Trabajo 3

Trabajo 3
Redes y Telecomunicaciones

Elaborado por Juan Maestre Ramírez

CI. 14015512

Ejercicio 1: Si la señal transmitida tiene una potencia de 400mW, frente a un ruido de 20mW. Evalúe cuanto 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/ Ruido)_t = 10 * Log (Potencia de Señal/ Potencia de Ruido)

(Señal/ Ruido)₁ = 10 * Log (400mW / 20mw)

= 13 dBm

Formulas

Analógico

(S/R)t= 10* Log (S/R)1x1/L

=10* Log (400 mW / 20 mW) x1/6

= 2.158 DB

Digital

(S/R)t= 10* Log (S/R)1-ln(L)

= 10 * Log (400 mW / 20mW) - ln(6)

=11.209 DB

Degradación Analógico 13 – 2.158= 10.842

76.92 %

Degradación Digital 13 – 11.209= 1,791

13,77 %

Conclusión

Partiendo de los resultado obtenidos podemos afirmar que la degradación sufrida por la señal digital, no se degrada linealmente como en el caso analógico, como consecuencia la transmisión digital presenta una mayor relación Señal/Ruido que la analógica.

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

Para poder transmitir una señal analógica en un sistema digital deben cumplirse los siguientes tres procesos:

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

Codificación: es la 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 convertimos 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.).

Al intentar transmitir una señal analógica en un sistema digital se perderian muchos valores y se define un conjunto limitado de ellos, debido a que la señal digital solo puede tomar valores dentro de un conjunto finito, durante el proceso de transmisión se llevan a cabo dos procesos el proceso de cuantificación o digitalización de la señal y el proceso de recuperación de la señal.

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 4kHz (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, que 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.

El ancho de banda de la voz es aproximadamente de 4000Hz por lo tanto su razón de muestreo es 2* B = 2* 4000 Hz = 8000Hz equivalente a 8000 muestras por segundos (1/8000)

De varios análisis experimentados se llegó a la conclusión de que la cantidad mínima de niveles de amplitud para tener un canal de voz decente (donde el oído humano no percibe distorsión) sería 256; es decir; se emplearían 8 bits para la digitalización de las señales.

En función de los 8 bits para representar la amplitud y de los 8KHz a los que muestrea la señal, el ancho de banda a ser empleado por un canal de voz digitalizados es:

AB_vd = 8Khz * 8 bits= 64 Kbps

Si las muestras se cuantifican en 128 niveles, esto significa que para transmitir la muestras la velocidad será:

Velocidad de Flujo de Datos = 2* H* log ₂V

Donde H es el ancho de banda y V es la cantidad de niveles de muestreo.

Velocidad de Flujo de Datos = 2* 4000Hz * log ₂(128)

= 2 * 4000 * (log 128 / ln 2)

= 2 * 4000 * (2,11/ 0,30)

= 2 * 4000 * (7,03)

= 56,240 Kbps

"la velocidad de flujo de datos que se requiere en el canal para poder transmitir las muestras cuantificadas en 128 niveles es de 56 Kbps.

Ejercicio 4: ¿Cuál es la función de un MODEM, qué limita que se incremente la velocidad de transmisión en los mismos, y como se explica que pueden tenerse velocidades del orden de los 33Kbps?

La función de un MODEM consiste en modular las señales digitales que genera el transmisor para hacerlas compatibles con el canal analógico y en el otro extremo recibir esa señal modulada y obtener la secuencia de 0’s y 1’s originalmente transmitidos. la señal digital generada en los computadores modifica alguna característica de una señal portadora analógica generada para transmitirse en la red, cuando la señal de entrada corresponde a un 1 la frecuencia de la señal de salida es mas alta que cuando ingresa un 0, en el extremo receptor el MODEM interpreta las modificaciones de la señal analógica para reestablecer la señal digital antes de ser entregada al computador. Los modems pueden entenderse entre si debido a que operan bajo un conjunto de reglas comunes reguladas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).

Las leyes físicas establecen un límite para la velocidad de transmisión en un canal ruidoso, con un ancho de banda determinado. Por ejemplo, un canal de banda 3000Hz, y una señal de ruido 30dB (que son parámetros típicos del sistema telefónico), nunca podrá transmitir a más de 30.000 BPS.
La relación señal a ruido es una medida del funcionamiento del enlace conseguido dividiendo la potencia de la señal por la potencia del ruido. Incluso bajo las condiciones más buenas, cuando una señal sufre conversión analógica a digital, hay unos 38 a 39 dB de relación señal a ruido, lo cual limita la velocidad V.34 práctica a 33.6 Kbps. Por lo tanto, la relación señal a ruido en la línea debe exceder 45 dB para lograr 56 Kbps.

Los MODEM además de transmitir y recibir información también se encargan de esperar el tono, discar, colgar, atender las llamadas que le hace otro MODEM. Cuando un MODEM transmite, debe ajustar su velocidad de transmisión de datos, tipo de modulación, corrección de errores y de compresión. Ambos MODEM deben operar bajo el mismo estándar de comunicación.

Limita la velocidad de Transmisión de los modem:

Las líneas telefónicas para señales analógicas, tienen un ancho de banda comprendido entre 300 y 3300 baudios Hz., éstas no fueron creadas para transmitir datos. La velocidad de 33600 bps de los modems actuales , constituyen un techo difícil de superar. Los 300 Hz citados , limitan la velocidad de transmisión.

Como se explica que puedan tenerse velocidades del orden de los 33Kbps

En una onda sinosoidal cuya amplitud puede saltar de valor entre 4 niveles distintos ; en cada segundo pueden ocurrir 2400 de estos cambios de amplitud, esta onda presenta una velocidad de señalización de 2400 baudios. Cada uno de estos saltos de amplitud en dicho segundo es un baudio. Puesto que se pueden cambiar entre 4 amplitudes diferentes, se puede convenir que c/u representa 2 bits determinados, con lo cual se tiene una velocidad de transmisión de 2400 x 2 = 4800 bits por segundos. La detección de cada amplitud (baud) puede hacerse cada 1/2400 de segundos = 0.4 milisegundos. Este tiempo es suficiente para que el MODEM pueda detectar un baud e interpretar los dos bits que codifica.

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.

Modulador - Demodulador, permite que la señal digital generada en los computadores se adapte para transmitirse bajo un esquema analógico dentro de los 4 Khz de ancho de banda del canal telefónico,

Consultado en: http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dem / http://es.kioskea.net/pc/modem.php3/ / http://www.infase.es/FORMACION/INTERNET/modem.html

EL DÍA 10/10/08

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

El estándar de la UIT-T que regula los MODEM a 56Kbps es el V.90. 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.

V.90, una recomendación de transmisión de datos desarrollada por el Grupo de Estudio 16 de la ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones), provee una especificación para lograr velocidades de línea sobre los 56 Kbps. V.90 es el nuevo Standard oficial de la ITU para los módem analógicos de "56K". Previamente había dos compitiendo K56flex (de Rockwell) y X2 (de 3COM/USR). La tecnología V.90 permite a los módem recibir datos sobre los 56 Kbps a través de la PSTN (Red Telefónica Pública). V.90 superan las limitaciones teóricas impuestas sobre los módem analógicos corrientes aprovechándose de las conexiones digitales del servidor que la mayoría de los proveedores de servicio online e Internet usan en sus extremos para conectarse a la PSTN.

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.

El MODEM del proveedor del servicio envía 8 bits que generan un voltaje específico durante 125 milisegundos. Cuando estos bits representan los valores de cuantización de la muestra de una señal analógica la salida resultante es una serie de pasos de voltajes que siguen la forma de la onda original. Como estos valores de voltajes son pasados por filtros de paso bajo los componentes de frecuencia altos son removidos, lo que permite una aproximación razonable de la señal original. Cuando se emplea PAM, sin embargo, los 8 bits enviados por el MODEM proveedor del servicio no representan las muestras de una señal analógica, sino que estos valores son usados como símbolos.

Típicamente, la única porción analógica de la red telefónica es la línea que conecta el lugar remoto (vivienda) a la oficina central de la compañía de teléfono (CO). Durante las últimas dos décadas, las compañías telefónicas locales han estado reemplazando tramos de sus redes analógicas originales con circuitos digitales. Pero la porción más lenta de la red para cambiar ha sido la conexión de la casa a la CO. Esa conexión permanecerá analógica probablemente durante algunos años.

Extraido de http://www.itu.int/publications/ / http://books.google.co.ve/books?id=utSDd87gmdYC&pg=RA1-PA95&lpg=RA1-PA95&dq=est%C3%A1ndar+de+UIT-T&source=web&ots=X_t4_pbvRa&sig=V2z3n3l5J7vlLO70UT5Q6QAa0GY&hl=es&sa=X&oi=book_result&resnum=1&ct=result

Consultas:

http://docente.ucol.mx/al961184/public_html/Modems.html

http://es.wikipedia.org/wiki/UIT-T

Ejercicio 6: Explicar las diferencias entre comunicaciones síncronas y asíncronas.
Diferencias entre comunicación Sincrona y Asincrona

Existen dos tipos de comunicación: Sincrona y Asíncrona, en la comunicación síncrona dos dispositivos se ponen de acuerdo desde el inicio de la comunicación y continúan enviándose caracteres para permanecer sincronizados, por el contrario en la comunicación asíncrona los dispositivos no se ponen de acuerdo sino que al inicio y fin de cada byte de datos envían un bit para indicar el inicio y el fin respectivamente lo que causa que la misma sea ligeramente mas lenta que la sincrona pero la principal ventaja es que el procesador no tiene que preocuparse por los caracteres ociosos que son enviados durante la transmisión sincrona.

Transmisión Asincronas

Transmisiones Síncronas

-Los datos fluyen de manera serial, pero no existe un control en forma de reloj viajando con ellos. El equipo receptor debe tratar de sincronizarse con el emisor por sus propios medios, para lograrlo el receptor muestrea la señal y se percata de los flancos de subida y de bajada que se presentan. Sin embargo, la transmisión asíncrona no es un proceso continuo, sino que trata de un proceso a intervalos de tiempo irregulares, que pueden conllevar a una pérdida de sincronismo entre el equipo transmisor y receptor. Para evitar que se pierda el sincronismo el transmisor envía los datos encapsulados en un formato que permite alertar al receptor que se está dando una transmisión, a través de 1 bit de arranque y 1, 1 ½ ó 2 bits de parada.

- Simplifica los requerimientos sobre el canal de transmisión y el diseño de los equipos receptores, pero limita la cantidad máxima de datos que pueden ser transmitidos consecutivamente, pues de no ser así podrían incurrirse en errores de transmisión por pérdida del sincronismo.

-Establece que junto a los datos viaja un señal de control llamada reloj. El reloj es como una especie de metrónomo que mantiene el sistema sincronizado. Gracias al reloj los sistemas pueden saber cuando termina una trama o canal y cuando empieza la siguiente.

El reloj debe ser generado por un solo equipo en la red y esa señal debe ser tomada por los demás equipos.

-Con el control del reloj se logra mayor eficiencia en el aprovechamiento del ancho de banda, puesto que en cualquier momento se puede originar una transmisión sin necesidad de previo aviso. Sin embargo esto implica mayor complejidad en los equipos asociados.

-La transmisión sincrónica suele asociarse a grandes volúmenes de información, que se transmiten en forma de bloques, para permitir un balance adecuado entre la eficiencia del sistema de transmisión de datos y el control sobre el proces

http://cnx.org/content/m12971/latest/

http://www.collados.org/sti2/Documentacio/tmostr.pdf

http://www.intec.edu.do/~ciec/pdfCD/nyquistshannon.pdf.