COMUNICACIÓN DE DATOS

Tema: Transmisión Digital – Parte Uno Professor: Ing. Pavel Lech VALER MEDINA

Índice

1. 2. 3.

Límites de la velocidad Prestaciones Conversión Digital a Digital

1. Límites de la velocidad

Una consideración importante en la transmisión de datos

es lo rápido que se pueden enviar por un canal, en bits

segundo.

por

La velocidad de los datos depende de tres factores:

1.

2.

3.

El ancho de banda disponible.

Los niveles de señal que se usan.

La calidad del canal (nivel de ruido).

Se han desarrollado dos fórmulas teóricas para calcular

tasa de datos:

la

1. Nyquist para un canal sin ruido

2. Shannon para un canal ruidoso.

1. Límites de la velocidad

Para un canal sin ruido, Nyquist (1928) define

teórica (en bps):

la máxima capacidad

CNYQUIST= 2B log2L

Donde:

B es el ancho de banda del canal (en Hz);

L es el número de niveles de

datos.

señal usados para representar los

Se sabe que: logbL = X, entonces b = L logb(N)/logb(L)= logL(N)

X

antilog (L) = X, entonces bL = X b

1. Límites de la velocidad

Para un canal con ruido, Shannon (1948) define la máxima

capacidad teórica de un canal (en bps):

CSHANNON= B log2(1 + SNR)

Donde:

B es el ancho de banda del canal; SNR es la razón señal-ruido.

No importa los niveles que tengamos, no se puede conseguir

una velocidad mayor que la capacidad del canal.

1. Límites de la velocidad

Para un canal con ruido, Shannon (1948) define la

capacidad teórica de un canal (en bps):

máxima

CSHANNON= B log2(1 + SNR)

Si SNR está en dB es necesario aplicar antilog:

SNRdB = 10 log10(Potseñal/Potruido) SNRdB/10 = log10(Potseñal/Potruido)

antilog (SNRdB/10 ) = antilog (log10(Potseñal/Potruido)) = Potseñal/Potruido 10 10

SNR = Potseñal/Potruido = antilog10(SNRdB/10) = 10exp(SNRdB/10)

SNR = 10exp(SNRdB/10)

2. Prestaciones Un aspecto importante en redes son las prestaciones de la red.

¿Cómo es buena?

Ancho de Banda

El término se puede usar

diferentes valores a medir

bits por segundo.

en dos contextos distintos con dos

para el ancho de banda: en herzios y en

1) En herzios: es el rango de frecuencias contenidas en una señal

compuesta o el rango de frecuencias que un canal puede pasar.

2) En bits por segundo: es el número de bits por segundo que un

canal, un enlace, o incluso una red puede transmitir.

2. Un aspecto importante en

¿Cómo es buena?

Prestaciones redes son las prestaciones de la red.

Rendimiento

Mide lo rápido que se pueden enviar datos realmente a través de una

red.

El ancho de banda en bits por segundo y el rendimiento son

distintos.

El ancho de banda es una medida potencial de un enlace; el

rendimiento es la medida real de lo rápido que se pueden enviar los

datos.

Por ejemplo, se puede tener un enlace de 1 Mbps de ancho de

banda, pero los dispositivos de los extremos de la línea pueden

manejar sólo 200 kbps. Esto significa que no se pueden enviar más

de 200 kbps a través de este enlace.

2. Prestaciones Un aspecto importante en redes son las prestaciones ¿Cómo es buena?

de la red.

Latencia (Retraso)

Define cuánto tarda un mensaje completo en llegar a su destino desde

el momento en que el primer bit es enviado por el

decir que la latencia tiene cuatro componentes:

origen. Se puede

1. 2. 3. 4.

Tiempo

Tiempo

Tiempo

de propagación

de transmisión

encolamiento

Retraso de procesamiento

2. Prestaciones Un aspecto importante en redes son las prestaciones de la red.

¿Cómo es buena? 1. Tiempo de propagación = distancia / velocidad de propagación Mide el tiempo necesario para que un bit viaje del origen al destino.

2. Tiempo de transmisión = Tamaño del mensaje / ancho de banda Mide el tiempo que se requiere para empujar (es decir, transmitir)

todos los bits del paquete en el enlace.

3. Tiempo de encolamiento: tiempo necesario para que cada

dispositivo intermedio o terminal mantenga el mensaje en espera antes

de que pueda ser procesado. No es un factor fijo; cambia con la carga

impuesta sobre la red.

4. Retraso de procesamiento: tiempo de procesamiento del mensaje

en el dispositivo.

3. Conversion digital a digital La codificación de línea es el proceso de convertir datos digitales a

señales digitales.

Se asume que los datos, en forma de texto, números, imágenes

gráficas, audio o voz, se almacenam en la memoria de la

computadora en secuencia de bits.

La codificación de línea convierte una secuencia de bits a una señal

digital.

3. Conversion digital a digital Elemento de la señal frente a elemento de datos

Un elemento de señal transporta elementos de datos

La tasa r es el número de elementos de datos transportados por

cada elemento de señal.

3. Conversion digital a digital

¡OJO!

La tasa de datos define el número de elementos de datos (bits)

en un segundo. La unidad es bits por segundo (bps).

enviados

La tasa de señales es el número de elementos de señal enviados

en un segundo. La unidad es el baudio.

La tasa de datos se denomina también como tasa de bits.

La tasa de señales se denomina también como tasa de baudios,

tasa de pulsos, tasa de modulación.

3. Conversión digital a digital ¡OJO!

Cuando un nivel de voltaje en una señal digital es constante durante

bastante tiempo, el espectro crea frecuencias muy bajas (resultado

del análisis de Fourier).

Estas frecuencias cercanas a cero, denominadas componentes DC

(corriente continua), dan lugar a problemas en sistemas que no

pueden pasar frecuencias bajas.

Para estos sistemas, se necesita un esquema de conversión sin

componentes DC.

3. Conversión digital a digital

Valor promedio ≠ 0

→ No hay

componente DC

Valor promedio = 0

→ No hay

componente DC

3. Conversion digital a digital Para interpretar correctamente las señales recibidas del emisor, los

intervalos entre los bits del receptor deben corresponder exactamente

con los intervalos del emisor.

Si el reloj del receptor es más rápido o más lento, los intervalos no

coincidirán y el receptor podría malinterpretar las señales.

3. Conversion digital a digital

Una señal digital con autosincronización incluye información

sobre el tiempo en los datos transmitidos.

Esto se puede conseguir si hay transiciones en la señal que

alerten al receptor del comienzo, de la mitad o del fin de un pulso.

Si el reloj del receptor no está sincronizado, estos puntos

pueden reiniciar el reloj.

3. Conversion digital a digital

Vamos

línea.

a estudiar los esquemas fundamentales de codificación de

Codificación

de línea

Unipolar Polar Bipolar

3. Conversion digital a digital Esquema Unipolar

Todos los niveles de señal se encuentran a un lado del eje del tiempo, o

por encima o por debajo.

Tradicionalmente, un esquema unipolar fue diseñado como un esquema sin

retorno a cero (NRZ – Non Return to Zero) en que un voltaje positivo define

un bit a 1 y el voltaje 0 define a un bit a 0.

Se denomina NRZ debido a que la señal no retorna a 0 en la mitad del bit.

3. Conversion digital a digital

Esquema Unipolar

Dos problemas:

1 - Componente DC: el valor promedio de la señal codificado

en modo unipolar está claramente desplazado de la

referencia de 0 volt, lo que resulta una componente DC.

2 - Problemas de sincronización: no

sincronización. Una larga cadena de 0

receptor la decodificación correcta.

hay transiciones de

o 1 puede dificultar al

3. Conversion digital a digital Esquemas Polares

En estos esquemas, los voltajes se encuentran a ambos lados del

eje del tiempo. Por ejemplo, el nivel de voltaje para el 0 puede ser

positivo y el nivel de voltaje para el 1 puede ser negativo.

La mayoría de los tipos de codificación polares por lo tanto puede

resolver el problema

unipolares.

de la componente DC de los esquemas

Polar

Manchester NRZ RZ Manchester

Diferencial

3. Conversion digital a digital En la codificación NRZ, se utilizan dos niveles de amplitud de voltaje.

Se pueden tener dos versiones: NRZ-L (nivel NRZ) y NRZ-I (NRZ

invertido).

NRZ-L: El nivel de voltaje determina el valor del bit. Por ejemplo, voltaje

positivo = bit 0 y voltaje negativo = bit 1.

NRZ-I: El cambio o falta de cambio en el nivel de voltaje determina el

valor del bit. Por ejemplo, si no hay cambio, el bit es 0; si hay cambio, el

bit es 1.

3. Conversion digital a digital

El principal problema con la codificación NRZ ocurre cuando los

relojes del emisor y del receptor no están sincronizados. El receptor

no sabe cuando ha terminado un bit y comienza el siguiente.

Una solución es el esquema con retorno a cero (RZ), que utiliza tres

valores: positivo, negativo y cero. En RZ, la señal no cambia entre

bits sino durante el bit.

Por ejemplo: el voltaje negativo define un bit 0 y el voltaje positivo

define un bit 1, pero en la mitad del bit el voltaje va siempre a cero.

O sea, además del voltaje, el bit también es representado por

transiciones: positivo-cero → bit 1 y negativo-cero → bit

0.

3. Conversion digital a digital Codificación RZ

Amplitud

Tiempo

Estas transiciones proporcionan

sincronización

3. Conversion digital a digital En la codificación Manchester, la duración del bit se divide en dos mitades.

El voltaje permanece en un nivel durante la primera mitad y se mueve a otro

nivel en la segunda mitad. La transición es usada para representar el bit y

proporcionar la sincronización.

Por ejemplo, el bit 0 es representado por una transición positivo-negativo y

el bit bit 1 es representado por una transición negativo-positivo.

0 1

3. Conversion digital a digital

En la codificación Manchester

diferencial, siempre hay una

transición en la mitad del bit, pero

los valores del bit se determinan

al comienzo del bit.

La transición en la mitad del bit es

entonces usada para

proporcionar la sincronización,

mientras que la transición o falta

de transición al comienzo del bit

es usada para determinar el

valor del bit (0 o 1).

Por ejemplo, si el siguiente bit

es 0, hay una transición; si el

siguiente bit es 1, no la hay.

3. Conversion digital a digital En la codificación Bipolar, denominado en algunas ocasiones binaria

multinivel, hay tres niveles de voltaje: positivo, negativo y cero.

El nivel de voltaje para un elemento de datos está en el cero, mientras

el nivel de voltaje para otro elemento alterna entre positivo y negativo.

que

Por ejemplo:

Bit 0: es representado por el nivel de voltaje cero; Bit 1: si el primer bit 1 es representado por voltaje positivo, el segundo bit

1 es representado Amplitude

por voltaje negativo, el tercero por voltaje positivo, etc.

Bit 1: positivo y negativo

3. Conversion digital a digital Naturalmente, el deseo de incrementar la velocidad de los datos y reducir

el ancho de banda necesario ha dado lugar a la creación de muchos

otros esquemas de codificación de línea.

Por ejemplo, el esquema 2B1Q (dos binario, uno quartenario), que es

tipo Multinivel, donde un patrón de 2 elementos de datos se codifica

del

como un patrón de 1 elemento de señal. Son 4 niveles de voltaje.

Amplitud

Tiempo

Planificar el tiempo

ÉXITO

Ejercitar Estudiar

Haz siempre tu mejor ☺ !

pavellech0003@gmail.com