Unidad DidáCtica 2   Aspectos FíSicos De La  TransmisióN De Datos
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Unidad DidáCtica 2 Aspectos FíSicos De La TransmisióN De Datos

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Aspectos fundamentales de la transmisión de datos

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  • * 16/07/96 * ##

Unidad DidáCtica 2   Aspectos FíSicos De La  TransmisióN De Datos Unidad DidáCtica 2 Aspectos FíSicos De La TransmisióN De Datos Presentation Transcript

  • Unidad didáctica 2 Aspectos físicos de la transmisión de datos Autor: Santiago Galván Sánchez
  • Índice
    • Señales digitales vs analógicas.
    • Propiedades de una señal analógica.
    • Ancho de banda.
    • Decibelios.
    • Atenuación.
    • Ruido.
    • Diafonía.
    • ACR
    • AWG.
    • Medios de transmisión inalámbricos.
    • Longitud de onda.
    • Espectro de frecuencia.
    • Baudios.
    • Transmisión serie y paralela.
    • Sincronización.
    • Modulación.
    • Multiplexación.
  • Señales digitales vs analógicas
    • Una señal analógica es aquella capaz de tomar un rango infinito de valores.
      • Una señal analógica es un voltaje o corriente que varía suave y continuamente
    • Una señal digital es aquella que toma un número finito de valores.
      • Las señales digitales, en contraste con las señales analógicas, no varían en forma continua, sino que cambian en pasos o en incrementos discretos
      • Una señal que toma más de dos valores sigue siendo digital siempre y cuando estos valores sean finitos: 2, 3, 4, 5, etc.
    • Un ejemplo físico sencillo sería el de un reloj de pulsera:
      • Un reloj de manecillas, cuyas manecillas cambien de posición de manera continua (no en saltos); en este caso se trata de una representación analógica de la hora. Aquí, el tiempo tiene un rango de valores continuo , como por ejemplo de las 12:00 exactas a las 12:00 y 1/3 de segundo, o cualquier valor intermedio.
      • Por el contrario, un reloj con pantalla digital está limitado a estados discretos. Aquí el tiempo salta de las 12:00 y 0 segundos a las 12:00 y un segundo, sin señalar el tiempo intermedio. Es una representación digital .
  • Propiedades de una señal analógica La importancia señales senoidales radica en que muchas señales pueden ser expresadas como la suma señales senoidales (Teorema de Fourier).
  • La frecuencia
    • La frecuencia se define como el número de oscilaciones por unidad de tiempo (generalmente, por segundo). Entendiendo por oscilación el ciclo completo de una onda.
    • Si se producen muchas oscilaciones en un segundo estaremos hablando de altas frecuencias , si, por el contrario, son pocas, hablamos de bajas frecuencias .
    • La frecuencia se representa con la letra (W) y se expresa en hercios .
      • 1 Hz equivale a 1 ciclo/s
      • 1 Kilohercio (kHz) = 1.000 Hz.
      • 1 Megahercio (MHz) = 1.000.000 Hz.
      • 1 Gigahercio (GHz) = 1.000.000.000 Hz.
    z(t) = A sen ( W *t + F ) W = 1, en un segundo hay 1 ciclo W = 2, en un segundo hay 2 ciclos W = 4, en un segundo hay 4 ciclos
  • La fase
    • Indica el intervalo de tiempo que va desde el instante inicial al primer punto donde la señal toma el valor 0.
    z(t) = A sen ( W*t + F )
  • Objetivo: Saber que es el ancho de banda
    • Al ancho de banda se hace referencia de dos formas:
      • Bit por segundos.
      • MHz. Megahercios.
    • Algunos valores importantes de anchos de banda son:
      • Oído humano: ................................................20 kHz (20Hz a 20 kHz)
      • Voz: ...............................................................Hasta 5 kHz
      • Canal telefónico: ............................................3.1 kHz (300hz a 3.4 kHz)
      • Señal de audio de alta fidelidad: ..................15 kHz
      • Señal de video: ................................................4.2 mHz (FORMATO NTSC)
      • Canal de audio (F.M.): .....................................200 kHz
      • Canal de televisión: ..........................................6 mHz (FORMATO NTSC)
      • Redes de cable: ...............................................330 MHz a 1 GHz
    • ¿Pero qué es el ancho de banda?
  • Ecuación de una señal senoidal
    • Una señal senoidal queda representada por la siguiente función:
    Amplitud pico (v) Frecuencia (Hz) Fase (rad)
  • Teorema de Fourier
    • Cualquier función periódica se puede expresar mediante la suma de una función fundamental y diferentes términos armónicos (señales senoidales que se suman).
      • Aplicado a las señales eléctricas, nos dice que una señal binaria esta compuesta por infinitos términos armónicos o funciones senoidales.
      • Cuanto más términos se añadan a la señal, más se parecerá a la onda cuadrada original.
      • Podemos ignorar algunos de estos términos sin que se pierda la forma de la señal cuadrada.
      • Los armónicos que menos contribuyen en la formación de la señal original son aquéllos que poseen una frecuencia mayor y una menor amplitud.
    f(t) = a0+a1cos w t +a2 cos 2w t +...+an cos nw t +...+ b1 sen w t +b2 sen 2w t +...+bn sen nw t +...
  • Descomposición de una onda cuadrada en armónicos
    • En una onda cuadrada, mientras más estrechos sean los pulsos más armónicos (terminos senoidales) serán necesarios para representar la señal.
      • Pulsos más estrechos significa más velocidad.
      • Más armónicos significa términos con una mayor frecuencia
    f(t) = a0+a1 cos w t +a2 cos 2w t +...+an cos nw t +...+ b1 sen w t +b2 sen 2w t +...+bnsen n w t +...
  • Ancho de banda
    • Todo medio de transmisión está limitado por un ancho de banda máximo .
    • Esto quiere decir que cuando circula una señal por él, es posible que existan determinados armónicos de ella que no puedan ser transportados por el medio (los que tienen una frecuencia mayor).
    • Esos armónicos se pierden y la señal que llega al destinatario puede haberse modificado considerablemente.
  • Ancho de banda - Implicaciones
    • Una señal digital con pulsos más estrecho significa una señal más rápida.
    • Mientras más estrecho sean los pulsos la señal tendrá cada vez armónicos significativos de más alta frecuencia.
    • Estos armónicos de alta frecuencia deben poder viajar por el medio.
    • Por eso el medio tiene que tener un ancho de banda mayor si queremos transmitir más rápido.
    • El ancho de banda de un medio es el rango de frecuencias de las señales que permite transmitir.
  • Ancho de banda – La línea telefónica Bits por segundo Frecuencia del primer armónico Hz Número de armónicos que llegan al receptor 300 37’5 80 600 75 40 1.200 150 20 2.400 300 10 4.800 600 5 9.600 1.200 2 19.200 2.400 1 38.400 4.800 0 Los cables telefónicos tienen un ancho de banda aproximado de 3.000 Hz. Mientras menos armónicos se transmitan menos se parecerá la señal recibida a la transmitida
  • Banda ancha y banda estrecha
    • Se usa en diferentes contextos:
      • Velocidad
        • Banda ancha. Medios con un alto ancho de banda  más velocidad. A partir de 2 megabits por segundo.
        • Banda estrecha. Medios con un bajo ancho de banda  baja velocidad.
      • Envío simultaneo de datos usando el mismo medio:
        • Banda ancha. Permite el envío simultáneo de varios datos por el mismo canal.
        • Banda estrecha. Sólo se puede enviar un dato al mismo tiempo por el mismo canal.
      • Tipos de señales.
        • Banda ancha. Permite la transmisión de señales digitales.
        • Banda estrecha. Permite la transmisión de señales analógicas.
  • Decibelios
    • Se denomina decibelio a la unidad relativa empleada en Acústica y Telecomunicación para expresar la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.
    • La ganancia de potencia G de un amplificador es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada:
    • Si la potencia de salida es 30 W y la de entrada 15 W, la ganancia es:
    • Lo que significa que la potencia de salida es 2 veces mayor que la de entrada.
    • La ganancia si es menor que 1, se llama atenuación .
  • Decibelios
    • El logaritmo decimal de la ganancia expresa su relación en la unidad logarítmica el Belio, denominado así en honor de G. Bell. Dos potencias difieren en N Belios cuando:
          
    • Decimos que una señal de potencia Pout tiene un nivel de N Belios respecto a otra señal de potencia Pin:
    • Como el Belio es una unidad muy grande, se utiliza un submúltiplo diez veces menor: el decibelio, cuya notación abreviada es dB.
                    
  • Decibelios
    • Por lo tanto, las expresiones en decibelios (dB), son comparaciones logarítmicas (en base 10) entre magnitudes del mismo tipo, por tanto son adimensionales.
      • Se utilizan ampliamente en telecomunicaciones por razones de tipo práctico: convierten las multiplicaciones y divisiones en sumas y restas respectivamente, simplificando por tanto las expresiones numéricas.
  • Decibelios negativos
    • Si la ganancia es menor que la unidad, existe una pérdida de potencia (atenuación)  la ganancia de potencia en decibelios es negativa.
    • Por ejemplo, si la potencia de salida es 15w y la potencia de entrada es 30w, tenemos:
    • La ganancia en decibelios será:
    • Si la ganancia es 0,25 entonces:
    • Si la ganancia es 0,125 entonces:
    • Conclusión: cada vez que la ganancia de potencia disminuye en un factor de 2, la ganancia en potencia en decibelios disminuye aprox. en 3dB.
  • Decibelios
    • Supongamos que la ganancia de potencia es de 10. Expresada en dB:
    • Si la ganancia de potencia fuera 100, entonces:
    • Si la ganancia de potencia fuera 1000, entonces:
    • El patrón que observamos es que la ganancia en dB aumenta en 10 dB cada vez que la ganancia en potencia se incrementa por un factor 10.
      • Lo mismo ocurrirá con respecto a la atenuación. Para atenuaciones de 0,1, 0,01 y 0,001 tendremos -10 dB, -20 dB y –30 dB respectivamente .
  • Diagrama típico de atenuación del par trenzado
  • Atenuación (en dB/100m) de diversos tipos de cable
  • Categorías de cables de pares trenzados
  • Atenuación
    • Atenuación. Las señales de transmisión a través de largas distancias están sujetas a distorsión que es una pérdida de fuerza o amplitud de la señal.
    • La atenuación es la razón principal de que el largo de las redes tenga varias restricciones.
      • Si la señal se hace muy débil, el equipo receptor no interceptará bien o no reconocerá esta información.
      • Esto causa errores, bajo desempeño al tener que transmitir la señal. Se usan repetidores o amplificadores para extender las distancias de la red más allá de las limitaciones del cable. La atenuación se mide con aparatos que inyectan una señal de prueba en un extremo del cable y la miden en el otro extremo.
  • Atenuación
    • En telecomunicación, se denomina atenuación de una señal a la pérdida de potencia sufrida por la misma al transitar por cualquier medio de transmisión. 
      • Así, si introducimos una señal eléctrica con una potencia P1 en un circuito pasivo, como puede ser un cable, esta sufrirá una atenuación y al final de dicho circuito obtendremos una potencia P2. La atenuación (α) será igual a la diferencia entre ambas potencias.
    • No obstante, la atenuación no suele expresarse como diferencia de potencias sino en unidades logarítmicas como el decibelio , de manejo más cómodo a la hora de efectuar cálculos.
    • La atenuación se indica según la distancia y según la frecuencia de la señal.
  • Comparativa de cables según la atenuación
    • Par trenzado
      • Cat 5: 20 dB/Km. @ 1MHz 200 dB/Km. @100 MHz
      • Cat 6: 23 dB/Km @ 20 M hasta 250 MHz
    • Cable coaxial:
      • 3 dB/Km. @ 1 MHz
      • 10 dB/Km. @ 100 MHz
    • Fibra óptica:
      • 0.3 dB/Km.
  • El ruido
    • El ruido son adiciones no deseadas a las señales de voltaje, ópticas o electromagnéticas.
    • Ninguna señal eléctrica se produce sin ruido.
    • Lo importante es mantener la relación señal/ruido (S/N) lo más alta posible.
      • La relación S/N es un cálculo de ingeniería y medición que involucra la división de la potencia de la señal por la potencia del ruido. Esto indica qué tan fácil será descifrar la señal deseada, a pesar del ruido no deseado pero inevitable.
      • En otras palabras, cada bit recibe señales adicionales no deseadas desde varias fuentes. Demasiado ruido puede corromper un bit, haciendo que un 1 binario se transforme en un 0 binario, o un 0 en un 1, destruyendo el mensaje. 
  • Relación señal/ruido
    • Interesa que la potencia de la señal sea mucho mayor que el ruido, de tal forma que cuando se añada el ruido no se pueda interpretar mal la seña.
      • 1 se codifica con una potencia de 10v y un 0 con 0v.
      • Recibimos 8v ¿Qué interpretamos? ¿y si recibimos 3v?
      • Y si el ruido fuera de 5v, ¿Cómo lo interpretarías?
  • Diafonía o crosstalk
    • En Telecomunicación, se dice que entre dos circuitos existe diafonía o Crosstalk (XT), cuando parte de las señales presentes en uno de ellos, considerado perturbador, aparece en el otro, considerado perturbado.
      • El crosstalk es causado por las interferencias de los pares adyacentes, en los cables que están incorrectamente apantalladas.
    • La diafonía aumenta con la frecuencia.
    • La diafonía puede ser:
      • Del extremo cercano . Ratio NEXT (Near End Crosstalk): Señal referencia - señal inducida en el lado del emisor.
      • Del extremo lejano . Ratio FEXT (Far End Crosstalk): Señal referencia - señal inducida en el lado receptor.
  • Diafonía o crosstalk
  • Diafonía del extremo cercano NEXT (Near End Crosstalk)
  • Diafonía del extremo lejano FEXT (Far End Crosstalk)
  • NEXT vs FEXT
    • El NEXT es más fuerte que el FEXT porque la intensidad de la señal inducida en el extremo cercano es mayor.
    • Si se usa una frecuencia distinta en cada sentido (ej.: ADSL) el NEXT no es problema.
      • Ya que no se solaparía con una señal real emitida por el otro extremo.
  • Medida de la diafonía
    • El valor de la diafonía se expresa e dB y se determina por la relación entre la potencia entregada en el puerto A y la medida en el puerto B.
    • En un caso ideal sería infinita (P B = 0), por lo tanto cuanto mayor sea el valor de la misma se producirá un menor acoplamiento entre los cables.
  • ACR – Attenuation Crosstalk Ratio
    • La calidad de un cable para transmitir una señal viene dada por la relación entre la diafonía y la atenuación, que se denomina ACR (Attenuation Crosstalk Ratio).
    ACR = NEXT – Atenuación
      • Next y atenuación medidos en decibelios
    • El valor del ACR proporciona una medida de la calidad de la señal frente al ruido. Se buscan valores elevados del ACR .
  • ACR
  • ACR ¡Necesitas más electrones de la señal (azules, rosas) que de NEXT (negros)!
  • ACR
    • El área rosa representa la señal atenuándose en mayor medida en las frecuencias más elevadas.
    • El aislamiento entre dos pares es menor en las frecuencias más elevadas. Así, en las frecuencias mayores, la señal Crosstalk (inducida de un par sobre otro) es mayor.
    • La diferencia entre la señal atenuada y la señal inferida desde otro par se llama ACR. Si las dos áreas se encuentran, ACR valdrá 0, y significará que el ruido crosstalk está al mismo nivel que la señal atenuada.
  • AWG
    • Los grosores de los cables son medidos de diversas maneras, el método predominante en los Estados Unidos y en otros países sigue siendo el American Wire Gauge Standard (AWG),  "gauge" significa diámetro.
    • En este sistema entre mayor sea el número AWG menor será su diámetro .
    • Mediante este sistema se puede distinguir un cable de otro mediante su diámetro. Por ejemplo:
      • los grosores típicos de los conductores utilizados en cables eléctricos para uso residencial son del 10 al 14 AWG.
      • Los conductores utilizados en cables telefónicos pueden ser del 22, 24 y 26 AWG.
      • Los conductores utilizados en cables para aplicaciones de redes son el 24 y 26 AWG.
    AWG Diámetro milí-metros 1 7.35 2 6.54 3 5.86 4 5.19 5 4.62 6 4.11 7 3.67 8 3.26 9 2.91 10 2.59
  • Medios de transmisión inalámbricos
    • La comunicación inalámbrica se caracteriza por no necesitar de ningún tendido de cable entre el emisor y receptor
    • Consisten en el envío y recepción de electrones o fotones que circulan por el espacio libre, el aire.
      • Estos electrones viajan en forma de ondas electromagnéticas que se propagan del mismo modo que las ondas del agua en un estanque.
    • Dependiendo de la frecuencia de la señal y, por tanto de su longitud de onda , existen diferentes tipos de enlaces inalámbricos, exhibiendo diferentes propiedades.
      • Ondas de radio.
      • Microondas.
      • Infrarrojos.
      • Ondas de Luz  Láser.
  • Ventajas de los medios inalámbricos
    • Entre las ventajas de un sistema inalámbrico sobre uno cableado podemos mencionar:  
      • Movilidad, la cual apoya la productividad y las efectividad con que se presta el servicio.
      • Aunque los costos iniciales son mayores que los que supondría un sistema cableado, a lo largo del tiempo los gastos de operación pueden ser significativamente menores.
      • Menor tiempo de instalación y puesta en marcha del sistema. La instalación es más sencilla.
      • Existe completa flexibilidad en cuanto a la configuración del sistema. Se pueden tener diversas topologías para satisfacer los requerimientos de aplicaciones e instalaciones específicas.
  • Inconvenientes de los medios inalámbricos
    • Principales inconvenientes de los medios inalámbricos:
      • Baja velocidad de transmisión.
      • Imposiciones administrativas en las asignaciones de frecuencia que pueden utilizar.
        • Son sistemas cuyos parámetros de transmisión están legislados por las administraciones públicas.
      • Mayor vulnerabilidad desde el punto de vista de la seguridad.
  • Longitud de onda
    • La longitud de onda es un parámetro físico que indica el tamaño de una onda y que por lo general se denota con la letra griega lambda (λ).
    • Para ondas sinusoidales se define como la distancia, medida en la dirección de propagación de la onda, entre dos puntos cuyo estado de movimiento es idéntico, como por ejemplo crestas o valles adyacentes
      • La longitud de ondas de las ondas de sonido, en el rango que los seres humanos pueden escuchar, oscilan entre menos de 2 cm, hasta aproximadamente 17 metros.
      • La longitud de onda de las ondas de radiación electromagnética que forman la luz visible que podemos ver, oscilan entre 400 y 700 nanómetros (10^-9 metros).
  • Longitud de onda vs frecuencia
    • La longitud de onda λ es inversamente proporcional a la frecuencia f.
    • Sabiendo que las ondas viajan a través de los distintos medios a una determinada velocidad de onda (que depende de las propiedades de éstos), se puede definir la longitud de onda como el cociente entre dicha velocidad y la frecuencia de la onda:
    donde:
        • λ es la longitud de onda de una onda sonora o una onda electromagnética
        • v es la velocidad de propagación de la onda, y
        • f es la frecuencia dada en hercios (1/s).
    • Por ejemplo, al tratar ondas electromagnéticas, la velocidad de transmisión de éstas en el vacío es la velocidad de la luz (299.792.458 metros por segundo)
  • El espectro electromagnético
    • Cuando se habla del Espectro Electromagnético se habla de un conjunto de ondas que van desde las ondas con mayor longitud como "Las ondas de radio" hasta los que tienen menor longitud como los "Los rayos Gamma."
    • Es importante anotar que las ondas con mayor longitud de onda tienen menor frecuencia y viceversa.
    • Las características propias de cada tipo de onda no solo es su longitud de onda, sino también su frecuencia y energía.
  • Espectro de frecuencia Radio Microondas Infrarrojos UV Rayos X Rayos Gamma Luz visible F(Hz) 10 0 10 2 10 4 10 6 10 8 10 10 10 12 10 14 10 16 10 18 10 20 10 22 10 24 10 26 10 28 F(Hz ) Par trenzado Satélite Fibra Coaxial Microondas Radio Radio Terrestres Maritima AM FM TV Banda LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF óptica 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16
  • Alcance de las ondas de radio en función de la frecuencia Enlace punto a punto (antena direccional) Enlace punto a multipunto (antena omnidireccional) Alcance (Km) Alcance (Km)
  • Ondas de radio
    • Las ondas de radio son ondas electromagnéticas de menor frecuencia (mayor longitud de onda).
    • Son fáciles de generar, pueden viajar largas distancias, penetran en los edificios y viajan en todas las direcciones desde la fuente emisora.
    • Es necesario controlar a nivel gubernamental el uso de las frecuencias.
    • Existen dos tipos de ondas de radio:
      • Ondas de radio de baja frecuencia . Trazan la curvatura de la Tierra y pueden atravesar los edificios. Baja velocidad.
      • Ondas de radio de alta frecuencia . Siguen trayectorias rectas. Por esto, son enviadas a la ionosfera donde son reflejadas y devueltas de nuevo.
  • Microondas
    • Son ondas de radio de alta frecuencia y por consiguiente de longitud de onda muy corta, de ahí su nombre.
    • Con el término microondas se identifica a las ondas electromagnéticas en el espectro de frecuencias comprendido entre 300 MHz y 300 GHz
    • Velocidades del orden de 10 Mbps.
    • Permiten transmisión tanto terrestres como con satélites.
    • A diferencia de las ondas de radio, las microondas no atraviesan bien los obstáculos de forma que es necesario situar antenas repetidoras.
    • En las comunicaciones por satélite existe un retardo aproximado de 0,3 segundos. Tiempo que tarda la señal en llegar y volver.
  • Infrarrojos
    • Se utilizan para comunicaciones de corto alcance. Por ejemplo, controles remotos de televisión.
    • Desventaja: debe existir visibilidad directa entre emisor y receptor. No atraviesa objetos sólidos.
  • Onda de Luz  Láser
    • Es posible comunicar dos edificios a través de un láser.
    • Ventajas:
      • Coste bajo, fácil de instalar, elevada velocidad de transmisión.
    • Desventajas:
      • Requiere alineación de emisor y receptor, afectado por las condiciones metereológicas (lluvia, niebla,…).
  • Trayectoria de las señales
  • Velocidades significativas
    • Velocidad de modulación .
      • Cambios de estado por unidad de tiempo.
      • Relacionada con el ancho de banda.
    • Velocidad de transmisión .
      • Bits por unidad de tiempo.
      • Depende del número de estados significativos.
    • Capacidad.
      • Cota superior de la velocidad de transmisión.
    • Velocidad de transferencia.
      • Bits de datos por unidad de tiempo.
      • Depende de la sobrecarga.
  • Baudios
    • El baudio es la unidad informática que se utiliza para cuantificar el número de cambios de estado, o eventos de señalización, que se producen cada segundo durante la transferencia de datos.
    • Es importante resaltar que no se debe confundir el baud rate o velocidad en baudios con el bit rate o velocidad en bits por segundo, ya que cada evento de señalización transmitido puede transportar uno o más bits.
      • Sólo cuando cada evento de señalización transporta un solo bit coinciden la velocidad de transmisión de datos en baudios y en bits por segundo.
  • Ejemplo transmisión con velocidad 8 baudios/s y 24 bits/s Time Domain for 8-QAM Signal
  • Transmisión en serie y en paralelo
    • ¿En que se diferencian los puertos paralelos y los puertos serie?
      • Transmisión paralelo varios bits a la vez.
      • Transmisión serie. Un bit cada vez.
    Transmisión paralela Transmisión serie Más veloz (hasta cierto velocidad) Más lenta Más costosa Más económica Mayores problema de transmisión Más sencilla de transmitir Aplicable a distancias cortas Aplicable a distancias largas
  • Sincronismo
    • Sincronismo es un procedimiento mediante el cual el emisor y el receptor se ponen de acuerdo sobre el instante preciso en el que comienza o acaba una información que se ha puesto en el medio de transmisión empleado.
    • Un error de sincronismo implicará la imposibilidad de interpretar correctamente la información a partir de las señales que viajan por el medio.
  • Problema de sincronización entre transmisor y receptor Receptor 10100111 Transmisor 11010011
  • Transmisión síncrona vs asíncrona
    • Una transmisión es asíncrona cuando el proceso de sincronización entre emisor y receptor se realiza en cada bloque de datos transmitidos, normalmente bytes.
      • Se emplean unos bits especiales que son añadidos al inicio y final de cada bloque.
      • Tiene como inconveniente que es necesario enviar más bits ya que hay que añadir a cada bloque los bits de comienzo y final.
    • La transmisión es síncrona cuando se efectúa sin atender a las unidades de comunicación básicas, normalmente bytes.
      • Los bits se envían a una velocidad constante sin discriminar los caracteres enviados.
      • Permite alcanzar mayor velocidad de transmisión al no tener que enviarse más bits de los necesarios.
      • Presenta el problema de mantener al emisor y al receptor sincronizados. Ambos comparte una señal de reloj que se puede transmitir por una línea separada o incluso junto con la propia señal (por ejemplo, empleando el código Manchester).
  • Transmisión síncrona empleando código Manchester
    • En este código siempre hay una transición en la mitad del intervalo de duración de los bits, lo que permite el síncronismo.
      • En está codificación no se tienen en cuanta los niveles de tensión sino que solo se consideran las transiciones positivas y negativas.
      • Cada transición positiva representa un 1 y cada transición negativa representa un 0.
      • Cuando se tienen bits iguales y consecutivos se produce una transición en el inicio del segundo bit la cual no es tenida en cuanta en el receptor al momento de decodificar, solo las transiciones separadas uniformemente en el tiempo son las que son consideradas por el receptor.
  • Métodos de transmisión
    • A la hora de transmitir una señal por un medio de transmisión tenemos dos alternativas:
      • Transmitirla tal y como es la señal.
      • Alterar alguna de las características de una segunda señal en función de la primera, de tal forma que permita su reconstrucción por el receptor.
    • Si el medio de transmisión fuese “perfecto” siempre adoptaríamos la primera opción: transmito sencillamente lo que quiero que el otro extremo reciba.
  • Métodos de transmisión
    • Cuando se desea transmitir una señal digital no se suele hacer directamente, sino que es preferible modificarla de alguna forma con el fin de:
      • Disminuir el ancho de banda de la señal.
      • Permitir que el emisor y el receptor mantengan el sincronismo .
    Bits por segundo Frecuencia del primer armónico Hz Número de armónicos que llegan al receptor 300 37’5 80 600 75 40 1.200 150 20 2.400 300 10 4.800 600 5 9.600 1.200 2 19.200 2.400 1 38.400 4.800 0 Los cables telefónicos tienen un ancho de banda aproximado de 3.000 Hz. Mientras menos armónicos se transmitan menos se parecerá la señal recibida a la transmitida
  • Modulación
    • La modulación significa tomar una señal y cambiarla para que transporte información.
      • La señal que deseamos transmitir se llama moduladora .
      • La señal que es cambiada para su transmisión se llama portadora .
      • La señal transmitida se llama señal modulada .
    • ¿Por qué cogemos una segunda señal y la modificamos? ¿Por qué no enviamos la señal que realmente queremos enviar? Por ejemplo, un tren de pulsos.
      • Muchas señales de entrada no pueden ser enviadas directamente por el canal, por eso se modifica una onda portadora, cuyas propiedades se adaptan mejor al medio de comunicación en cuestión.
  • Tipos de modulación
    • Se distingue diferentes tipos de modulación según la naturaleza de la señal portadora y de la señal moduladora.
    • No tiene sentido la combinación de moduladora y portadora digital.
    Moduladora Portadora Analógica Analógica Analógica Digital Digital Analógica Digital Digital
  • Tipos de modulación
    • Modulación analógica con portadora analógica.
      • Se usa cuando se desea transmitir la señal analógica a una frecuencia diferente o con un ancho de banda menor.
    • Modulación digital con portadora analógica.
      • Se usa cuando se desea transmitir una señal digital por un medio de transmisión analógico.
      • Es la más común. Por ejemplo, acceso a Internet a través de la red telefónica.
    • Modulación analógica con portadora digital.
      • Se usa cuando se desea transmitir una señal analógica a través de una red digital.
      • Por ejemplo, transmisión de voz a través de telefonía móvil digital.
      • En este caso, la señal moduladora tendrá una frecuencia y un ancho de banda menor que la señal modulada.
  • Tipos de modulación
  • Tipos de modulación con moduladora digital y portadora analógica
    • ASK . Modulación por desplazamiento en amplitud.
    • FSK . Modulación por desplazamiento en frecuencia.
    • PSK . Modulación por desplazamiento en fase.
  • Tipos de modulación con moduladora digital y portadora analógica
  • Tipos de modulación con portadora y moduladora analógicas
    • Son equivalentes a los tipos ASK, FSK y PSK sin más que considerar que la señal moduladora es analógica en este caso. Recuerda que antes la señal moduladora era digital.
      • En AM (amplitud modulada), la amplitud o altura, de una onda sinusoidal portadora se modifica para transportar el mensaje.
      • En FM (frecuencia modulada), la frecuencia, u ondulación, de la onda portadora se modifica para transportar el mensaje.
      • En PM (modulación de fase), la fase, o los puntos de inicio o fin de un ciclo determinado de la onda se modifica para transportar el mensaje.
  • Tipos de modulación con moduladora analógica y portadora digital
    • PAM . Modulación por amplitud de pulsos.
    • PDM . Modulación por duración de pulso.
      • La ventaja de esta técnica de modulación estriba en que los pulsos serán de la misma amplitud con lo que la influencia del ruido no será tan grande como en el caso anterior.
    • PPM . Modulación por posición de pulso.
      • La ventaja de este sistema es que la potencia media del sistema es mucho menor que la que requiere el sistema PDM, pero con el inconveniente de requerir un ancho de banda mayor.
    • PCM . Modulación por pulsos codificados.
  • Tipos de modulación con moduladora analógica y portadora digital
  • Tipos de modulación con moduladora analógica y portadora digital: PCM
    • En el sistema PCM cada pulso es codificado en su equivalente binario antes de su transmisión. Hay un gran número de códigos PCM para representar los niveles lógicos uno y cero
    Niveles de Tensión Muestreo 111 111 111 110 101 011 010 001
  • Transmisión en banda base vs banda ancha
    • Si la transmisión se realiza sin ningún proceso de modulación , se dice que la transmisión opera en banda base .
    • Si se lleva a cabo un proceso de modulación , se dice que la transmisión se produce en banda ancha .
  • Multiplexación
    • La multiplexación es el método que consiste en compartir un canal de transmisión entre varias comunicaciones simultaneas.
    • Existe dos tipos principales de multiplexación:
      • Multiplexación por división de tiempo (TDM) . Se asigna a cada emisor un turno de orden rotativo.
      • Multiplexación por división de frecuencia o longitud de onda (FDM) .
        • En el caso de señales eléctricas se asigna a cada emisor un rango de frecuencia.
        • En el caso de usar la luz como señal de transmisión, se asigna a cada emisor una longitud de onda.
  • Tipos de multiplexación Mutiplexación Por división de frecuencia FDM Por división de Tiempo TDM Síncrono Asíncrono
  • Multiplexación por división de frecuencia (FDM)
    • Las señales generadas por cada dispositivo emisor se modulan usando distintas frecuencias portadoras.
    • Entre los canales hay que dejar bandas de guardia para prevenir que las señales se solapen.
  • Multiplexación por división de frecuencia (FDM)
  • Multiplexación por división de tiempo (TDM)
  • Multiplexación por división de tiempo (TDM)
    • Síncrono
    • Asíncrono
  • TDM síncrono
    • Multiplexación por División del Tiempo ( síncrono ):
      • Las ranuras de tiempo se agrupan en tramas
      • Cada dispositivo tiene al menos una ranura ( nº dispositivos ≤ nº ranuras )
      • Se pueden ajustar distintas velocidades asignando varias ranuras a un mismo dispositivo
      • El proceso de ir cogiendo datos de cada dispositivo y mezclarlos se llama entrelazado.
      • Para asegurar la sincronización se utilizan bits de tramado (suele ser un bit por trama)
  • Ejemplo TDM síncrono
    • Ejercicio:
      • 4 dispositivos quieren transmitir con un TDM síncrono utilizando un bit de sincronización por trama:
        • AAAAAAA La X significa que no hay nada que transmitir
        • XXXBBBB
        • XXXXCCC
        • XXDDDDD
      • ¿Cuál es la secuencia de mensajes enviados?
      • ¿Cuántos bits se transmiten?
        • (7 tramas * 4 bytes * 8 bits) + 7 bits de sincronismo = 231
      • ¿Cuántos bits útiles se transmiten?
        • 231 – (7 bits de sincronismo + (9 espacio vacío * 8 bits)) = 152
    D C B A 1 D C B A 0 D C B A 1 D B A 0 D A 1 A 0 A 1
  • TDM asíncrono
    • Intenta evitar el derroche de bits de TDM síncrono.
    • Hay menos ranuras que dispositivos ( nº dispositivos > nº ranuras )
    • El número de ranuras se calcula estadísticamente
      • Es la media de dispositivos que transmiten a la vez
    • Si en un momento transmiten muchos dispositivos, las ranuras se van turnando.
    • Problema de la demultiplexación: ¿Cómo sabe el DEMUX a qué dispositivo pertenece cada ranura si se van turnando?
      • Se emplean bits de dirección.
      • TDM asíncrona solo es útil con ranuras de muchos bits!!!!