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: 400 mW

Ruido: 20 mW

Cálculo de la relación Señal/Ruido:

[Señal/Ruido] = 10 log[400mW / 20mW]

[Señal/Ruido] = 13 dBm

Podemos observar que la señal es 13 dBm  mayor que el ruido, indicándonos que la potencia de la señal es 30 veces superior a la del ruido.

 

Cálculo de la degradación sufrida por la señal en un esquema analógico de 6 secciones:

[Señal/Ruido]T = [Señal/Ruido]1 * 1/L

[Señal/Ruido]T = 13dBm * 1/6

[Señal/Ruido]T = 2,08 dBm

Cálculo de la degradación sufrida por la señal en un esquema digital de 6 secciones:

[Señal/Ruido]T = [Señal/Ruido]1 – ln(L)

[Señal/Ruido]T = 13 dBm – ln(6)

[Señal/Ruido]T = 11,21 dBm

Podemos observar que el resultado de dividir el valor de la señal de datos, por la señal de ruido es lo que se conoce como relación señal/ruido. Cuanto mayor es, mejor es la comunicación. Se expresa en decibelios (dB), y en escala exponencial, lo que quiere decir que una relación señal ruido de 10 dB, indica que la señal es 10 veces mayor que la de ruido, mientras que 20 dB indica 100 veces mas potencia.

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

 

Como sabemos las señales analógicas están compuestas por un conjunto infinito de valores, mientras que las digitales toman valores discretos, es decir, solo dos valores (0 - 1) que pueden repetirse o no de manera continua en el tiempo; por esto para poder transmitir una señal analógica en un medio digital sería necesario transformarla primero a una señal digital, transmitirla y luego en el receptor transformarla nuevamente a analógica para mantener la integridad del contenido, este proceso es realizado por módems o codecs y se conoce como codificación - decodificación de la señal (Teorema de Nyquist).

De no realizar la codificación - decodificación de la señal analógica para transmitirla en un sistema digital, lo que recibiríamos sería interpretado como ruido ya que el patrón de la señal recibida no correspondería con la transmitida y por ende tampoco los valores o información contenido en las mismas.

Supongamos que tenemos un sistema de control de presión en una caldera, el mismo tiene diferentes acciones a ejecutar según la variación de cada 0.5 psi (libras de presión), si la señal es analógica al ser transmitida por un medio analógico podrá ser muestreada en intervalos muy cortos al ser recibida (integridad de los datos) lo que garantiza un mayor control ya que con precisión podrá verse cada incremento de 0.5; en el caso de que la señal analógica sea transmitida en un  medio  digital  este  solo podrá  interpretar  valores lógicos,  es decir  ceros y  unos   (0 - 1)  que  corresponden a  convencionalismos  ya  establecidos    (0 voltios - 5 voltios) por lo que no apreciará los valores que nos interesan de las lecturas recibidas generando que el sistema no pueda aplicar las acciones de control programadas; vemos entonces que en este caso la información no tendría valor y la señal recibida no sería mas que ruido.

 

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   

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?

La función principal del modem es cambiar la señal digital que proviene del ordenador a una señal analogica, ya que el mismo trabaja solo con líneas telefónicas analógicas. Uno de los primeros parámetros que lo definen es su velocidad. El estándar más habitual y el más moderno está 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 lo cual es el maximo que permite transferir la línea telefónica.

 

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 tecnología v 90 son los últimos estándares con respecto a los procedimientos técnicos que realiza el módem al enviar y recibir datos. Es, por comentar, una unión o un rejunte de las dos ultimas tecnologías mas usadas, X2 y Kflex.

La tecnología v90 realiza nuevos procesos para determinar el ruido en la línea telefónica, pudiendo dar con mayor precisión la cantidad de este. Con este dato tan exacto e importante los módem pueden encontrar la mejor relación ruido/datos, aprovechando mas ancho de banda, realizando conexiones mas eficaces y permitiendo cambios en esta, o de mantener la comunicación estable, si la línea así se mantiene y no se produce ninguna alteración.

CARACTERÍSTICAS DE LA TECNOLOGÍA 56K

 

• Acceso a Internet dos veces más rápido de lo común

• Incremento en la productividad

• Negociaciones constantes de mayores velocidades de transmisión

• Enlaces telefónicos privados con buena calidad a precios más bajos que los de 64K

• Impulso al crecimiento de la conectividad electrónica

• Mejoras en el sonido e imagen

 

Ejercicio 6: Leer el artículo “Introduction to Serial Communication” en http://www.taltech.com/resources/intro-sc.html#Synch  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 Síncronas Y Comunicación Asíncrona

Los dispositivos: Debido a la presencia de un solo reloj, tanto el Emisor como el Receptor deben estar sincronizados, es decir, sus ciclos de lectura/escritura de datos (bits) son coincidentes. No es necesaria la sincronización, ya que existen dos relojes, uno en el Emisor y otro en el Receptor.

Tasa de transferencia de datos: Cada carácter tiene una longitud de 8 bits (7 bits “datos” y 1 bit de paridad).

El tiempo entre dos caracteres síncronos consecutivos enviados como una secuencia de transmisión es cero.

Cada carácter tiene una longitud de 10 bits (1 de arranque, 7 bits “datos” , 1 bit de paridad y 1 bit de parada).

El tiempo transcurrido entre dos caracteres consecutivos puede variar entre cero y un valor previamente especificado en el período de "time-out" (o intervalo de espera) entre caracteres

Uso de bit adicionales: Aunque no es necesario el envio de bit adicionales con los datos, como por ejemplo el bit de arranque, es necesario enviar caracteres para mantener la sincronización entre los dispositivos.

Cada dato es precedido por un bit de arranque y después los bits de datos, control de paridad (errores) y finalizando con un bit de stop. El bit de arranque tiene por misión activar en el equipo receptor la lectura de los datos enviados. El bit de stop deja al receptor en un estado de espera

Errores en Transmisión: Para evitar errores de delimitación, se pueden sincronizar receptor y emisor mediante una línea aparte (utilizado para líneas cortas) o incluyendo la sincronización en la propia señal (codificación Manchester)

Para detectar errores, se utiliza un bit de paridad en cada cadena . 0 cuando la línea está parada 1 como señal .Si el receptor es un tanto más rápido o lento que el emisor es posible se produzcan errores como el error de delimitación de trama.

Velocidad de transmisión: Debido a que maneja grandes bloques de datos Requiere muchos bits de comprobación y control

Toda la PC de la IBM y computadoras compatibles se equipan típicamente de dos puertos seriales y de un puerto paralelo. Aunque estos dos tipos de puertos se utilizan para comunicarse con los dispositivos externos, trabajan de diversas maneras.

Un puerto paralelo envía y recibe datos ocho pedacitos a la vez sobre 8 alambres separados. Esto permite que los datos sean transferidos muy rápidamente; sin embargo, el cable requerido es más abultado debido a el número de alambres individuales que debe contener. Los puertos paralelos se utilizan típicamente para conectar una PC con una impresora y se utilizan raramente para mucho . Un puerto serial envía y recibe datos un pedacito a la vez sobre un alambre. Mientras que toma ocho veces tan largas para transferir cada octeto de datos esta manera, sólo se requieren algunos alambres. En hecho, las comunicaciones de dos vías (del duplex lleno) son posibles con solamente tres alambres separados - uno a enviar, uno a recibir, y un alambre de tierra de la señal común.

Comunicaciones síncronas y asincrónicas

Hay dos tipos básicos de comunicaciones seriales, síncrono y asincrónico.  Con comunicaciones síncronas, los dos dispositivos se sincronizan inicialmente el uno al otro, y después envían continuamente caracteres a la estancia en la sincronización, incluso cuando los datos realmente no se están enviando, un flujo constante de bits permiten que cada dispositivo sepa donde está el otro en cualquier hora dada.  Es decir, cada carácter se envía que es datos reales o un carácter ocioso.  Las comunicaciones síncronas permiten tarifas de transferencia más rápidas de datos que métodos asincrónicos, porque los bits adicionales para marcar el principio y el final de cada octeto de datos no se requieren.  Los puertos seriales en las PC del IBM-estilo son dispositivos asincrónicos y por lo tanto apoyan solamente comunicaciones seriales asincrónicas.  Los medios asincrónicos "ninguna sincronización", y no requieren así enviar y la recepción de caracteres ociosos.  Sin embargo, el principio y el final de cada octeto de datos se deben identificar por los pedacitos del comienzo y de parada. 

Comunicaciones Bidireccionales

El puerto serial en su PC es un significado full-duplex del dispositivo que puede enviar y recibir datos en el mismo tiempo. Para poder hacer esto, utiliza las líneas separadas para transmitir y recibir datos. Algunos tipos de dispositivos seriales apoyan solamente comunicaciones unidireccionales y por lo tanto uso solamente dos alambres en el cable - la línea de transmitir y la tierra de la señal.

Comunicación por Bits

Una vez que se haya enviado el pedacito de comienzo, el transmisor envía los bits de datos reales. Puede haber 5, 6, 7, o 8 bits de datos, dependiendo del número que usted ha seleccionado. El receptor y el transmisor deben convenir en el número de los bits de datos, así como la velocidad. Casi todos los dispositivos transmiten datos usando 7 o 8 databits.

Bit De Paridad

Además de la sincronización proporcionada por el uso de los pedacitos del comienzo y de parada, un pedacito adicional llamado un pedacito de paridad se puede transmitir opcionalmente junto con los datos. Un bits 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. Usted puede elegir paridad uniforme, paridad impar, paridad de la marca, paridad del espacio o ninguna. Cuando se está utilizando la paridad uniforme o impar, el número de las marcas (bits lógicos 1) en cada octeto de datos se cuenta, y un solo bits se transmite después de los bits de datos para indicar si el número de los bits 1 apenas enviados es uniforme o impar.

Rs-232

Rs-232 está parado para recomienda el número estándar 232 y C es la revisión más última del estándar. Los puertos seriales en la mayoría de las computadoras utilizan un subconjunto del estándar de Rs-232c. El estándar completo de Rs-232c especifica un conectador de los 25-pernos "D" de el cual se utilicen 22 pernos. La mayoría de estos pernos no son necesarios para las comunicaciones normales de la PC, y de hecho, la mayoría de las PC nuevas se equipan de los conectadores masculinos del tipo de D que tienen solamente 9 pernos.

Dispositivos del DCE y del DTE

Dos términos que usted debe ser familiar con son DTE y DCE. DTE es el estándar  para equipo terminal de datos, y el DCE es el estándar para el equipo de comunicaciones de datos. Estos términos se utilizan para indicar el pin de salida para los conectadores en un dispositivo y la dirección de las señales en los pines. Su computadora es un dispositivo del DTE, mientras que la mayoría de los otros dispositivos son generalmente dispositivos del DCE.

Baudio Vs Bits por segundo

Baudio realmente se refiere es índice de modulación o el número de tiempos por segundo que los cambios de estado de la línea.  Éste no es siempre igual que bits por el segundo (BPS).  Si usted conecta dos dispositivos seriales juntos que usan los cables directos entonces el baudio y los BPS son en hecho igual.  Así, si usted está funcionando en 19200 BPS, entonces la línea también está cambiando estados 19200 veces por segundo.  Pero al considerar los módems, éste no es el caso.  Porque los módems transfieren señales sobre una línea telefónica, la velocidad se limita realmente a un máximo de 2400 baudios.  Ésta es una restricción física de las líneas proporcionadas por la compañía del teléfono. El rendimiento de procesamiento de datos creciente alcanzado con 9600 o módems más altos del baudio es logrado usando la modulación sofisticada de la fase, y técnicas de la compresión de datos.