UNIVERSIDAD YACAMBÚ

Asignatura: Redes y Telecomunicaciones

Fase II

Trabajo Nro: 3

Profesor: Ronald Saracual

Autor: Rusbel R. Dimas G.

 

 

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.

 

Datos: 

Si la Potencia de la Señal Transmitida es 400mW, entonces esto quiere decir que: Ptx=400mW,

además si se tiene una Potencia de Ruido de 20mW, entonces tenemos que: Pr=20mW.

También se tiene que L=6

 

Cálculos:

1. Cálculo de la relación: [Señal/Ruido]1 = 10*Log(Ptx/Pr)

[Señal/Ruido]1 = 10*Log(400mW/20mW) = 10*Log(20) = 13,010 dBm

[Señal/Ruido]1 = 13,010 dBm

 

2. Cálculo Relacionado con la Transmisión Analógica (Esquema de 6 Secciones)

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

[Señal/Ruido]TA = 13,010dBm*(1/6) = 2,168 dBm

[Señal/Ruido]TA = 2,168 dBm

 

La degradación sufrida por la señal es de: (13,010 – 2,168) = 10,842 dBm, es decir del 83.336%

 

3. Cálculo Relacionado con la Transmisión Digital (Esquema de 6 Secciones)

[Señal/Ruido]TD = [Señal/Ruido]1 - Ln(L)

[Señal/Ruido]TD = 13,010dBm - Ln(6) = 11,218 dBm

[Señal/Ruido]TD = 11,218 dBm

 

La degradación sufrida por la señal es de: (13,010 – 11,218) = 1,792 dBm, es decir del 13.774%

 

Conclusión:

La relación [Señal/Ruido] en la Transmisión Analógica es menor con respecto a la Transmisión Digital; significando esto que la señal se debilita ante el ruido (llegando al sexto nodo muy débil con relación al ruido), mientras que en la Transmisión Digital se mantiene mas fuerte. Esto se debe a que las trasmisiones digitales son refortalecidas en los nodos ya que al tener únicamente 2 valores, resulta más fácil limpiarla, a diferencia de las analógicas que experimentan una amplificación de la señal.

En la Transmisión Digital de 6 secciones la relación [Señal/Ruido]TD, el ruido es bajo debido a que en cada salto o nodo la señal se regenera y no se agrega ruido de una etapa a otra, por lo tanto la señal transmitida en el ultimo nodo será mayor comparada con el ruido. Mientras más saltos o nodos exista la señal más afectada por el ruido será la analógica.

Podemos decir que la principal ventaja de la Transmisión Digital es la inmunidad al ruido; mientras que las señales analógicas son más susceptibles que los pulsos digitales a la amplitud, frecuencia y variaciones de fase. Esto se debe a que con la Transmisión Digital, no se necesita evaluar esos parámetros, con tanta precisión, como en la Transmisión Analógica, en cambio, los pulsos recibidos se evalúan durante un intervalo de muestreo y se hace una sola determinación si el pulso está arriba (1) o abajo de un umbral específico (0).

 

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

 

Las señales analógicas predominan en nuestro entorno (variaciones de temperatura, presión, velocidad, distancia, sonido etc.) y son transformadas en señales eléctricas, mediante el adecuado transductor, para su tratamiento electrónico.

Una señal digital varía de forma discreta o discontinua a lo largo del tiempo. Parece como si la señal digital fuera variando «a saltos» entre un valor máximo y un valor mínimo.

Las señales analógicas pueden tomar todos los valores posibles de un intervalo; y las digitales solo pueden tomar dos valores posibles.

Los sistemas digitales procesan señales discretas y es por esto que en estos sistemas no se puede transmitir una señal analógica debido a que la señal recibida sería diferente a la transmitida. Para que una señal analógica pueda ser transmitida en un sistema digital debe ser previamente cuantificada o digitalizada en varios niveles, generalmente se hace en 256. Se realiza un muestreo respetando el teorema de Nyquist y luego se pasa por un proceso de filtrado para finalmente recuperar la señal muy parecida a la enviada originalmente.

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.

Lo que demostró Nyquist fue lo siguiente: Que si una señal se hace pasar por un filtro paso bajo, tomándose muestras con una frecuencia al menos dos veces mayor que la frecuencia más alta que se encuentra en la señal original, esta puede reconstruirse por completo.

Datos: 

Frecuencia Máxima: fm = 4KHz (4000Hz)

 

Cálculos:

Frecuencia de Muestreo (Teorema de Nyquist): fs ³ 2*fm                                      

Entonces tenemos que la Frecuencia de Muestreo es: fs = 2 * 4KHz = 8Khz (8000Hz)

 

Esto nos indica que debemos tomar muestras con una frecuencia mayor o igual a 8Khz (8000Hz), es decir 8000 muestras por segundos para poder cuantificar apropiadamente la señal.

 

Para el cálculo de la velocidad de muestreo (Vm) se tiene que:

Vm = 1/fs = 1/8000 = 0,000125 (125µseg); esto indica una muestra cada 125 µseg 

 

Ahora bien, si esas muestras se cuantifican en 128 niveles; se calcula la velocidad de flujo de datos, de la siguiente manera:

 

La ecuación: n = Logm(Q) representa el número de bits(n) con los que se desea codificar una palabra, donde se utilizan m caracteres para representar Q niveles de cuantización.

 

Si se tiene que: m = 2  y Q = 128

Entonces: n = Log₂ (128) = log₂ 2⁷ = 7 bits;  (n=7bits)

 

La velocidad (V) de flujo de datos de un canal se representa por la ecuación: V = n * fs

 

            V = n * fs = 7   bits      *  8000 Muestras  = 56000 bps

                                  Muestra                     seg

Este resultado indica que la velocidad de flujo de datos se requiere en el canal para poder transmitir las muestras es de 56000bps (56Kbits/seg).

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 computadora consiste en un dispositivo digital que funciona al encender y apagar interruptores electrónicos. Las líneas telefónicas, de lo contrario, son dispositivos análogos que envían señales como una corriente continua. El MODEM tiene que unir el espacio entre estos dos tipos de dispositivos. Debe enviar los datos digitales de la computadora a través de líneas telefónicas análogas. Logra esto modulando los datos digitales para convertirlos en una señal análoga; es decir, el MODEM varía la frecuencia de la señal digital para formar una señal análoga continua. Y cuando el MODEM recibe señales análogas a través de la línea telefónica, hace el opuesto: demodula, o quita las frecuencias variadas de, la onda análoga para convertirlas en impulsos digitales. De estas dos funciones, MODulación y DEModulación, surgió el nombre del MODEM.

Existen distintos sistemas de modular una señal analógica para que transporte información digital. En la siguiente Figura1 se muestran los dos métodos más sencillos la modulación de amplitud y la modulación de frecuencia.

 

 

 

 

 

Dependiendo del medio de transmisión utilizado y las distancias que separen los sitios que unen los MODEMS. Estos poseen limitaciones, debido a que a mayor distancia menor será el ancho de banda disponible.

Usando un canal de voz digital, dos MODEMS conectados pueden tener como velocidad máxima 56Kbits/seg en formato americano o 64Kbits/seg en formato europeo. Esto se debe a que el ancho de banda del canal es de 4Khz, la cuantificación realizada es de 128 niveles para lograr recuperar la señal original. (como se demostró en el EJERCICIO 3).

Las velocidades pueden limitarse a valores de 33,6Kbist/seg si se usan MODEMS de tecnologías no compatibles, MODEM de tipo X2 y otro tipo K56Flex, o si el canal telefónico no es de una central digital.

 

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

 

El estándar internacional de los MODEMS de 56Kbps (5600bps) es el protocolo V.90 de la UIT-T. El estándar V.90 especifica el funcionamiento de un par constituido por un MODEM digital y un MODEM analógico para uso en la red telefónica pública conmutada (RTPC) a velocidades de señalización de datos hasta 56000bps en sentido descendente y  hasta 33600bps en sentido ascendente. Este protocolo V.90 está diseñado para las conexiones de un proveedor de servicios Internet (ISP) a un cliente. El protocolo V.90 proporciona velocidades distintas de host a cliente y de cliente a host, hasta 56 Kbps desde el host de un ISP al cliente y de hasta 33,6 Kbps para las transmisiones de cliente a host.

 

El estándar UIT-T son recomendaciones o normas internacionales elaboradas por el Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la UIT. Estas surgen de una serie de estudios y pruebas efectuados con el fin de asegurar la interconectividad e interoperabilidad a nivel mundial de tecnologías y dispositivos, incluyendo a los sistemas radioeléctricos de las redes de telecomunicaciones públicas y los niveles de calidad necesarios.

 

Principales características de la transmisión a 56000bps 

·         Se encuentra condicionada por factores como la infraestructura en telecomunicaciones.

·         Únicamente pueden llevarse a cabo las comunicaciones a 56 kbps si no existe más de una conexión análoga en todo el enlace de transmisión, el resto de la vía de conexión debe ser completamente digital.

·         Las comunicaciones son asimétricas.

·         La velocidad de transferencia descendente es de 56K, pero la ascendente alcanza solamente a 33,6K.

·         Los módem de 56K operan usando Modulación de Amplitud de Pulso (PAM).

·         La técnica de PAM (Modulación de Amplitud de Pulso) sólo se usa en la dirección de la red al MODEM del cliente. Las técnicas de QAM (Quadrature Amplitud Modulation) tradicionales son empleadas en la dirección del MODEM del cliente hacia la red.

 

EJERCICIO 6: Explicar las diferencias entre comunicaciones síncronas y asíncronas.

Las Comunicaciones Síncronas confían en un esquema temporal coordinado entre dos dispositivos para separar los grupos de bits y transmitirlos en bloques conocidos como «tramas». Se utilizan caracteres especiales para comenzar la sincronización y comprobar periódicamente su precisión. Dado que los bits se envían y se reciben en un proceso controlado (sincronizado) y cronometrado, no se requieren los bits de inicio y final. Las transmisiones se detienen cuando se alcanza el final de una trama y comienzan, de nuevo, con una nueva. Este enfoque de inicio y final es mucho más eficiente que las Comunicaciones Asíncronas, especialmente cuando se están transfiriendo grandes paquetes de datos. Este incremento en eficiencia es menos destacable cuando se envían pequeños paquetes. Si aparece un error, el esquema de corrección y detección de errores síncrono genera una retransmisión.

En las Comunicaciones Síncronas los datos sucesivos se miden en intervalos de tiempo específicos controlados por un reloj.

 

Las Comunicaciones Asíncronas, conocida como «async», es probablemente la forma de conexión más extendida. Esto es debido a que async se desarrolló para utilizar las líneas telefónicas. Cada carácter (letra, número o símbolo) se introduce en una cadena de bits. Cada una de estas cadenas se separa del resto mediante un bit de inicio de carácter y un bit de final de carácter. Los dispositivos emisor y receptor deben estar de acuerdo en la secuencia de bit inicial y final. El equipo destino utiliza los marcadores de bit inicial y final para planificar sus funciones relativas al ritmo de recepción, de forma que esté preparado para recibir el siguiente byte de datos.

Las Comunicaciones Asíncronas son donde los datos sucesivos aparecen en tiempos arbitrarios y no existe un control de reloj, especificando un periodo de tiempo entre dato y dato.

 

En conclusión a las diferencias que existen entre estos dos tipos de comunicaciones se puede decir que las Comunicaciones Síncronas son más rápidas que las Comunicaciones Asíncronas porque eliminan la necesidad de los bits de inicio y final incluidos en cada carácter.