ANALISIS Y DISEÑO DE SISTEMAS
Profesor: Eduardo Zubillaga
Alumno: Engelbert Guevara
Actividad 1
 

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.

Modo Analógico	Modo Digital
[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	[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

Se puede 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?

Físicamente no existe de transmitir señales analógicas por canales digitales, puesto que una señal analógica está conformada por un conjunto de valores infinitos, pero toda señal digital a través del canal solo permite la transmisión de un conjunto de valores discretos y cuyo número depende del ancho de banda. Para transmitir señales analógicas por canales digitales, se debe transformar la señal y por ende descartar algunos valores, tomando únicamente los más representativos, esto se denomina Cuantificación [6].  La misma técnica de la transmisión analógica es usada para transmitir digitalmente una señal analógica. Se asume que codifica datos digitales y que el sistema de transmisión cuenta con repetidores en lugar de amplificadores.

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.

Según el teorema de Nyquist dice que: para garantizar que no se pierda información, la señal debe ser muestreada por lo menos el doble de su frecuencia máxima.

fs = 2 fm (Teorema de Nyquis)

fm = 4 Khz frecuencia máxima.

fs = 2 * 4 Khz = 8 Khz

se deben tomar muestras mayor o igual a : 8 Khz.

Como la cuantificación es de 128 niveles, es decir 7 bits.

Queda.

Velocidad = 2 * B *Nbits = 8000 Hz * 7 = 56000 bits/seg = 56 Kbits/seg

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/

 La principal  característica de los documentos de UIT-T  es que son  reglamentos internacionales que definen las características de una transmisión de datos. Esto obliga a los fabricantes de modem a que desarrollen productos (hardware/firmware/software) que sean compatibles con dichos estandares, como por ejemplo el  ITU-T V.90.  Las ventajas de la transmisión a 56 Kbps, según ITU-T V90,  son:

· Permite una mejor manera de conectarse a Internet.

· Mayores velocidades de transmisión y recepción de datos.

· Conexiones reciprocas entre cualquier fabricante y cualquier proveedor de Internet o ISP.

· Menor ruido de cuantificación, lo cual da como resultado un mayor flujo de salida de datos por cada segundo de tiempo.

En el punto anterior hablamos de menor ruido de cuantificación. Entonces porque no alcanzar mayor velocidad?. La respuesta es que a un nivel de señal/ruido mas bajo, se produce una desincronización entre el equipo emisor y el receptor. En cualquier modem existe un convertidor digital-analógico (DAC) que convierte los datos digitales en una forma de onda analógica equivalente. El DAC hace conversiones a una velocidad de 64 Kbps pero, debido al ruido, la longitud de la trama digital (byte + chequeo de errores) y los inconvenientes presentes en la red telefónica, dicha velocidad en la practica solo alcanza, como mejor caso, los 56 Kbps. [5]

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).

Comunicación Sincrónica. Los equipos que se comunican se sincronizan entre si por uno o mas caracteres de sincronismo en el momento inicial de la transmisión y contantemente se intercambian la información siempre así no exista flujo de datos.

Comunicación Asincronica: no se necesita sincronismo, pero es necesario indicar cuando comienza un dato y cuando termina, es decir que emplean marcas de bits que viajan en cada paquete transmitido.

Bit de Paridad. Son aquellos utilizados en las transmisiones de datos para la corrección de errores, esto se lleva a cabo agragando en el paquete uno o mas bits en el paquete transmitido.

RS-232: Es un puerto serial de comunicación presente en la mayoría de los equipos digitales, es un estándar para interfaz de comunicación serial, es un conector tipo DB25 que contiene 25 pines, pero también existen conectores DB9 de 9 pines.

Baudios Vs Bps: Es una medida de cuantas veces por segundo cambia una señal de estado en una línea, y Bps es la cantidad de bit transmitida por un segundo en una línea.

Null MODEM: Dispositivo usado para cruzar las líneas de transmisión en la comunicación entre dos dispositivos DTE o DCE.

DTE y DCE: se usan para indicar la conexión o dirección de las señales entre los pines de los conectores DB25 o DB9.