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Teoría de las telecomunicacionesUnidad IV: Medios de transmisión y perturbaciones.

4.1 Medios guiados

En medios guiados, el ancho de banda o velocidad de transmisión dependen de la distancia y de si el enlace es punto a punto o multipunto. Principalmente existen 3 tipos:

1. Pares trenzados, 2. Cable coaxial y 3. Fibra óptica.


4.1 Medios guiados

4.1.1 Cable de par trenzado (señal eléctrica).

Es el medio guiado más barato y más usado. Consiste en un par de cables , embutidos para su aislamiento , para cada enlace de comunicación . Un par trenzado consiste en dos alambres de cobre aislados, por lo regular de 1mm de grueso. El propósito de torcer los alambres es reducir la interferencia eléctrica de pares similares cercanos


4.1 Medios guiados

Este tipo de medio es el más utilizado debido a su bajo coste ( se utiliza mucho en telefonía ) pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisión y su corta distancia de alcance. Con estos cables , se pueden transmitir señales analógicas o digitales. Todos los cables del multipar están trenzados entre sí con el objeto de mejorar la resistencia de todo el grupo hacia diferentes tipos de interferencia electromagnética externa. Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias electromagnéticas (diafonía).


4.1 Medios guiados

Por esta razón surge la necesidad de poder definir colores para los mismos que permitan al final de cada grupo de cables conocer qué cable va con cual otro. Los colores del aislante están normalizados a fin de su manipulación por grandes cantidades.

Para Redes Locales los colores estandarizados son:

1. Naranja/Blanco - Naranja 2. Verde/Blanco - Verde 3. Blanco/Azul - Azul 4. Blanco/Marrón – Marrón


4.1 Medios guiados

Cable de par trenzado


4.1 Medios guiados

Los pares sin apantallar son los más baratos aunque los menos resistentes a interferencias (aunque se usan con éxito en telefonía y en redes de área local) . A velocidades de transmisión bajas , los pares apantallados son menos susceptibles a interferencias , aunque son más caros y más difíciles de instalar


4.1 Medios guiados

Tipos de cable par trenzado:

Cable de par trenzado apantallado (STP): En este tipo de cable, cada par va recubierto por una malla conductora que actúa de apantalla frente a interferencias y ruido eléctrico. Su impedancia es de 150 Ohm. El nivel de protección del STP ante perturbaciones externas es mayor al ofrecido por UTP. Sin embargo es más costoso y requiere más instalación, con el STP se suele utilizar conectores RJ49.


4.1 Medios guiados

Cable de par trenzado apantallado


4.1 Medios guiados

Cable de par trenzado con pantalla global (FTP): En este tipo de cable como en el UTP, sus pares no están apantallados, pero sí dispone de una pantalla global para mejorar su nivel de protección ante interferencias externas. Su impedancia característica típica es de 120 OHMIOS y sus propiedades de transmisión son más parecidas a las del UTP. Además, puede utilizar los mismos conectores RJ45. Tiene un precio intermedio entre el UTP y STP.


4.1 Medios guiados

Cable de par trenzado con pantalla global


4.1 Medios guiados

Cable par trenzado no apantallado (UTP): El cable par trenzado más simple y empleado, sin ningún tipo de pantalla adicional y con una impedancia característica de 100 Ohmios. El conector más frecuente con el UTP es el RJ45, aunque también puede usarse otro (RJ11, DB25,DB11,etc), dependiendo del adaptador de red.


4.1 Medios guiados

Es sin duda el que hasta ahora ha sido mejor aceptado, por su costo accesibilidad y fácil instalación. Sus dos alambres de cobre torcidos aislados con plástico PVC han demostrado un buen desempeño en las aplicaciones de hoy. Sin embargo, a altas velocidades puede resultar vulnerable a las interferencias electromagnéticas del medio ambiente.

Categorías del cable UTP: Cada categoría especifica unas características eléctricas para el cable: atenuación, capacidad de la línea e impedancia.


4.1 Medios guiados

Existen actualmente 8 categorías dentro del cable UTP:

Categoría 1: Este tipo de cable esta especialmente diseñado para redes telefónicas, es el típico cable empleado para teléfonos por las compañías telefónicas. Alcanzan como máximo velocidades de hasta 4 Mbps.Categoría 2: De características idénticas al cable de categoría 1. Categoría 3: Es utilizado en redes de computadoras de hasta 16 Mbps. de velocidad y con un ancho de banda de hasta 16 Mhz.


4.1 Medios guiados

Categoría 4: Está definido para redes de computadoras tipo anillo como Token Ring con un ancho de banda de hasta 20 Mhz y con una velocidad de 20 Mbps.

Categoría 5: Es un estándar dentro de las comunicaciones en redes LAN. Es capaz de soportar comunicaciones de hasta 100 Mbps. con un ancho de banda de hasta 100 Mhz. Este tipo de cable es de 8 hilos, es decir cuatro pares trenzados


4.1 Medios guiadosCategoría 5e: Es una categoría 5 mejorada. Minimiza la atenuación y las interferencias. Esta categoría no tiene estandarizadas las normas aunque si esta diferenciada por los diferentes organismos.

Categoría 6: No esta estandarizada aunque ya esta utilizándose. Se definirán sus características para un ancho de banda de 250 Mhz.

Categoría 7: No esta definida y mucho menos estandarizada. Se definirá para un ancho de banda de 600 Mhz. El gran inconveniente de esta categoría es el tipo de conector seleccionado que es un RJ-45 de 1 pines


4.1 Medios guiados

4.1.2 Cable coaxial (señal eléctrica).

Consiste en un alambre de cobre rígido como núcleo, rodeado por un material aislante. El aislante está forrado con un conductor cilíndrico, que con frecuencia es una malla de tejido fuertemente trenzado. El conductor externo se cubre con una envoltura protectora de plástico.


4.1 Medios guiados

Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a más larga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos interferencias y permite conectar más estaciones. Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión de periféricos a corta distancia, etc. Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales.

Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.


4.1 Medios guiados

Para señales analógicas, se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilómetro.

Veamos algunos tipos de cable coaxial:

Cada cable tiene su uso. Por ejemplo, los cables RG-8, RG-11 y RG-58 se usan para redes de datos con topología de Bus como Ethernet y ArcNet. El RG-75 se usa principalmente para televisión.


4.1 Medios guiados

Cable coaxial


4.1 Medios guiados

Este conexionado está estructurado por los siguientes componentes de adentro hacia fuera de la siguiente manera:

1. Un núcleo de cobre sólido, o de acero con capa de cobre, o bien de una serie de fibras de alambre de cobre entrelazadas dependiendo del fabricante.

2. Una capa de aislante que recubre el núcleo o conductor, generalmente de material de polivinilo, este aislante tiene la función de guardar una distancia uniforme del conductor con el exterior


4.1 Medios guiados

3. Una capa de blindaje metálico, generalmente cobre o aleación de aluminio entretejido (a veces solo consta de un papel metálico) cuya función es la de mantenerse lo mas apretado posible para eliminar las interferencias, además de que evita de que el eje común se rompa o se tuerza demasiado, ya que si el eje común no se mantiene en buenas condiciones, trae como consecuencia que la señal se va perdiendo, y esto afectaría la calidad de la señal.


4.1 Medios guiados

Por último, tiene una capa final de recubrimiento, de color negro en el caso del cable coaxial delgado o amarillo en el caso del cable coaxial grueso, este recubrimiento normalmente suele ser de vinilo, xelón ó polietileno uniforme para mantener la calidad de las señales.

Dependiendo del grosor tenemos:


4.1 Medios guiados

Cable coaxial delgado (Thin coaxial):

El RG-58 es un cable coaxial delgado: a este tipo de cable se le denomina delgado porque es menos grueso que el otro tipo de cable coaxial, debido a esto es menos rígido que el otro tipo, y es más fácil de instalar.


4.1 Medios guiados

Cable coaxial grueso (Thick coaxial):

Los RG8 y RG11 son cables coaxiales gruesos: estos cables coaxiales permiten una transmisión de datos de mucha distancia sin debilitarse la señal, pero el problema es que, un metro de cable coaxial grueso pesa hasta medio kilogramo, y no puede doblarse fácilmente. Un enlace de coaxial grueso puede ser hasta 3 veces mas largo que un coaxial delgado.


4.1 Medios guiados

Dependiendo de su banda tenemos:

Banda base:

Existen básicamente dos tipos de cable coaxial. El de Banda Base, que es el normalmente empleado en redes de ordenadores, con una resistencia de 50Ohm, por el que fluyen señales digitales.

Banda ancha:

El cable coaxial de banda ancha normalmente mueve señales analógicas, posibilitando la transmisión de gran cantidad de información por varias frecuencias, y su uso más común es la televisión por cable


4.1 Medios guiados

Los factores a tener en cuenta a la hora de elegir un cable coaxial son su ancho de banda, su resistencia o impedancia característica, su capacidad y su velocidad de propagación.

El ancho de banda del cable coaxial está entre los 500Mhz, esto hace que el cable coaxial sea ideal para transmisión de televisión por cable por múltiples canales.

La resistencia o la impedancia característica depende del grosor del conductor central o malla, si varía éste, también varía la impedancia característica


4.1 Medios guiados

Tipos de cable coaxial


4.1 Medios guiados

4.1.3 Fibra óptica (señal luminosa).

Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica. Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y cubierta. El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico. Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo. Alrededor de este conglomerado está la cubierta (constituida de material plástico o similar ) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc. Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN's .


4.1 Medios guiados

Cable de fibra óptica


4.1 Medios guiados

Los tipos de fibra óptica son:

Fibra multimodal

En este tipo de fibra viajan varios rayos ópticos reflejándose a diferentes ángulos, los diferentes rayos ópticos recorren diferentes distancias y se desfasan al viajar dentro de la fibra. Por esta razón, la distancia a la que se puede trasmitir está limitada.


4.1 Medios guiados

Fibra multimodal con índice graduado

En este tipo de fibra óptica el núcleo está hecho de varias capas concéntricas de material óptico con diferentes índices de refracción. En estas fibras el número de rayos ópticos diferentes que viajan es menor y, por lo tanto, sufren menos el severo problema de las multimodales.


4.1 Medios guiados

Fibra monomodal

Esta fibra óptica es la de menor diámetro y solamente permite viajar al rayo óptico central. No sufre del efecto de las otras dos pero es más difícil de construir y manipular. Es también más costosa pero permite distancias de transmisión mayores.


4.2 Medios no guiados

Se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se radia energía electromagnética por medio de una antena y luego se recibe esta energía con otra antena. Hay dos configuraciones para la emisión y recepción de esta energía: direccional y omnidireccional. En la direccional, toda la energía se concentra en un haz que es emitido en una cierta dirección, por lo que tanto el emisor como el receptor deben estar alineados. En el método omnidireccional, la energía es dispersada en múltiples direcciones, por lo que varias antenas pueden captarla. Cuanto mayor es la frecuencia de la señal a transmitir, más factible es la transmisión unidireccional.



Tipos de comunicación

Omnidireccional

Direccional



Por tanto, para enlaces punto a punto se suelen utilizar microondas (altas frecuencias). Para enlaces con varios receptores posibles se utilizan las ondas de radio (bajas frecuencias). Los infrarrojos se utilizan para transmisiones a muy corta distancia (en una misma habitación).



4.2.1 Transmisión de señales de radio.

Las ondas de radio son fáciles de generara, pueden viajar distancias largas y penetrar edificios sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la comunicación, tanto en interiores como en exteriores. Se caracterizan por ser omnidireccionales, por lo que no necesitaremos antenas parabólicas. Utilizarán la banda comprendida entre 30 MHz - 1GHz, para transmitir señales FM, TV (UHF, VHF), datos.



Este rango de frecuencias es el más adecuado para transmisiones simultáneas (difusión). Las perturbaciones que sufriremos en este tipo de comunicaciones son provocadas por las reflexiones que se producen tanto en la tierra como en el mar, debidas a interferencias multitrayecto.

La distancia cubierta por el enlace vendrá dada por:



Donde

h = altura de la antena (m) k = 1 si no consideramos los efectos de la gravedad. Generalmente se toma k = 3/4.

Para cubrir distancias mayores se usan más radioenlaces concatenados.

De igual forma la atenuación:



4.2.2 Microondas en el espacio libre.

La antena típica de este tipo de microondas es parabólica y tiene unos tres metros de diámetro; el haz es muy estrecho por lo que las antenas receptora y emisora deben estar muy bien alineadas. A cuanta mayor altura se sitúen las antenas mayor la facilidad para esquivar obstáculos. La distancia que cubre un único radioenlace de microondas viene dada por la expresión:



h = altura de la antena (m) k = 1 si no consideramos los efectos de la gravedad. Generalmente se toma k = 3/4.

Para cubrir distancias mayores se usan radioenlaces concatenados. Aplicaciones: La transmisión a larga distancia, ya que requiere menos repetidores que el cable coaxial, aunque por contra necesita que las antenas están alineadas. El uso de microondas es frecuente en aplicaciones de TV y voz.



En enlaces punto-a-punto sobre distancias cortas, como circuitos cerrados de televisión, interconexión de redes locales y transmisión entre edificios.

Las microondas cubren una parte importante del espectro, de los 2 a los 40 GHz; el ancho de banda potencial y la velocidad de transmisión aumentan con la frecuencia, por lo que sus prestaciones son muy buenas y tienen múltiples aplicaciones como la transmisión de vídeo y de voz.



Tabla de prestaciones de microondas digitales típicos



El problema fundamental de este tipo de comunicación es la atenuación, que dependerá de la longitud de onda que estemos utilizando, así como de las condiciones meteorológicas: por ejemplo a partir de los 10 MHz aumenta mucho la atenuación a causa de la lluvia. La expresión general de la atenuación con la distancia es:

Además se dan problemas de interferencia entre unas y otras emisiones, por lo que es necesario regular las bandas



Tabla de regulación de bandas



4.2.3 Satélite.

El satélite se comporta como una estación repetidora que recoge la señal de algún transmisor en tierra y la retransmite difundiéndola entre una o varias estaciones terrestres receptoras, pudiendo regenerar dicha señal o limitarse a repetirla.

El rango de frecuencias óptimo para la transmisión comprende 1-10 GHz.



1. Por debajo de 1 GHz aparecen problemas debidos al ruido solar, galáctico y atmosférico.

2. Por encima de 10 GHz, predominan la absorción atmosférica así como la atenuación debida a la lluvia. Cada satélite opera en una banda de frecuencia determinada conocida como Transpondedor.

Entre las aplicaciones figuran tanto enlaces punto-punto entre estaciones terrestres distantes como la difusión:



3. Difusión de TV: el carácter multidestino de los satélites los hace especialmente adecuados para la difusión, en particular de TV, aplicación para la que están siendo ampliamente utilizados.

Enlace de difusión de microondas vía satélite



4. Telefonía: los satélites proporcionan enlaces punto-a-punto entre centrales telefónicas en las redes públicas de telefonía. Es el medio óptimo para enlaces internacionales con un alto grado de utilización, y tecnológica y económicamente es competitivo con otros tipos de enlaces internacionales

5. Redes privadas: la capacidad del canal de comunicaciones es dividido en diferentes canales de menor capacidad que se alquilan a empresas privadas que establecen su propia red sin necesidad de poner un satélite en órbita.



Enlace punto a punto de microondas vía satélite



Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son:

1. Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.

2. Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia.

3. En las ondas de radio , al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos, pueden aparecer múltiples señales "hermanas".



4.2.4 Infrarrojas.

Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados o bien estar en línea tras la posible reflexión de rayo en superficies como las paredes. En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos (paredes por ejemplo). Tampoco es necesario permiso para su utilización (en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso)


4.2 Medios no guiadosCaracterísticas fundamentales:

1. Reflexión directa. 2. Utilización de transductores que modulan la luz

infrarroja no coherente. Deberán estar alineados o tener una reflexión directa.

3. No pueden atravesar obstáculos. 4. Rapidez en la instalación, ya que no es

necesario tener ningún permiso. 5. Imposibilidad de establecer enlaces en medios

abiertos debido al cambio de las condiciones climatológicas, que pueden actuar a modo de obstáculos.


4.3 Perturbaciones

Será necesario que tengamos en cuenta una serie de factores que van a afectar a nuestra transmisión, de forma que la señal emitida nunca coincidirá exactamente con la recibida. En el caso de señales analógicas el medio introduce ciertas alteraciones aleatorias que degradan la calidad de la señal; en el caso de señales digitales se producen errores de bit (aparece un 0 en lugar del 1 original, y viceversa). Las perturbaciones más importantes son las que analizaremos a continuación.


4.3 Perturbaciones

4.3.1 Ruidos.

El ruido es la perturbación más importante; se define como el conjunto de señales que se introducen durante la transmisión entre emisor y receptor.

El ruido se clasifica en: 1. Ruido Térmico: Se debe a la asignación

térmica de los electrones. Esta presente en todos los dispositivos electrónicos y medios de transmisión; como su nombre lo indica s función de la temperatura.


4.3 Perturbaciones

Debido a los mecanismos de conducción, es uniforme en el espectro (ruido blanco) y no se puede eliminar. La cantidad de ruido térmico en un ancho de banda de 1Hz en cualquier dispositivo o conductor es

Donde : N = potencia del ruido termal (Watts) k = constante de Boltzman = 1.3803E-23 B = ancho de banda observado (Hz) T = temperatura absoluta (°Kelvin)N0 = densidad de ruido (Watts/Hz)


4.3 Perturbaciones

La potencia del ruido aumenta proporcionalmente con la temperatura y ancho de banda. Razón de señal de Ruido (SNR).

Ruido de Intermodulación: Esta clase de ruido aparece cuando el sistema de transmisión es no lineal, lo que provocará la aparición de nuevas frecuencias. Las nuevas frecuencias se suman o restan con las originales dando lugar a componentes frecuenciales que antes no existían y que distorsionan la verdadera señal.


4.3 Perturbaciones

2. Ruido de Intermodulación: Esta clase de ruido aparece cuando el sistema de transmisión es no lineal, lo que provocará la aparición de nuevas frecuencias. Las nuevas frecuencias se suman o restan con las originales dando lugar a componentes frecuenciales que antes no existían y que distorsionan la verdadera señal.

3. Diafonía: Inducción de una señal externa dentro de un circuito. Esto puede ocurrir por el acoplamiento entre pares de cables cercanos, o cuando antenas de microondas captan señales no deseadas.


4.3 Perturbaciones

4. Ruido Impulsivo: Es no continuo y está constituido por pulsos o picos irregulares de corta duración y de amplitud relativamente grande. Es la interferencia electromagnética de otros circuitos adyacentes.


4.3 Perturbaciones

4.3.2 Distorsión por retardo.

En medios guiados la velocidad de propagación varía con la frecuencia, esto hace que las distintas componentes espectrales de la señal no viajen todas a la misma velocidad, y que aquellas más cercanas a la frecuencia central vayan más deprisa


4.3 Perturbaciones

Consecuentemente la llegada al receptor no será simultánea, sino que ciertas componentes llegarán con retraso y es lo que llamamos distorsión de retraso. Es decir describe el efecto de que el tiempo de propagación por el sistema sea función de la frecuencia. Lo ideal es que fuese constante.

Consecuencia:

Caso ideal: retardo constante


4.3 Perturbaciones

Consecuencia:

Caso ideal: retardo constante

Todos los componentes de frecuencia aparecen en la salida en el mismo orden en que entraron al sistema.


4.3 Perturbaciones

Caso práctico: retardo depende de frecuencia

Algunos componentes sufren de mayor atraso que otros.

Por lo tanto. Salen en orden diferente al que entraron.

Distorsiona la forma de onda del pulso Alarga la duración de los pulsos.

Puede corregirse con técnicas de ecualización


4.3 Perturbaciones

Distorsión por retardo


4.3 Perturbaciones

4.3.3 Atenuación.

Reducción en el nivel de la señal recibida a la salida del sistema. Esto se debe a dispersión de potencia en otras direcciones, resistencia de los conductores y retorno capacitivo o inductivo.

Fórmula para calcular la atenuación


4.3 Perturbaciones

Atenuación vs. Amplificación.

La atenuación es la reducción en el nivel de la salida con respecto a la entrada. Observe que la definición en dB incluye el signo negativo por lo que Nf(dB) es positivo.


4.3 Perturbaciones

Amplificación implica aumento en el nivel de la salida con respecto a la entrada. Observe que la definición en dB NO incluye el signo negativo.

Llamar a la característica atenuación o ganancia no cambia su comportamiento. Es el mismo sistema, la misma respuesta de frecuencia.


4.3 Perturbaciones

Atenuación en función de frecuencia. Si la atenuación no es igual para todos los componentes de frecuencia, las amplitudes de los componentes a la salida van a diferir de los que entraron. Provoca que la forma de onda sea diferente a la que entró. Esto se conoce por distorsión de amplitud o distorsión por atenuación, es decir, la atenuación es una función creciente de la frecuencia corregida con ecualizador (amplificador de altas frecuencias).


4.3 Perturbaciones

Distorsión por atenuación


4.4 Efectos del ruido en las señales transmitidas

El ruido es el factor de mayor importancia a la hora de limitar las prestaciones de un sistema de comunicación. En cualquier dato transmitido, la señal recibida consistirá en la señal transmitida modificada, debido a las distorsiones introducidas por el sistema de transmisión además del ruido. La figura siguiente muestra un ejemplo del efecto del ruido sobre una señal digital.



Efecto del ruido en una señal digital



Aquí el ruido consiste en un nivel relativamente pequeño de ruido térmico más picos ocasionales de ruido impulsivo. Los datos digitales se recuperan muestreando la señal recibida una vez por cada intervalo de duración del bit. Como se puede observar el ruido es a veces suficiente para convertir un 1 en un 0 o un 0 en un 1.


4.5 Mecanismos para la detección de errores

En todo sistema de transmisión habrá ruido, independientemente de cómo haya sido diseñado. El ruido dará lugar a errores que modificarán uno o varios bits de la trama. Definamos las probabilidades en términos de los errores en las tramas transmitidas: Pb: Probabilidad de un bit erróneo, también denominada tasa de error por bit VER (Bit Error Rate). P1: Probabilidad de que una trama llegue sin errores. P2: Probabilidad de que una trama llegue con uno o mas errores no detectables. P3: Probabilidad de que una trama llegue con uno o más errores detectables pero sin errores indetectables.



Primero se considerará el caso en el que no se toman medidas para detectar errores. En ese caso, la probabilidad de errores detectables (P3) es cero. Para calcular las otras probabilidades, se supondrá que todos los bits tienen una probabilidad de error (Pb) constante, independientemente de donde estén situados en la trama. Entonces se tiene que:



Donde F es el número de bits de la trama. En otras palabras, como cabría esperar, la probabilidad de que una trama llegue sin ningún bit erróneo disminuye al aumentar la probabilidad de que un bit se erróneo. Además, la probabilidad de que una trama llegue sin errores disminuye al aumentar la longitud de la misma; cuanto mayor es la trama, mayor número de bits tendrá, y mayor será la probabilidad de que alguno de los bits sea erróneo.



4.5.1 Verificación de redundancia vertical (VRC). Es un esquema de detección de errores que usa la paridad para determinar si un error de transmisión ha ocurrido dentro de un carácter. Por lo tanto, el VRC a veces se llama paridad de carácter. Con el VRC, cada carácter tiene un bit de paridad agregado a el, antes de la transmisión. Puede usar paridad par o impar. Esta verificación de paridad es realizada sobre datos transmitidos. Se utiliza un bit de paridad por cada unidad de datos.



¿Qué paquetes tendrían que ser retransmitidos?

11111110 → SI 11011110 → NO 11101100 → SI 11011000 → NO 11001001 → NO



Prestaciones:

Detecta todos los errores de bit y Detecta errores de ráfaga siempre y cuando el número total de bits cambiados sea impar (3, 5, 7, 9, 11, etc), no detecta errores de ráfaga siempre en los que el número total de bits cambiados es par (2, 4, 6, 8, 10, etc), Utiliza un solo bit redundante por unidad de datos.



Un BIT de PARIDAD (parity bit) es un bit de verificación incorporado a una unidad de datos para hacer que la suma total de los bits sea un número par ó impar. Si la suma de todos los bits que constituyen una unidad de datos (incluyendo el bit de paridad) es par, entonces se dirá que dicha unidad de datos posee una paridad par. Se considera que posee una paridad impar si la suma de bits es un número impar.



4.5.2 Verificación de redundancia longitudinal (LRC). Es un esquema de detección de errores que utiliza la paridad para determinar si un error de transmisión ha ocurrido en un mensaje y, por lo tanto, a veces es llamado paridad de mensaje. Con el LRC cada posición de bit tiene un bit de paridad. Es una verificación de paridad posicional de un bit. Un bloque de bits se divide en filas y se añade una fila de bits de redundancia según la paridad elegida. Esto incrementa las posibilidades de detectar errores de ráfaga. Los bloques a transmitir se organizan en forma de tabla y se añade un bit de paridad por cada columna.



Prestaciones:

Incrementa la probabilidad de detectar errores de ráfaga, LRC de n bits detecta todos los errores de ráfaga de n bits, puede detectar errores de ráfaga de más de n bits, no detecta errores en los que cambian dos bits de una unidad de datos y dos bits de otra unidad de datos que están en la misma posición. Utiliza un solo bit redundante por unidad de datos.



4.5.3 Verificación de redundancia cíclica (CRC). Uno de los códigos para la detección de errores más habitual y más potente son los de comprobación de redundancia cíclica (CRC), que se pueden explicar de la siguiente manera. Dado un bloque o mensaje de k-bits, el transmisor genera una secuencia de n-bits, denominada secuencia de comprobación de la trama (FCS, frame check séquense), de tal manera que la trama resultante, con n + kbits, sea divisible por algún número predeterminado.



El receptor entonces dividirá la trama recibida por ese número y, si no hay resto en la división, se supone que no ha habido errores.

Para aclarar este procedimiento, se presenta el procedimiento de tres maneras:



Aritmética módulo 2

La aritmética modulo 2 hace uso de sumas binarias sin acarreo, que es exactamente igual que la operación lógica <<exclusive-OR>>. La operación de resta binaria sin acarreos es también igual que la lógica <<exclusive-OR>>. Puesto de otra forma, Si los bits son iguales, el resultado es cero y si son diferentes, el resultado es 1.



Lógica digital

El procedimiento CRC se puede representar, y de hecho implementar, con un circuito divisor formado por puertas <<exclusive OR>> y un registro de desplazamiento. El registro de desplazamiento es una cadena de elementos de memoria de 1 bit. Cada elemento tiene una línea de salida, que indica el valor almacenado actualmente, así como una línea de entrada.



A instantes discretos de tiempo, establecidos por una señal de reloj, el valor almacenado en el elemento de memoria se reemplaza por el valor que se encuentre en la línea de entrada. Todo registro utiliza una señal de reloj común, que provoca un desplazamiento de un bit a lo largo de todo el registro.


4.6 Corrección de errores

Existen 2 estrategias para la corrección de errores:

Corrección por retroalimentación. Detectar en el receptor la existencia del error y pedirle al transmisor la retransmisión del PDU corrupto. Se descarta el PDU destino.

Debilidad de BEC (Las limitaciones de solo detectar errores): Corregir el error requiere solicitarle a la fuente que retransmita el PDU dañado.



1. Cuando el Pb es relativamente alto el PDU retransmitido también puede contener errores, se pide nuevamente la retransmisión ¿Cuándo acabará esto?.

2. Cuando el tiempo de viaje es relativamente alto la llegada del PDU de reemplazo va a tardar significativamente, puede detener el intercambio de datos y degrada la razón de transmisión neta.



3. Cuando se trata de una aplicación en tiempo real (control de un proceso, control remoto, video o voz) si el PDU contiene comandos de control, la tardanza en recibir el PDU de reemplazo puede ser fatal, el comando interpretado muy tarde puede estar basado en información obsoleta.



Corrección en el destino.

Detectar el error en el receptor e intentar cuál es el dato correcto sin pedir retransmisión. Se repara el PDU corrupto. Al corregir lo errores en el receptor (FEC) es que se evita tener que pedir retransmisión.

Ventajas:

1. Reduce el tráfico de retransmisiones 2. Apoya aplicaciones en tiempo real 3. Permite operar sobre enlaces menos confiables

(más susceptibles a errores)



Desventajas:

1. FEC requiere muchos más bits de redundancia que BEC

2. No es infalible esto es que algunos patrones de error sólo podrán ser detectados y no corregidos, es posible hacer correcciones falsas (asignar el dato equivocado) y pueden existir errores no detectados.

3. Requiere mayor esfuerzo computacional que BEC.



4.6.1 El código de Hamming.

Este sistema inventado por Richard W. Hamming(1950) asocia bit de paridad con combinaciones únicas de bit de datos. Este método permite detectar y corregir con seguridad hasta un bit por cada bloque de información transmitida.



Los código Hamming son una clase particular de los códigos bloque lineales. En general, los código Hamming tienen sus parámetros de la forma (2r-1,2r-1-r). Por ejemplo, tomando r = 3, obtenemos un código (7, 4) con matriz generadora:



Todos los códigos Hamming tienen una distancia Hamming de 3, por lo que puede detectar dos errores o corregir uno, usando decodificación “dura”. Un código Hamming cumple la siguiente desigualdad: n + 1 < = 2n-k. Si se cumple la igualdad, tendremos un código perfecto. Para la generación de un código Hamming con parámetros (n, k) se parte de su matriz de comprobación de paridad, "H", que tiene la forma: H = (Pt|In-k). Generaremos "P" de forma que todas las columnas de "H" sean linealmente independientes y no contengan el vector CERO.



El orden de las columnas generadas para "H" nos proporciona códigos equivalentes. Una propiedad interesante de los códigos Hamming es que si se generan las columnas en un orden determinado, obtenemos un código Hamming "canónico" cuya evaluación en recepción nos indica directamente el bit defectuoso.

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