digital y otro analógico, que se definen ambos en la cláusula 3. Los dos módems
se especifican aquí en términos de codificación, señales y secuencias de
arranque, procedimientos operativos y funcionalidades de interfaz DTE-DCE. La
interfaz de red del módem digital y la velocidad de señalización que se
utilizan para conectar localmente el módem digital a una red conmutada digital
se consideran asuntos de competencia nacional y no se especifican aquí. Las
principales características de estos módems son las siguientes:
a) modo de funcionamiento dúplex por la RTPC;
b) separación de canales mediante técnicas de
compensación del eco;
c) modulación por impulsos codificados (MIC) en
sentido descendente a una velocidad de 8000 símbolos/s;
d) velocidades de señalización de datos de
canal síncrono en sentido descendente de 28 000 bit/s a 56 000
bit/s en incrementos de 8000/6 bit/s;
e) modulación V.34 en sentido ascendente;
f) velocidades de señalización de datos de
canal síncrono en sentido ascendente de 4800 bit/s a 28 800 bit/s en
incrementos de 2400 bit/s con sustentación opcional de 31 200 bit/s y
33 600 bit/s;
g) técnicas de adaptación que permiten a los
módems obtener velocidades de señalización de datos próximas a las que el canal
puede sustentar en cada conexión;
h) negociación de funcionamiento V.34 dúplex si
una conexión no va a sustentar el funcionamiento V.90;
i) intercambio de secuencias de velocidad
durante el arranque para establecer la velocidad de señalización de datos;
j) automodo a los módems de la serie V
sustentado por los procedimientos de automodo V.32 bis y aparatos facsímil del grupo 3;
k) utilización de procedimientos V.8, y
opcionalmente V.8 bis, durante el
arranque o la selección del módem.
Se
sustentarán velocidades de señalización de datos de canal síncrono de 28 000
bit/s a 56 000 bit/s en incrementos de 8000/6 bit/s. La velocidad de
señalización de datos se determinará durante la fase 4 del arranque del módem
según los procedimientos descritos en 9.4.
La
velocidad de símbolos en sentido descendente será de 8000, establecida por
temporización desde la interfaz de la red digital. El módem digital sustentará
las velocidades de símbolos de sentido ascendente 3000 y 3200. Puede también sustentar
la velocidad de símbolos de sentido ascendente opcional 3429 definida en la
Recomendación V.34.
El
módem digital incluirá un aleatorizador con autosincronización que se
especifica en la cláusula 7/V.34, utilizando el polinomio generador GPC de la
ecuación 7-1/V.34.
Las tramas de datos en el módem digital
tienen una estructura de seis símbolos. Cada posición de símbolo dentro de la
trama de datos se denomina intervalo de trama de datos y se indica mediante un
índice de tiempo, i = 0, …, 5, donde i = 0 es el primero en
el tiempo. La sincronización de trama entre el transmisor del módem digital y
el receptor del módem analógico se establece durante los procedimientos de
acondicionamiento.
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)
R:
En
comunicación síncrona los dos dispositivos inicialmente se sincronizan entre sí
y continuamente se envían caracteres para mantenerse sincronizados. Aún cuando
no se estén enviando datos, un flujo constante de bits permite a cada
dispositivo saber donde está el otro en todo momento, cada carácter que se
envían puede ser un dato real o un carácter vacío.
La
comunicación sincrónica permite una mayor rata de transferencia de datos que
con los métodos asíncronos debido a que estos utilizan un bit de inicio y uno
de fin en cada byte, sin embargo esto tiene como ventaja que el procesador no
tiene que manejar caracteres vacíos adicionales como en el caso síncrono.
Además de
los bits de inicio y de parada, existe un bit de paridad, el cual
opcionalmente puede transmitirse junto con los datos para chequear los errores
durante la transmisión, para detectar la corrupción de los datos.
Se puede
escoger entre paridad par e impar. El chequeo de errores de paridad es muy
rudimentario, ya que no indica cual es el bit con error y si hay un número par
de bits erróneos, la paridad no reflejará error alguno.
Baudio vs.
Bits por segundo (BPS)
Baudio
se refiere a la rata de modulación o número de veces por segundo que una línea
cambia de estado. Esto no siempre es bits por segundo (BPS). Si se conectan dos
(2) dispositivos seriales usando un cable directo, entonces Baudios y BPS serán
lo mismo.
RS-232-C.
Los puertos seriales de la mayoría
de las computadoras utilizan el standard RS-232C, el cual especifica un
conector “D” de 25 pines, de los que se utilizan sólo 22 pines. La mayoría de
los PC´s nuevos están equipados con conectores “D” de 9 pines.
DTE (Data Terminal
Equipment), DCE (Data Communications Equipment). Estos términos se usan para indicar el pin-out de los
conectores de un dispositivo y la dirección de las señales en los pines. La PC
es un dispositivo DTE, mientras el modém es un DCE.
De
acuerdo a estándar RS-232 los dispositivos DTE utilizan un conector macho de 25
pines y los DCE usan un conector hembra de 25 pines.
Cables
y adaptadores Null MODEM. Si
conectamos dos dispositivos DTE ( o dos DCE) usando un cable RS-232, la línea
de transmisión de cada dispositivo estaría
conectada directamente al otro dispositivo así como la línea de recepción.
Un
cable o adaptador Null MODEM cruza las líneas e transmisión y recepción, así la
transmisión en un extremo se conectaría la recepción en el otro extremo y
viceversa. Además de TX y RX también se cruzan DTR y DSR, así como RTS y CTS en
una conexión Null modém.