ACTIVIDAD No 1

INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE TELECOMUNICACIONES

Maestría en Gerencia de las Finanzas y de los Negocios

Universidad Yacambu

Abril 2005

Yldegar Alvarez

Ejercicio 1: Si la señal transmitida tiene un 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.

Tabla 1 fuente propia

Evaluación:

• En la Tabla 1 podemos observar  que  para  el esquema analógico la señal se degrada progresivamente, hasta un   83.32%.

• En cambio en el esquema digital puede observarse degradación de la señal,  pero es poco influida por el número de conmutaciones.

• En la Transmisión Analógica la  Relación Señal /  Ruido destino es menor que en el caso de la Transmisión Digital ya que la primera (analógica) es un sexta parte de su Relación Señal /  Ruido de origen mientras que la segunda señal  (digital) se degrada menos ( es decir,  1.79 mdB o sea  el 13.76% de su Señal/Ruido de origen).

Conclusión:

En una transmisión de señal de 400 mW frente a un ruido de 20 mW y en 6 secciones, la Transmisión Digital es mas efectiva que la Transmisión Analógica.

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

Lo que sucede es que hay una imposibilidad física de transmitir señales analógicas por canales digitales, puesto que una señal analógica está conformada por un conjunto de valores infinitos, pero toda señal digital a través del canal solo permite la transmisión de un conjunto de valores discretos y cuyo número depende del ancho de banda. Para transmitir señales analógicas por canales digitales, se debe transformar la señal y por ende descartar algunos valores, tomando únicamente los más representativos, esto se denomina Cuantificación [6].  La misma técnica de la transmisión analógica es usada para transmitir digitalmente una señal analógica. Se asume que codifica datos digitales y que el sistema de transmisión cuenta con repetidores en lugar de amplificadores.

Figura 1 Fuente: Anónima

Figura 2 Fuente: Webopedia

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.

Este teorema nos dice que la frecuencia mínima de muestreo para poder reconstruir la señal ha de ser el doble de la frecuencia de la señal a medir. Pero ojo, para que la reconstrucción sea fiable, deberemos tomar muestras a una frecuencia unas 10 veces superior a la de la señal a evaluar. Aplicando el teorema de Nyquist, tenemos lo siguiente:

• Se requiere 8 bits en un ancho de banda de 4 Khz. para transmitir la señal perdida. Si las muestras se cuantifican en 128 niveles la tasa de transmisión requerida sería la siguiente: Tmax = 2H Log2 bits/seg = 800 Log2 (128) = 8000 * 7 bits/seg = 56 Kbps 

• Como se ve, aplicando el teorema de Nyquist podemos saber al menos la frecuencia de la señal medida, aunque no su tipo, ni si el muestreo es eficaz o no.

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?

Un MODEM es un dispositivo  o programa que habilita a una computadora para transmitir datos a través de por ejemplo: teléfono o cable. La información en la computadora es almacenada digitalmente y posteriormente enviada  por teléfono o sobre pares telefónicos en forma analógica. Un MODEM  opera entre estas dos formas: Análogo y Digital [1].

La limitante principal en la velocidad de un modem es  el ruido en las redes telefónicas, por esto las nuevas implementaciones (configuración de hardware y firmware) de un modem determinan el nivel ruido en la línea telefónica y con este dato importante, el módem puede encontrar la mejor  relación señal/ruido, aprovechando más el ancho de banda disponible, realizando así conexiones eficaces.  Otra limitante por la cual  no es posible aumentar mas la velocidad se debe a  todo el proceso de transformación de analógica a digital y viceversa, que sufre la señal o información a transmitirse, desde la unidad fuente a la unidad destino, teniendo en cuenta el recorrido y la unidad intermedia (centrales telefónicas). Este es el caso cuando las centrales son analógicas y  usan la tecnología v34. [4]

Cuando las velocidades son de 33.6 Kbps, es porque estamos hablando de la tecnología v90, la cual toma en cuenta si el modem receptor  y /o modem emisor se  encuentran conectados a la línea telefónica digitalmente por ISDN o T1. La tecnología v90 permite  conexiones con  modem sincrónicos conectados a  líneas digitales de redes (ISDN, DSL). En este caso los modem  se encuentran conectados con la central de teléfonos en forma digital,  y entonces la cantidad de veces que los datos se modulan y demodulan es mucho menor, con la notable baja de la perdida de datos y un aumento de la velocidad. Una breve explicación del funcionamiento sería la siguiente:

• La computadora genera una señal digital o secuencia de 0 y 1 que es entregada al  modem emisor. Este modula la señal de digital a analógica y la envía por el cable de tendido telefónico hacia la central telefónica de la manera como se ilustra en la figura 2.

• La compañia telefónica enruta la señal analógica hasta que alcanza el modem de destino.

• El módem destino demodula la señal recibida desde el tendido telefónico y el resultado digital se transfiere o pasa hacia la computadora de destino. Esto se puede ilustrar en la figura 2 también.

Figura 2 Esquema de transmisión de un MODEM  Fuente:Webopedia

Ejercicio 5: Averigüe cuál es el estándar de UIT-T, y las principales características de la transmisión a 56000bps http://www.itu.int/publications/

 La principal  característica de los documentos de UIT-T  es que son  reglamentos internacionales que definen las características de una transmisión de datos. Esto obliga a los fabricantes de modem a que desarrollen productos (hardware/firmware/software) que sean compatibles con dichos estandares, como por ejemplo el  ITU-T V.90.  Las ventajas de la transmisión a 56 Kbps, según ITU-T V90,  son:

•  Permite una mejor manera de conectarse a Internet.

• Mayores velocidades de transmisión y recepción de datos.

• Conexiones reciprocas entre cualquier fabricante y cualquier proveedor de Internet o ISP.

•  Menor ruido de cuantificación, lo cual da como resultado un mayor flujo de salida de datos por cada segundo de tiempo.

En el punto anterior hablamos de menor ruido de cuantificación. Entonces porque no alcanzar mayor velocidad?. La respuesta es que a un nivel de señal/ruido mas bajo, se produce una desincronización entre el equipo emisor y el receptor. En cualquier modem existe un convertidor digital-analógico (DAC) que convierte los datos digitales en una forma de onda analógica equivalente. El DAC hace conversiones a una velocidad de 64 Kbps pero, debido al ruido, la longitud de la trama digital (byte + chequeo de errores) y los inconvenientes presentes en la red telefónica, dicha velocidad en la practica solo alcanza, como mejor caso, los 56 Kbps. [5]

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)

El BIT de paridad es un bit adicional que se agrega a la trama digital que representa a un byte. es por lo tanto una información adicional que viaja con los datos durante en la transmisión. Mediante este bit y a través de un algoritmo de CRC (chequeo cíclico redundante) se puede verificar la ocurrencia de un error o la corrupción de los datos del propio byte transmitido. El bit de paridad puede ser definido como 0 o 1, según que la paridad escogida de transmisión sea "par" o sea "impar".

RS232-C Especifica la forma de comunicación entre un computador y un módem:

•  Especificación Mecánica: Conector metálico y plástico de 25 patillas.

• Especificación Eléctrica: rango de voltajes positivos para el nivel lógico 0, y un rango de voltajes negativos para el nivel lógico 1.

•  Especificación Funcional: Ver figura 3.

•  Especificación Procedural: Basada en acción-reacción: A una petición RTS  o "Request to Send" se le contesta con una señal CTS o " Clear to Send". Esto ayuda a conectar dos computadores (usando un cable módem nulo) separados hasta 15 metros, a 20 Kbps.

El PC es un equipo básico el cual no esta preparado para un tipo de comunicaciones en serie como lo exigiría una línea telefónica. Por esto se usa una tarjeta RS232 para la transmisión asincrónica de datos, como por ejemplo entre dos computadores,  usando dos módem. También se pueden enviar datos de uno a otro equipo sin la necesidad de módem, y esto se llama conexión punto a punto o conexión dedicada directa. La norma RS232C establece una señalización eléctrica bipolar: Nivel lógico 0 : +15...+3Voltios, Nivel lógico 1 : -15...-3Voltios. [3]

 Figura  3 Conexión básica de RS-232 Fuente: Herramienta Web para la Enseñanza de Protocolos de Comunicación.

 BAUDIO Se le acredita el baudio a Jean Maurice Emile Baudot, funcionario del telégrafo francés en el siglo 19. El baudio realmente se refiere a la proporción de la modulación o el número de veces  por segundo en que una línea cambia de estado eléctrico.

EL BAUDIO y el BPS son lo mismo cuando se usan esquemas sencillos de modulación (FSK, por ejemplo). En otras palabras si esta enviando datos a 19200 BPS, entonces la línea cambia de estado 19200 veces por segundo. Para el caso de módems con modulaciones complejas (QPSK, QAM) la igualdad no se mantiene, ya que con menos baudios se puede lograr transmitir mas bits.

MODEM NULL o sea, modem nulo. Cualquier modem y cualquier puerto serial de una PC usan dispositivos UART, universal asynchronous receiver transmitter, con conectores de 25 pines (macho), pero hay también conectores de 9 pines. Esto se presta a posibles incompatibilidades de tipo mecánico. Muchos dispositivos DTE como los PC y los terminales tontos, y dispositivos DCE como los modem, pueden usar o no los conectores ya mencionados. Debido a esta falta de regulación los cables especiales se requieren a menudo (cables de módem nulo) y deben ser hechos a la medida. Un cable de módem null o el adaptador de módem null simplemente cruza las líneas de datos (RX, TX) y de intercambio (handshaking, como RTS, CTS, DTR, DSR, DCD) entre un dispositivo y otro. Específicamente, DCE: se refiere al equipo de comunicación de datos. DTE: es el equipo terminal de datos. [5]

DIFERENCIAS ENTRE COMUNICACIONES SINCRONAS Y ASINCRONAS

Tabla 2

Tabla 2 Fuente: Propia