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Aspectos fundamentales de la transmisión de datos
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2. ndice
3. Propiedades de una seal analgica. 4. Ancho de banda. 5. Decibelios. 6. Atenuacin. 7. Ruido. 8. Diafona. 9. ACR 10. AWG.
11. Longitud de onda. 12. Espectro de frecuencia. 13. Baudios. 14. Transmisin serie y paralela. 15. Sincronizacin. 16. Modulacin. 17. Multiplexacin. 18. Seales digitales vs analgicas
Unaseal digitales aquella que toma un nmero finito de valores.
19. Una seal que toma ms de dos valores sigue siendo digital siempre y cuando estos valores sean finitos: 2, 3, 4, 5, etc. Un ejemplo fsico sencillo sera el de un reloj de pulsera:
20. Por el contrario, un reloj con pantalla digital est limitado a estadosdiscretos.Aqu el tiempo salta de las 12:00 y 0 segundos a las 12:00 y un segundo, sin sealar el tiempo intermedio. Es una representacindigital . 21. Propiedades de una seal analgica La importancia seales senoidales radica en que muchas seales pueden ser expresadas como la suma seales senoidales (Teorema de Fourier). 22. La frecuencia
23. Si se producen muchas oscilaciones en un segundo estaremos hablando dealtas frecuencias , si, por el contrario, son pocas, hablamos debajas frecuencias . 24. La frecuencia se representa con la letra (W) y se expresa enhercios .
25. 1 Kilohercio (kHz)= 1.000 Hz. 26. 1 Megahercio (MHz) = 1.000.000 Hz. 27. 1 Gigahercio (GHz)= 1.000.000.000 Hz.z(t) = A sen (W *t + F ) W = 1, en un segundo hay 1 ciclo W = 2, en un segundo hay 2 ciclos W = 4, en un segundo hay 4 ciclos 28. La fase
z(t) = A sen ( W*t +F) 29. Objetivo: Saber que es el ancho de banda
30. MHz. Megahercios. Algunos valores importantes de anchos de banda son:
31. Voz:...............................................................Hasta 5 kHz 32. Canal telefnico: ............................................3.1 kHz (300hz a 3.4 kHz) 33. Seal de audio de alta fidelidad:..................15 kHz 34. Seal de video:................................................4.2 mHz (FORMATO NTSC) 35. Canal de audio (F.M.):.....................................200 kHz 36. Canal de televisin: ..........................................6 mHz (FORMATO NTSC) 37. Redes de cable:...............................................330 MHz a 1 GHz Pero qu es el ancho de banda? 38. Ecuacin de una seal senoidal
Amplitud pico (v) Frecuencia (Hz) Fase (rad) 39. Teorema de Fourier
40. Cuanto ms trminos se aadan a la seal, ms se parecer a la onda cuadrada original. 41. Podemos ignorar algunos de estos trminos sin que se pierda la forma de la seal cuadrada. 42. Los armnicos que menos contribuyen en la formacin de la seal original son aqullos que poseen una frecuencia mayor y una menor amplitud. f(t) = a0+a1cos w t +a2 cos 2w t +...+an cos nw t +...+ b1 sen w t +b2 sen 2w t +...+bn sen nw t +... 43. Descomposicin de una onda cuadrada en armnicos
44. Ms armnicos significa trminos con una mayor frecuencia f(t) = a0+a1 cos w t +a2 cos 2w t +...+an cos nw t +...+b1 sen w t +b2 sen 2w t +...+bnsen n w t +... 45. Ancho de banda
46. Esto quiere decir que cuando circula una seal por l, es posible que existan determinados armnicos de ella que no puedan ser transportados por el medio (los que tienen una frecuencia mayor). 47. Esos armnicos se pierden y la seal que llega al destinatario puede haberse modificado considerablemente. 48. Ancho de banda - Implicaciones
49. Mientras ms estrecho sean los pulsos la seal tendr cada vez armnicos significativos de ms alta frecuencia. 50. Estos armnicos de alta frecuencia deben poder viajar por el medio. 51. Por eso el medio tiene que tener un ancho de banda mayor si queremos transmitir ms rpido. 52. El ancho de banda de un medio es el rango de frecuencias de las seales que permite transmitir. 53. Ancho de banda La lnea telefnica Bits por segundo Frecuencia del primer armnico Hz Nmero de armnicos que llegan al receptor 300 375 80 600 75 40 1.200 150 20 2.400 300 10 4.800 600 5 9.600 1.200 2 19.200 2.400 1 38.400 4.800 0 Los cables telefnicos tienen un ancho de banda aproximado de 3.000 Hz. Mientras menos armnicos se transmitan menos se parecer la seal recibida a la transmitida 54. Banda ancha y banda estrecha
55. Banda estrecha. Medios con un bajo ancho de bandabaja velocidad. Envo simultaneo de datos usando el mismo medio:
56. Banda estrecha. Slo se puede enviar un dato al mismo tiempo por el mismo canal. Tipos de seales.
57. Banda estrecha. Permite la transmisin de seales analgicas. 58. Decibelios
59. La ganancia de potencia G de un amplificador es la relacin entre la potencia de salida y la potencia de entrada: 60. Si la potencia de salida es 30 W y la de entrada 15 W, la ganancia es: 61. Lo que significa que la potencia de salida es 2 veces mayor que la de entrada. 62. La ganancia si es menor que 1, se llamaatenuacin . 63. Decibelios
64. Como el Belio es una unidad muy grande, se utiliza un submltiplo diez veces menor: el decibelio, cuya notacin abreviada es dB. 65. Decibelios
66. Decibelios negativos
67. Por ejemplo, si la potencia de salida es 15w y la potencia de entrada es 30w, tenemos: 68. La ganancia en decibelios ser: 69. Si la ganancia es 0,25 entonces: 70. Si la ganancia es 0,125 entonces: 71. Conclusin: cada vez que la ganancia de potencia disminuye en un factor de 2, la ganancia en potencia en decibelios disminuye aprox. en 3dB. 72. Decibelios
73. Si la ganancia de potencia fuera 100, entonces: 74. Si la ganancia de potencia fuera 1000, entonces: 75. El patrn que observamos es que la ganancia en dB aumenta en 10 dB cada vez que la ganancia en potencia se incrementa por un factor 10.
76. Diagrama tpico de atenuacin del par trenzado 77. Atenuacin (en dB/100m) de diversos tipos de cable 78. Categoras de cables de pares trenzados 79. Atenuacin
80. La atenuacin es la razn principal de que el largo de las redes tenga varias restricciones.
81. Atenuacin
No obstante, la atenuacin no suele expresarse como diferencia de potencias sino en unidades logartmicas como eldecibelio , de manejo ms cmodo a la hora de efectuar clculos.
82. Comparativa de cables segn la atenuacin
83. Cat 6: 23 dB/Km @ 20 M hasta 250 MHz Cable coaxial:
84. 10 dB/Km. @ 100 MHz Fibra ptica:
85. El ruido
86. Ninguna seal elctrica se produce sin ruido. 87. Lo importante es mantener la relacin seal/ruido (S/N) lo ms alta posible.
88. En otras palabras, cada bit recibe seales adicionales no deseadas desde varias fuentes. Demasiado ruido puede corromper un bit, haciendo que un 1 binario se transforme en un 0 binario, o un 0 en un 1, destruyendo el mensaje. 89. Relacin seal/ruido
90. Recibimos 8v Qu interpretamos? y si recibimos 3v? 91. Y si el ruido fuera de 5v, Cmo lo interpretaras? 92. Diafona o crosstalk
La diafona aumenta con la frecuencia. 93. La diafona puede ser:
94. Del extremo lejano .Ratio FEXT(Far End Crosstalk): Seal referencia - seal inducida en el lado receptor. 95. Diafona o crosstalk 96. Diafona del extremo cercano NEXT (Near End Crosstalk) 97. Diafona del extremo lejano FEXT (Far End Crosstalk) 98. NEXT vs FEXT
99. Si se usa una frecuencia distinta en cada sentido (ej.: ADSL) el NEXT no es problema.
100. Medida de la diafona
101. En un caso ideal sera infinita (P B= 0), por lo tanto cuanto mayor sea el valor de la misma se producir un menor acoplamiento entre los cables. 102. ACR Attenuation Crosstalk Ratio
ACR = NEXT Atenuacin
El valor del ACR proporciona una medida de la calidad de la seal frente al ruido.Se buscan valores elevados del ACR . 103. ACR 104. ACRNecesitas ms electrones de la seal (azules, rosas) que de NEXT (negros)! 105. ACR
106. El aislamiento entre dos pares es menor en las frecuencias ms elevadas. As, en las frecuencias mayores, la seal Crosstalk (inducida de un par sobre otro) es mayor. 107. La diferencia entre la seal atenuada y la seal inferida desde otro par se llama ACR. Si las dos reas se encuentran, ACR valdr 0, y significar que el ruido crosstalk est al mismo nivel que la seal atenuada. 108. AWG
109. En este sistema entre mayor sea el nmero AWG menor ser su dimetro . 110. Mediante este sistema se puede distinguir un cable de otro mediante su dimetro. Por ejemplo:
111. Los conductores utilizados en cables telefnicos pueden ser del 22, 24 y 26 AWG. 112. Los conductores utilizados en cables para aplicaciones de redes son el 24 y 26 AWG.AWG Dimetro mil-metros 1 7.35 2 6.54 3 5.86 4 5.19 5 4.62 6 4.11 7 3.67 8 3.26 9 2.91 10 2.59 113. Medios de transmisin inalmbricos
114. Consisten en el envo y recepcin de electrones o fotones que circulan por el espacio libre, el aire.
Dependiendo de la frecuencia de la seal y, por tanto de sulongitud de onda , existen diferentes tipos de enlaces inalmbricos, exhibiendo diferentes propiedades.
115. Microondas. 116. Infrarrojos. 117. Ondas de LuzLser. 118. Ventajas de los medios inalmbricos
119. Aunque los costos iniciales son mayores que los que supondra un sistema cableado, a lo largo del tiempo los gastos de operacin pueden ser significativamente menores. 120. Menor tiempo de instalacin y puesta en marcha del sistema. La instalacin es ms sencilla. 121. Existe completa flexibilidad en cuanto a la configuracin del sistema. Se pueden tener diversas topologas para satisfacer los requerimientos de aplicaciones e instalaciones especficas. 122. Inconvenientes de los medios inalmbricos
123. Imposiciones administrativas en las asignaciones de frecuencia que pueden utilizar.
Mayor vulnerabilidad desde el punto de vista de la seguridad. 124. Longitud de onda
125. Para ondas sinusoidales se define como la distancia, medida en la direccin de propagacin de la onda, entre dos puntos cuyo estado de movimiento es idntico, como por ejemplo crestas o valles adyacentes
126. La longitud de onda de las ondas de radiacin electromagntica que forman la luz visible que podemos ver, oscilan entre 400 y 700 nanmetros (10^-9 metros). 127. Longitud de onda vs frecuencia
128. Sabiendo que las ondas viajan a travs de los distintos medios a una determinadavelocidad de onda(que depende de las propiedades de stos), se puede definir la longitud de onda como el cociente entre dicha velocidad y la frecuencia de la onda: donde:
Por ejemplo, al tratar ondas electromagnticas, la velocidad de transmisin de stas en el vaco es la velocidad de la luz (299.792.458 metros por segundo) 131. El espectro electromagntico
132. Es importante anotar que las ondas con mayor longitud de onda tienen menor frecuencia y viceversa. 133. Las caractersticas propias de cada tipo de onda no solo es su longitud de onda, sino tambin su frecuencia y energa. 134. Espectro de frecuencia Radio Microondas Infrarrojos UV Rayos X Rayos Gamma Luz visible F(Hz) 10 010 2 10 4 10 6 10 8 10 10 10 12 10 14 10 1610 1810 20 10 22 10 2410 2610 28F(Hz ) Par trenzadoSatliteFibra CoaxialMicroondasRadioRadioTerrestres MaritimaAMFM TV BandaLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF ptica 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 135. Alcance de las ondas de radio en funcin de la frecuencia Enlace punto a punto (antena direccional) Enlace punto a multipunto (antena omnidireccional) Alcance (Km)Alcance (Km) 136. Ondas de radio
137. Son fciles de generar, pueden viajar largas distancias, penetran en los edificios y viajan en todas las direcciones desde la fuente emisora. 138. Es necesario controlar a nivel gubernamental el uso de las frecuencias. 139. Existen dos tipos de ondas de radio:
140. Ondas de radio de alta frecuencia . Siguen trayectorias rectas. Por esto, son enviadas a la ionosfera donde son reflejadas y devueltas de nuevo. 141. Microondas
142. Con el trminomicroondasse identifica a las ondas electromagnticas en el espectro de frecuencias comprendido entre 300 MHz y 300 GHz 143. Velocidades del orden de 10 Mbps. 144. Permiten transmisin tanto terrestres como con satlites. 145. A diferencia de las ondas de radio, las microondas no atraviesan bien los obstculos de forma que es necesario situar antenas repetidoras. 146. En las comunicaciones por satlite existe un retardo aproximado de 0,3 segundos. Tiempo que tarda la seal en llegar y volver. 147. Infrarrojos
148. Desventaja: debe existir visibilidad directa entre emisor y receptor. No atraviesa objetos slidos. 149. Onda de LuzLser
150. Ventajas:
Desventajas:
151. Trayectoria de las seales 152. Velocidades significativas
153. Relacionada con el ancho de banda. Velocidad de transmisin .
154. Depende del nmero de estados significativos. Capacidad.
Velocidad de transferencia.
155. Depende de la sobrecarga. 156. Baudios
157. Es importante resaltar que no se debe confundir elbaud rateovelocidad en baudioscon elbit rateovelocidad en bitspor segundo, ya que cada evento de sealizacin transmitido puede transportar uno o ms bits.
158. Ejemplo transmisin con velocidad 8 baudios/s y 24 bits/s Time Domain for 8-QAM Signal 159. Transmisin en serie y en paralelo
160. Transmisin serie. Un bit cada vez. Transmisin paralela Transmisin serie Ms veloz (hasta cierto velocidad) Ms lenta Ms costosa Ms econmica Mayores problema de transmisin Ms sencilla de transmitir Aplicable a distancias cortas Aplicable a distancias largas 161. Sincronismo
162. Un error de sincronismo implicar la imposibilidad de interpretar correctamente la informacin a partir de las seales que viajan por el medio. 163. Problema de sincronizacin entre transmisor y receptor Receptor 10100111 Transmisor 11010011 164. Transmisin sncrona vs asncrona
165. Tiene como inconveniente que es necesario enviar ms bits ya que hay que aadir a cada bloque los bits de comienzo y final. La transmisin es sncrona cuando se efecta sin atender a las unidades de comunicacin bsicas, normalmente bytes.
166. Permite alcanzar mayor velocidad de transmisin al no tener que enviarse ms bits de los necesarios. 167. Presenta el problema de mantener al emisor y al receptor sincronizados. Ambos comparte una seal de reloj que se puede transmitir por una lnea separada o incluso junto con la propia seal (por ejemplo, empleando el cdigo Manchester). 168. Transmisin sncrona empleando cdigo Manchester
169. Cada transicin positiva representa un 1 y cada transicin negativa representa un 0. 170. Cuando se tienen bits iguales y consecutivos se produce una transicin en el inicio del segundo bit la cual no es tenida en cuanta en el receptor al momento de decodificar, solo las transiciones separadas uniformemente en el tiempo son las que son consideradas por el receptor. 171. Mtodos de transmisin
172. Alterar alguna de las caractersticas de una segunda seal en funcin de la primera, de tal forma que permita su reconstruccin por el receptor. Si el medio de transmisin fuese perfecto siempre adoptaramos la primera opcin: transmito sencillamente lo que quiero que el otro extremo reciba. 173. Mtodos de transmisin
174. Permitir que el emisor y el receptor mantengan elsincronismo . Bits por segundo Frecuencia del primer armnico Hz Nmero de armnicos que llegan al receptor 300 375 80 600 75 40 1.200 150 20 2.400 300 10 4.800 600 5 9.600 1.200 2 19.200 2.400 1 38.400 4.800 0 Los cables telefnicos tienen un ancho de banda aproximado de 3.000 Hz. Mientras menos armnicos se transmitan menos se parecer la seal recibida a la transmitida 175. Modulacin
176. La seal que es cambiada para su transmisin se llamaportadora . 177. La seal transmitida se llamaseal modulada . Por qu cogemos una segunda seal y la modificamos? Por qu no enviamos la seal que realmente queremos enviar? Por ejemplo, un tren de pulsos.
178. Tipos de modulacin
179. No tiene sentido la combinacin de moduladora y portadora digital. Moduladora Portadora Analgica Analgica Analgica Digital Digital Analgica Digital Digital 180. Tipos de modulacin
Modulacin digital con portadora analgica.
181. Es la ms comn. Por ejemplo, acceso a Internet a travs de la red telefnica. Modulacin analgica con portadora digital.
182. Por ejemplo, transmisin de voz a travs de telefona mvil digital. 183. En este caso, la seal moduladora tendr una frecuencia y un ancho de banda menor que la seal modulada. 184. Tipos de modulacin 185. Tipos de modulacin con moduladora digital y portadora analgica
186. FSK . Modulacin pordesplazamientoen frecuencia. 187. PSK . Modulacin pordesplazamientoen fase. 188. Tipos de modulacin con moduladora digital y portadora analgica 189. Tipos de modulacin con portadora y moduladora analgicas
190. EnFM (frecuencia modulada),la frecuencia, u ondulacin, de la onda portadora se modifica para transportar el mensaje. 191. EnPM (modulacin de fase),la fase, o los puntos de inicio o fin de un ciclo determinado de la onda se modifica para transportar el mensaje. 192. Tipos de modulacin con moduladora analgica y portadora digital
193. PDM . Modulacin por duracin de pulso.
PPM . Modulacin por posicin de pulso.
PCM . Modulacin por pulsos codificados. 194. Tipos de modulacin con moduladora analgica y portadora digital 195. Tipos de modulacin con moduladora analgica y portadora digital:PCM
Niveles de Tensin Muestreo 111 111 111 110 101 011 010 001 196. Transmisin en banda base vs banda ancha
197. Si se lleva a cabo unproceso de modulacin , se dice que la transmisin se produce enbanda ancha . 198. Multiplexacin
199. Existe dos tipos principales de multiplexacin:
200. Multiplexacin por divisin de frecuencia o longitud de onda (FDM) .
201. En el casode usar la luz como seal de transmisin, se asigna a cada emisor una longitud de onda. 202. Tipos de multiplexacin Mutiplexacin Por divisin de frecuencia FDM Por divisin deTiempo TDM Sncrono Asncrono 203. Multiplexacin por divisin de frecuencia (FDM)
204. Entre los canales hay que dejarbandas de guardiapara prevenir que las seales se solapen. 205. Multiplexacin por divisin de frecuencia (FDM) 206. Multiplexacin por divisin de tiempo (TDM) 207. Multiplexacin por divisin de tiempo (TDM)
208. TDM sncrono
209. Cada dispositivo tiene al menos una ranura ( n dispositivos n ranuras ) 210. Se pueden ajustar distintas velocidades asignando varias ranuras a un mismo dispositivo 211. El proceso de ir cogiendo datos de cada dispositivo y mezclarlos se llamaentrelazado. 212. Para asegurar la sincronizacin se utilizanbits de tramado(suele ser un bit por trama) 213. Ejemplo TDM sncrono
214. XXXBBBB 215. XXXXCCC 216. XXDDDDD Cul es la secuencia de mensajes enviados? 217. Cuntos bits se transmiten?
Cuntos bits tiles se transmiten?
D C B A 1 D C B A 0 D C B A 1 D B A 0 D A 1 A 0 A 1 218. TDM asncrono
219. Hay menos ranuras que dispositivos ( n dispositivos> n ranuras ) 220. El nmero de ranuras se calcula estadsticamente
Si en un momento transmiten muchos dispositivos, las ranuras se van turnando. 221. Problema de la demultiplexacin: Cmo sabe el DEMUX a qu dispositivo pertenece cada ranura si se van turnando?
222. TDM asncrona solo es til con ranuras de muchos bits!!!!