ASIGNATURA: REDES Y TELECOMUNICACIONES

Actividad 1

AUTOR: ANNY CRISTINA RODRÍGUEZ MATA

 

 

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.

 

Datos:                                    Fórmula

Señal 400 mW                          [Señal/Ruido]_T≈ 10 * Log (señal/ruido)₁

Ruido: 20mW                          

Secciones L= 6

 

Al sustituir los valores en la fórmula se obtiene:

 

[Señal/Ruido]_T ≈ 10 x Log (400mW/20 mW)

[Señal/Ruido]_T ≈  10 x Log (20)

[Señal/Ruido]_T ≈  13,01 dBm

 

Esquema Analógico:

Fórmula

[Señal/Ruido] ≈ 10 x Log (Señal/Ruido)₁ x (1 / L)

[Señal/Ruido] ≈ [Señal/Ruido]_T x (1 / L)

 

 

Al sustituir los valores en la fórmula se obtiene:

 

(Señal/Ruido) ≈ 13.01 x (1/6)

(Señal/Ruido) ≈ 13.01 x 0.16

(Señal/Ruido) ≈ 2.16 dBm

 

Esquema Digital

Fórmula

[Señal/Ruido] ≈ 10 x Log (Señal/Ruido)₁ – Ln(L)

[Señal/Ruido] ≈ [Señal/Ruido]_T – Ln(L)

 

Al sustituir los valores en la fórmula se obtiene:

 

(Señal/Ruido) = 13.01 – Ln(6)

(Señal/Ruido) = 13.01 – 1.79

(Señal/Ruido) = 11.22 dBm

 

Los cálculos anteriormente presentados demuestran que en transmisiones bajo esquemas analógicos, la señal presenta mayor susceptibilidad a ser afectada por el ruido (relación señal/ruido) y en cada sección se va incrementando a medida que se propaga la misma. Por el contrario el esquema digital, muestra una mayor resistencia a la degradación de la señal frente al ruido. En el proceso de transmisión de la señal analógica se va ampliando a medida que se va propagando y a su vez se va ampliando el ruido; en el esquema digital la señal en cada nodo se va regenerando por lo que no se vuelve tan susceptible a ser degradada por el ruido.

 

 

Ejercicio 2:

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

 

Lo que ocurriría es que la misma deberá pasar por un proceso de digitalización. La forma de transmisión de una señal analógica difiere de la forma de transmisión de una señal digital. Antes de iniciar la transmisión de una señal analógica es necesario realizar un proceso de cuantificación de la señal transmitida que no es mas que la conversión  a digital de la señal analógica (tomando los valores analógicos  y aproximándolos al valor digital que corresponda) para así iniciar el proceso de transmisión.

 

La digitalización de una señal analógica esta a su vez dividida por los siguientes subprocesos:

 

Muestreo: toma de muestras periódicas de la amplitud de onda.

 

Retención: Las muestras tomadas son retenidas por un circuito el tiempo necesario para permitir evaluar su nivel (cuantificación).

 

Cuantificación. Asignación de un margen de valor de una señal analizada a un único nivel de salida, para ello se mide el nivel de voltaje de cada muestra.

 

Codificación: traducción de los valores obtenidos durante la cuantificación a código binario o a cualquiera de los otros códigos digitales existentes.

Durante el muestreo y la retención, la señal aun es analógica puesto que aún puede tomar cualquier valor. No obstante, a partir de la cuantificación, cuando la señal ya toma valores finitos, la señal ya es digital.

 

 

 

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. 

 

De acuerdo a lo planteado en el teorema de Nysquist, es posible la completa  recuperación de una señal analógica si ocurre que la frecuencia o velocidad de muestreo es mayor o igual que 2 veces la frecuencia más alta de la señal originalmente transmitida, de lo contrario;  si se muestrea a una velocidad inferior a la planteada en el teorema de Nysquist (2Fmax) los espectros de la señal se solaparán y no se podrá recuperar el mensaje original: En números se visualiza de la siguiente manera:

 

Datos:                                                                

Frecuencia máx. de la señal (Fms): 4KHz ≈ 4000Hz  

 

Fórmula:

Frecuencia de muestreo (fm): ≥ 2 x Fms

 

Al sustituir los valores en la fórmula se obtiene:

 

fm ≥ 2 x Fms

fm ≥ 2 x 4KHz

fm ≥ 8KHz ≈ 8000Hz

 

La velocidad de transmisión a 8 bits para dicha señal, se define de la siguiente manera:

 

Datos:                                     Fórmula:

fm: 8000Hz                              Velocidad de transmisión (Vt) = N° bits x fm

N° bits: 8

 

Al sustituir los valores en la fórmula se obtiene

 

Vt = 8bits * 8000 Hz

Vt = 64.000 bps ≈ 64Kbps

 

64 kbps es la velocidad de transmisión mínima para dicha señal de voz.

 

Para una cuantificación a 128 niveles la velocidad de flujo de datos se define de acuerdo a lo siguiente:

 

Datos:                                                                

Ancho de banda o frecuencia de la señal (Fms): 4KHz ≈ 4000Hz  

Número de niveles (n):128

 

Fórmula:

Velocidad de flujo (Vf) = 2 x Fms x Log2 n

 

Vf = 2 x 4000 Hz  x Log₂ (128)

                          

Vf = 8000 Hz  x    Log (128)

                            Log (2)

 

Vf = 8000 Hz x (2,10 / 0,30)

   

Vf = 8000 Hz * 7

  

Vf = 56000bps ≈ 56 Kbps

 

Los resultados nos indican que la velocidad necesaria en el canal debe ser 56 Kbps para poder transmitir las muestras cuantificadas  de manera óptima

 

 

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?

A manera general un MODEM es un dispositivo responsable de llevar a cabo el proceso mediante el cual se modifica la característica de una onda para la mejor transmisión y recepción de una señal. En relación con la línea telefónica, el módem además de recibir/transmitir información, también se encarga de esperar el tono, discar, colgar, atender llamadas que le hace otro módem, respecto al computador al cual esta conectado, recibe e interpreta comandos de este (discar, colgar, etc.)

Cuando el módem transmite, debe ajustar su velocidad de transmisión de datos, tipo de modulación, corrección de errores y de compresión. Ambos módems deben operar con el mismo estándar de comunicación.

La velocidad del MODEM es uno de los parámetros por el cual este puede ser definido, aunque este valor en muchos casos es un redondeo al alza que no se corresponde con la realidad, valiéndose de una serie de trucos para aprovechar mejor la línea telefónica y poder recibir información a esta velocidad... a veces. El que la velocidad se vea limitada a los 33Kbps viene dado por los estándares establecidos en la Norma V.90 la cual por trabajar de manera síncrona donde la velocidad máxima al recibir (velocidad upstream) es de 33.600bps

 

 

Ejercicio 5:

Averigüe cuál es el estándar de UIT-T, y sus principales características de la transmisión a 56000bps. http://www.itu.int/publications/

 

La recomendación de la UIT-T (Unión Internacional de Telecomunicaciones) es V.90 (09/1998) y la máxima velocidad alcanzada en una transmisión vía módem telefónico es 56 Kbps (56000 bps). Con el estándar V.90 se puede trabajar a 56 Kbps desde la línea hacia el usuario ya que el V.90 asume que uno de los extremos tiene una conexión directa a la red digital telefónica. La velocidad máxima de la sección usuario línea telefónica continua en 33.6 Kbit/s.

            El estándar de la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) para las transmisiones de 56000bps se llama V.90; es la nueva recomendación aprobada en septiembre del año 1.998, es ampliamente utilizada para aplicaciones como Internet o acceso a servicios en línea.

Las características principales que definen los módems que operan bajo el estándar V.90 con transmisiones a 56000bps son:

1.     La velocidad: es posible utilizar velocidades de hasta 56.000 bits por segundo (bit/s) en recepción, según las condiciones de la línea telefónica, y de hasta 33.600 bit/s en transmisión.

2.     Se requiere obligatoriamente de una línea digital que utilice conmutación de circuitos y encaminamiento de la señal utilizando una central digital.

3.     Es necesario que en ambos extremos el MODEM soporte la normativa V.90.

4.     Solo permite que se realice una sola conversión de analógico a digital.

5.     No permite la conexión punto a punto. Sólo puede ser usado en la conexión de modem cliente-servidor.

6.     La transmisión bajo este estándar es síncrona 

7.     V.90 usa la tecnología PCM (pulse code modulation, modulación de pulsar código), el nivel de señal será muy sensible a afectar la velocidad de conexión.

 

A finales del pasado año, la ITU (International Telecomunications Union), aprobó definitivamente este nuevo estándar de comunicación denominado V.92, que viene a relevar al anterior y ahora anticuado V.90, tecnología pionera en sentar las bases que propició la unificación de la comunicación a 56 Kbps. Sin embargo, en un corto espacio de tiempo y cuando aún no nos habíamos acostumbrado del todo a su existencia, el estándar V.90 se ve obligado a dejar paso a la que puede ser la última renovación de una tecnología de comunicación mediante líneas analógicas que parecen haber ofrecido ya sus máximas prestaciones

 

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)

 

 

La diferencia de estos tipos de comunicación reside en el modo en que son enviados los datos desde el dispositivo emisor hasta el receptor. En una transmisión asíncrona, los datos son enviados en grupos de 8 bits, más un bit de inicio y otro de parada, que indican el comienzo y el final de la transmisión de un carácter concreto. Esto supone el envío de datos en grupos de 10 bits, entre los que puede intervenir un tiempo cualquiera, al comienzo de cada grupo está siempre marcado por el bit de inicio, también está uno de los ocho bits de datos, denominado bit de paridad, usado como control de errores, más el de parada, la tasa efectiva de transmisión de información se reduce al 70 por ciento de los datos transmitidos. Por ello, esta técnica debido a su sencillez su utilización se limita a transmisiones de baja velocidad. En una comunicación síncrona, la comunicación se efectúa mediante la transmisión de archivos o conjuntos de datos en paquetes de bits de idéntica longitud. Se inserta, un código de corrección de errores en cada paquete transmitido y bytes de comienzo y final en la transmisión de cada archivo. El menor número de bytes de control unido al mayor número de bits enviados en cada paquete, posibilita unas mayores tasas de transferencia efectiva de datos. Para cualquiera de estos procesos de transmisión el más conocido y popular es el "Recomended Standard 232". El RS-232 es una norma para la conexión entre un DTE y un DCE que define el tipo de conector a emplear, las características eléctricas, los niveles de tensión, las longitudes máximas a distintas velocidades y los os nombres de las señales que intervienen en el funcionamiento y la estructura del protocolo de comunicación. Las velocidades de transmisión que puede soportar este estándar van desde los 0bps hasta los 20Kbps. Con respecto a las distancias máximas se propone que no sean superiores a 15 metros. Aunque un diseño cuidadoso puede permitir distancias muy superiores, hay que suponer que esta limitación teórica se puede manifestar en la práctica en dispositivos que cumplan la norma. Baudios y bps son, quizás, unos de los términos peor usados en el campo de los ordenadores y telecomunicaciones. Mucha gente usa estos términos indiferentemente, cuando de hecho son los mismos. La velocidad en baudios es una medida de cuantas veces por segundo cambia una señal; la velocidad en bps es una medida de cuantos bits por segundo son transmitidos. Al igualarse la velocidad entre bps y baudios representan lo mismo. 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.