Materia Redes y Telecomunicaciones

Prof. Eduardo A. Zubillaga M.

Elaborado por: TSU Kenlis Salas F

Actividad 1

INTRODUCCION A LAS REDES Y TELECOMUNICACIONES

Ejercicio 1: Si la señal transmitida tiene una 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

Degradación esquema digital de 6 secciones = ?

Comparar y Concluir

Transformar las unidades

[Señal / Ruido] = 10 Log [Señal / Ruido]

= 10 Log [400 mW /20 mW ] = 10 Log [ 20 ]

[Señal / Ruido] = 13,01 db

Esquema analógico de 6 secciones

[Señal / Ruido] = [Señal / Ruido] * (1 / L)

[Señal / Ruido] = 13,01 db * (1 / 6)

[Señal / Ruido] = 2,17 db

Esquema digital de 6 secciones

[Señal / Ruido] = [Señal / Ruido] 1 – Ln (L)

= 13,01 db - Ln (6)

= 11,22 db

Conclusión

De los cálculos anteriores se puede concluir lo siguiente:

En el esquema analógico de 6 secciones hubo una degradación de aproximadamente 2,17 db, mientras que en la digital fue de 11,22 db. En el caso analógico significa que la señal supera 2,17 veces al ruido, mientras que en el caso digital unas 11 veces es superado el ruido, es decir que en el caso digital la degradación es baja al compararla con la analógica. De esto se infiere también en el esquema digital es muy eficiente en cuanto a la transmisión de la señal ya que en este el ruido es bastante despreciable, (ej. caso de estudio = 1.79 db). Es de notar que en las transmisiones digitales la señal se degrada en menor proporción que en las transmisiones analógicas, por lo tanto presenta mayor inmunidad al ruido.

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

Se suprimiría parte de la información analógica, debido a que las mismas están compuestas por un conjunto infinito de valores, mientras que la digital toma sólo valores de 0 y 1, en este caso se debe descodificar y codificar la señal analógica, descodificarla para transmitirla en digital luego debe haber un receptor que la transforme en analógica de nuevo para mantener la integridad de la información; de lo contrario lo que se recibirá es ruido ya que transmitido no coincidirá con lo recibido.

Además tendrían que cumplirse los tres procesos, para hacer la conversión analógica a digital: muestreo, cuantización y codificación

Muestreo: consiste en básicamente tomar una fotografía de la forma de onda y la convierte en 0’s y 1’s. La frecuencia de muestreo de una señal en un segundo es la razón del muestreo en herzt (Hz), ésta a su vez determina el rango de frecuencias (ancho de banda) de un sistema. A mayores razones de muestreo habrá más calidad y precisión.

Cuantización: proceso de convertir valores continuos en valores discretos. Mientras que el muestreo representa el tiempo de captura de una señal, la cuantización es el componente amplitud del muestreo.

Codificación: representación numérica de la cuantización utilizando códigos ya establecidos y estándares, el código más utilizado es el código binario.

Uno de los motivos por el cual se convierten las señales analógicos en digitales, es para poder transmitirlas por medios físicos (par trenzado, cable coaxial, F.O.) o por medios inalámbricos (ondas de radio, microondas, satélites, etc.).

Ejercicio 3:   A partir del teorema de Nyquist, y conociendo que la señal de 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.

El Teorema de Nyquist establece que una señal analógica puede ser reconstruida, sin error, de muestras tomadas en iguales intervalos de tiempo. La razón de muestreo debe ser igual, o mayor, al doble del ancho de banda de la señal analógica.

Frecuencias máxima = 4 KHz (4000Hz)

Velocidad (V) mín transmitir señal un canal de voz digital = ?

128 niveles de flujos

V flujo de datos = ?

              Fm = 2 * (fs)       

 Fm = 2 * ( 4000 Hz )  = 8000 Hz frecuencia de muestreo

Esta señal se transmite de forma seriada en donde cada muestra se transmite en 8 bits, lo que es igual a 259 niveles de cuantificación que es igual a 2⁸, a mayor nivel de cuantificación menor ruido a costo de baja velocidad de transmisión o mayor tiempo de transmisión.

Velocidad Mínima de Transmisión:

Vmin = 2 (Número bits para codificar las muestras) * Fm

Vmin = 2 (8) * 4000 Hz = 64.000 bps ó 64 Kbps

 Muestras a 128 niveles de cuantificación

128 niveles de cuantificación que es igual a 2⁷ , decodifica a 7 bits

Vflujo = 2 (7) * 4000 Hz = 56.000 bps ó 56 Kbps, velocidad de transmisión de una señal que se cuantifica a 128 niveles, como se indicó anteriormente es menor porque se disminuye niveles de cuantificación.

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?

MODEM es un dispositivo que permite la comunicación entre una computadora y otro sistema mediante una línea telefónica. Su función es la de convertir la información binaria (uno y ceros) con la que trabaja un computador, en analógica que es la forma en que la red telefónica puede transportar información. De allí proviene el nombre modulador-demodulador. El módem convierte las señales digitales del emisor en otras analógicas, susceptibles de ser enviadas por la línea de teléfono a la que debe estar conectada el emisor y el receptor. Cuando la señal llega a su destino, otro módem se encarga de reconstruir la señal digital primitiva, de cuyo proceso se encarga la computadora receptora. Un módem por un lado recibe información digital de un computador y la convierte en analógica, apropiada para ser enviada por una línea telefónica, por otro lado, de esta ultima recibe información analógica para que la convierta en digital, para ser enviada al computador.

Anteriormente los primeros equipos sólo podían transmitir datos a unos 100 bits por segundos. Actualmente Los más utilizados son los ordenadores personales que transmiten y reciben información a más de 33 kilobits por segundos (33 K o 33 kbps), es decir, que el número de sucesos (eventos) o cambios de señal que se producen es de 33 kilobits por cada segundo de transmisión. La velocidad de transmisión por las líneas telefónicas comunes fue aumentando 100 veces de 300 a 33600 bps. Esto se logró codificando12 bits por baudio.

Ejercicio 5:  Averigüe cuál es el estándar de UIT-T, y las principales características de la transmisión a 56000bps

El Comité Internacional designado por la Unión Internacional de las Telecomunicaciones aprobó un estándar para la tecnología de los módems de 56 Kbps. Anteriormente, la falta de un estándar implicaba que las personas interesadas en adquirir un módem de 56 Kbps debían evaluar diversos productos con tecnologías no compatibles. El nuevo estándar hará posible que todos los módems de 56 Kbps puedan comunicarse entre si; es decir, les hará compatibles.

El estándar especifica el funcionamiento de un 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 hasta 56000 bps en sentido descendente y hasta 33600 bps en sentido ascendente. Los MODEM de 56 Kbps operan usando Modulación de Amplitud de Pulso (PAM) y no por Modulación por Cuadratura de Amplitud (QAM) . La técnica PAM sólo se usa en la dirección de la red al MODEM del cliente, mientras que la técnica QAM tradicionalmente son empleadas en la dirección del MODEM del cliente hacia la red.

Este estándar para la velocidad de transmisión a 56 Kbps al que se le llamó en un inicio V.PCM (modulación por impulsos codificados), y finalmente V.90, se afianza aun más la búsqueda de tecnologías que permitan accesos remotos y de Internet mas veloces y la comunicación, sin importar la marca del producto y el formato que use ya sea X2 o Flex.

Antes de la aparición de la tecnología 56K, los usuarios de Internet tenían que elegir entre módems de 28.8 Kbps o contratar los servicios de una ISDN (Integrated Service Digital Network; Red Digital de Servicios Integrados), para así aspirar a alcanzar velocidades hasta de 64K, aunque ello implicara un costo mayor. 

V.90 es ideal para usuarios de Internet, ya que las páginas del Web contienen imágenes, voz y vídeo que demandan continuamente mayor ancho de banda. Para lograr una conexión a 56K se requiere un módem que soporte V.90 y un ISP o corporación que cuente asimismo con dicha tecnología en su equipo de acceso remoto con enlace troncal digital.

Principales Características de la Transmisión 56000 bps:

• Acceso a Internet dos veces más rápido

• Mejoras en el sonido e imagen

• 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

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 Síncronas	Comunicación Asíncrona
Los dispositivos	Deben estar sincronizados uno con el otro	No existe sincronización
	Deben haber sincronización ya que , ya que no hay un bits de comienzo ni de final que le indiquen a los dispositivos cuando reciben o envían un bloque de datos	No existe sincronización, debido a que en la transmisión los dispositivos no se sincronizan valiéndose del tiempo
Tasa de transferencia de datos	Mayor	Menor
	Es mayor debido a que la información se transmite en paquetes, es decir grupo de bytes.	Ya que cada bist se transmite de forma individual
Uso de bit adicionales	Se envían caracteres ociosos aunque no se esté enviando datos reales para mantener la sincronización	Para marcar el inicio y el fin de cada octeto de datos
	Estos bits no generan sobrecarga a información, son únicamente para anteceder el paquete	Para marcar el inicio y el fin de cada octeto de datos, ya que cada byte se transmite con un bits de inicio el cual indica el principio del byte y un bits al final el cual incica el fin del mismo
Errores en Transmisión	La cantidad de bytes a retransmitirse es mayor, ya que se transmite por bloques	Se pierde una cantidad pequeña de caracteres, ya que estos se sincronizan y transmiten uno a uno
	Esto genera mayor perdida de los daos a transmitir.	Lo cual garantiza una disminución en los errores de transmisión y es más fácil realizar una verificación de paridad, para asegurar que no se eliminaron bist durante la transmisión
Velocidad de transmisión	Son aptos para ser usados en transmisiones de altas velocidad (iguales o mayores de 1200 baudios)	Se usa en velocidades de modulación de hasta 1200 baudios
	La información viaja en bloques y no existen (bist) de control los cuales generan sobrecarga de información	La transmisiones se realiza a nivel de byte acompañado de bist de control, generando retraso en la transmisión.

Interfaz RS232: RS-232, estándar de comunicación utilizado para comunicación serial en la mayoría de los computadores y que especifica el uso de un conector de 25 pines

Bit de Paridad: es un BIT adicional que se agrega a la data en su transmisión y se utiliza para detectar posibles errores que se generen durante la transmisión de la misma, para ello podemos escoger entre paridad par, impar o ninguna.

RS232 Recomendación estándar 232. el mismo específica un conector “D” de 25 pines donde solo 22 son usados. Los PC’s nuevos están equipados con conectores “D” machos de 9 pines.

Baudios vs Bps: Baudio (bps - bits por segundo): Número de elementos de señalización que pueden transmitirse por segundo en un circuito.

BAUD vs Bits per second Baud se refiere a la rata de mediciones por segundos en que una línea cambia de estado. Cuando se conectan juntos dos equipos seriales, entonces Baud y Bit por segundo son lo mismo. Sin embargo cuando se utilizan modems no es así. Debido a que los MODEM transfieren señales en la línea telefónica, la rata de BAUD está limitada a 2400 baudios. Esta es una restricción física de la línea telefónica.

Null modems Cables que permiten establecer la conexión entre dispositivos seriales que posean dispositivos DTE o DCE con conectores cruzados de 9 pines y 25 pines.