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Teoría de Señales
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Teoría de Señales

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  • 1. Universidad Interglobal Moisés R. Chan Pech Lic. Ingeniería en Tecnologías de Información y Comunicación. Séptimo cuatrimestre Procesamiento de señales Teoría de señales 02-10-2013
  • 2. Introducción A lo largo de la evolución de la tecnología de las computadoras, se han ido implementando protocolos o modelos que sirve como técnicas para establecer conexiones por medio de la red para que los dispositivos informáticos puedan tener comunicación entre ellos, mediante la red alámbrica e inalámbrica. Hoy en día ya se pueden conectar mediante estos tipos de conexión dispositivos tales como impresoras, dispositivos móviles, computadoras portátiles, servidores, switches por mencionar algunos. Es por eso que en este artículo se hablara de los conceptos que utilizan estos dispositivos para poder hacer la interacción entre ellos a través de procesamiento de las señales digitales o analógicas, los temas que se abordaran son señales analógicas que se basa en señales eléctricas y digitales que se basa en señales digitales (Binarios, 0´s y 1´s) por medio de un medio de transmisión. Multiplexión medio por el cual se transmite información por un solo canal, tipos de transmisión que se efectúa a través de propagación de señales guiados y no guiados, atenuación de la red que son factores físicos que hacen que se degraden las señales, reflexión es la forma en que una señal es proyectada que puede atravesar y rebotar, colisión cuando 2 señales son encontradas resultando perdida de paquetes (información) y por último la codificación de señales de que se trata de conversiones de señales analógicas a digitales y viceversa.
  • 3. Señal analógica y digital El procesamiento de señales se basa en el envió de información por un medio de transmisión, el cual se pueden enviar señales analógicas o digitales dependiendo de qué es lo que se necesite enviar y el dispositivo a trabajar. Hablemos de las señales analógicas, las señales analógicas tiene como características que son repetitivas y periódicas, se miden por medio de amplitud (onda hacia arriba), profundidad (ondas hacia abajo), periodo (tiempo en que llega la onda a subir), frecuencia (números de ciclos por segundo) y se mide en Hertz. Figura 1. Analógicas (Continuas) El procesamiento de señales digitales se envía información por medio de bits (1 y 0), son señales discretas pero constantes, medido en pulsos por segundo, estos son medidos por vm (velocidad de modulación) que son la cantidad de pulsos contenidos en un tiempo determinado se miden Baudios, vt (velocidad de transmisión) cantidad de bits que son transmitidos en un lapso de tiempo, su medida es (bits x segundo), vtd (velocidad de transmisión de datos). Figura 2. Digitales (Discretas) Amplitud Periodo Profundidad Figura 1 Bit Pulso Tiempo Figura 2
  • 4. Ante todo tipo de medio de transmisión siempre existen factores por lo cual la señal puede tener una causa de pérdida de intensidad de la señal, que consiste en 4 factores como lo son la atenuación, ruido, distorsión y la interferencia. La atenuación consiste en la degradación de la señal por medio de un problema físico que impida la claridad de la señal. El ruido se subdivide en 5 tipos de ruido que puede provocar perdida de paquetes al momento de envió por el medio de transmisión. Térmico: que se hace referencia hacia la temperatura (Ambiente), frio o calor. Impulsivo: factores meteorológicos (momentos inesperados), tales como un huracán, una tormenta o un rayo. Diafonía: que provoca la perdida de la intensidad de la señal (inalámbrico) debido a factores físicos pudiendo ser una pared. Intermodulación: variabilidad. Eco: provocado por una repetición de señal, se les puede decir así cuando suele ocurrir que se crucen las líneas en una llamada telefónica. Distorsión: Cambia la información de algo. Interferencia: Consiste en captar 2 o más señales indebidas (no se recibe de manera correcta). Multiplexión La Multiplexión consiste en el envió de información de varios dispositivos dentro de una red a otra por medio de un solo canal, del punto A convirtiéndola de varios a uno hasta el punto B de uno a Varios. Esto sirve para optimizar el envió de información debido a que se aprovecha el ancho de banda ya que con ello se pretende reducir costos, además que el que necesite el ancho de banda aprovecha para transmitir es decir, los que no necesiten transmitir no lo harán y los que si, aprovechan el espacio cedido por los que no la utilizaran. 2 formas de Multiplexión tales como división de frecuencias y divisen por tiempo. Figura3 MULTIPLEXION Figura 3
  • 5. A través de la propagación de la señal las ondas electromagnéticas se pueden utilizar para enviar información convertidas en señales analógicas o digitales con lo cual se transmite en cualquiera de estas señales, la música, video, llamadas telefónicas, información importante por mencionar algunas. Existen 2 medios por las cuales se pueden transmitir medio guiado y medio no guiado. Por lo cual podemos representar el diagrama de cómo funciona la comunicación por el medio de transmisión. Figura 4 Medio Guiado, entre algunos medios podemos encontrar el cable UTP, la Fibra Óptica y el Cable coaxial, en el caso de los cables UTP existe varios tipos que están divididos por categorías mencionaré algunos como lo son: CAT 5 el cual puede llegar a transmitir a velocidad de 100 Mbps esta categoría consta de 4 pares de hilos trenzados de diferentes colores CAT 6 en esta categoría la velocidad de transmisión puede alcanzar hasta 1 Gbps, con una frecuencia superior a 250 Mhz. Coaxial no es pensado para distancias largas sin embargo hoy en día la utilizan para transmitir señal de televisión, está elaborado con un hilo de cobre encima un aislante, encima una malla acerada para evitar ruidos y por ultimo un plástico como recubrimiento. Fibra Óptica está pensada para distancias largas, está elaborado con filamentos de vidrio, con un material hecho para que sea ligero y flexible, la información viaja a la velocidad de la luz por medio de la reflexión (rebote de luz), existen 2 tipos de fibras llamados los sleep-index y gradex-index. Ventajas: mayor ancho de banda, menor tamaño y peso, mayor separación entre repetidores, aislamiento electromagnético. Desventajas: Precio, reparación, fragilidad. http://www.fibra-optica.org/servicios-fibra-optica/que-es-fibra-optica/fibra.asp BitsBits Medio de Transmisión ReceptorTransmisor Figura 4
  • 6. Medio no guiado, se encuentran las señalas inalámbricas por medio de un emisor ejemplo podemos encontrar rayos infrarrojos, bluetooth, seña inalámbrica por mencionar algunos, su forma de funcionar se a través de una antena transmisora que emite la señal ya sea analógica o digital y una receptora que es la que recibe la información y la procesa para que el usuario final pueda interpretarla se utilizan para distancias largas alrededor de unos 30km aproximadamente. Se muestra la grafica a continuación. Figura 5 El infrarrojo son 2 dispositivos por el cual se tiene que estar cerca uno del otro está diseñado para una distancia aproximada de 1 a 3 metros, sin embargo se tiene que considerar varios factores, su desventaja es que es direccional es decir sus puntos de conexión tienen que estar alineados para poder transmitir, es impráctica e insegura porque al moverse se pierde la conexión. El bluetooth es omnidireccional es decir puedes estar en diferentes puntos y el dispositivo lo detecta a una distancia aproximada máxima de 10 metros, las ventajas que se pueden mencionar con los medios no guiados es que se pueden poner antenas de un punto A a un punto B y pasar sobre agua o montañas a una distancia larga y es un medio seguro para poder transmitir la información. Existe un esquema de modulación el cual consta de 2 tipos modulación de banda base y modulación de banda ancha (permite emitir varios flujos de bits sobre un solo canal) a esto se codifica (su velocidad de modulación se da en baudios y de transmisión se da en Bps), esto sirve para transmitir a través de todo el ancho de banda, se tomaran diversos factores como son duración de bits, nivel de señal, señal de ruido, velocidad de transmisión y ancho de banda. Algunas de sus ventajas es que es simple y poco costosa, sus desventajas solo se transmite una sola cadena de bits a la vez, no es la más adecuada si en el canal se transmite a alta frecuencia. Receptor Emisor
  • 7. Codificación Hay 4 tipos de codificación de señales para que se pueda transmitir por el medio y dependiendo de los dispositivos a interconectar son los siguientes datos digitales a señales digitales (D-D), datos digitales a señales analógicas (D-A), datos analógicas a señales digitales (A-D), datos analógicas a señales analógicas (A-A). DD: consta de un emisor y un receptor, el emisor envía una señal digital (pulsos de tención), codifica 4 bits y posteriormente lo adapta al medio. El receptor distingue entre los diferentes bits cual es el inicio y el fin de cada paquete y por ultimo hace una sincronización. DA: se envía la señal por el medio de transmisión, la conexión se utiliza en routers o modem que hoy en día otorga la compañía de teléfonos, la forma de conexión es de datos digitales señales digitales a modem que lo transforma a señales a analógicas para que pueda viajar a través del medio de cobre que se utiliza para los teléfonos llegando a su destino conectándose a otro modem haciendo la conversión de nuevo de señales analógicas a datos y señales digitales, modulando la señales. AD: datos analógicos, señales digitales, se hace una codificación digitalizando las señales de analógicos a señales digitales los datos de voz se digitalizan se hace una transmisión de información por medio de señales digitales cuando llega a su destino se decodifica a señales analógicas esto se utiliza para las conferencias, por ejemplo el Skype. AA: se hace una modulación de señales, para que se modula para tener una mayor frecuencia y hacer que la transmisión sea más efectiva después que se hace la modulación se puede hacer la transmisión de información por medio de la multiplexión. Cronometraje El cronometraje se da cuando se envían paquetes a través de la multiplexor que es lo que hace, tiene un tiempo esperado cuando se envía la información a través del medio de transmisión al llegar al host destino el host destino emite una señal el cual le indica al emisor que puede seguir transmitiendo hasta completar toda la información enviada ya que se dividen por paquetes, que a su vez cuando va por el medio de multiplexión suelen tener colisiones y con ellos detectan que el paquete ya se tardo en emitir la señal de vuelta y reintenta enviar el paquete perdido.
  • 8. Conclusión En este documento se pretende enseñar algunos medios por el cual viaja la información y demostrar cuál es el procedimiento que realiza cada dispositivo al transmitir información e interconectar los dispositivos que emiten y reciben señales analógicas y digitales. Espero que les haya sido de su agrado y les haya servido de mucho la información recabada en el documento

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