Unidad_11_ARQUITECTURA DE REDES Y COMPUTADORAS - MIT

Vista previa del material en texto

Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
58 
Unidad 11: Bases Teóricas para la Comunicación 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 La comunicación o transferencia de información entre dos puntos lejanos ha sido siempre una 
preocupación constante para el hombre, que continuamente investiga, desarrolla y trata de mejorar. 
 Esta situación puede remontarse hacia la década de 1830 cuando Samuel Morse establece la 
comunicación telegráfica y posteriormente en 1876 cuando Alexander Bell construye el primer teléfono. 
 Tales métodos, si bien resultaron un gran avance para las comunicaciones de esa época, presentaban el 
inconveniente de necesitar una conexión física, a través de hilos conductores, entre los puntos a comunicar, lo 
cual significaba el establecimiento de una importante estructura física y organizativa unido a un sistema poco 
eficiente. 
 Hacia 1888, el físico alemán Hertz comprueba la existencia de las ondas electromagnéticas, permitiendo 
que en 1897 Marconi pueda realizar la primera comunica-ción telegráfica sin hilos. 
 Posteriormente se descubre que las ondas descubiertas por Hertz (ondas de radio) son de la misma 
naturaleza que las ondas sonoras, luz visible y rayos infrarrojos, pertenecientes todas ellas a la familia de las 
ondas electromagnéticas. A partir de entonces las comunicaciones sufren una constante y vertiginosa evolución 
como la conocemos hasta ahora. 
 Pero todo esto en principio no es suficiente para lograr una comunicación a través de un medio no físico 
como el aire o el espacio, para ello deben conjugarse apropiadamente. El primer paso estuvo dado por la 
telefonía de Bell, al convertir la voz humana, que es la que realmente contiene información, en señales 
eléctricas. Estas señales así producidas no pueden emitirse al aire para ser transmitidas, necesitan una 
modificación o un medio que pueda transportarlas. Este es el segundo paso, dado por Hertz al descubrir las 
ondas de radio o hertzianas, que constituyen un excelente medio de transporte. Luego, relacionando ambos 
conceptos se obtiene una onda capaz de ser transmitida y que contiene información. 
Sistema de Transmisión 
 Se define como tal a un conjunto de dispositivos capaces de trasladar un mensaje en tiempo y espacio, 
desde un punto llamado fuente a otro llamado destino. 
En esquema: 
 
 
Fig. 2.1. - Sistema de transmisión 
 
Transductor: Transforma una señal de cualquier naturaleza en una señal eléctrica equivalente y viceversa. 
Transmisor: Se encarga de transformar convenientemente la señal eléctrica para enviarla por el canal de 
transmisión. Esa transformación consiste en modular, amplificar, filtrar, preenfatizar, etc. 
Canal: Es el medio por el cual la señal se transmite desde el punto fuente al punto destino. El canal puede ser: 
 Vacio o aire 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
59 
 Conductores 
 Guias de ondas 
 Coaxiles 
 Fibras ópticas 
 Laser 
 Infrarrojo, etc. 
 Es en este medio donde la señal puede sufrir la mayor cantidad de alteraciones, principalmente: 
Alteracion
Atenuacion
Contaminacion
Interferencia
Distorsion
Ruido












 
 
Atenuación: Esta alteración consiste en la pérdida de potencia de la señal a medida que avanza en el medio. La 
atenuación está presente en todos los medios y actúa en mayor o menor grado según la frecuencia, el medio y 
su forma. 
Ejemplos: 
 
MEDIO FREC. 
KHz 
ATENUA
C 
db/km 
Coaxil D 10 mm 10 1 
 100 2 
 300 4 
Coaxil D 150 mm 100.000 1,5 
Guía 106 Hz 5 
Guía helicoidal 50 
mm 
100 Ghz 1.5 
 
Distorsión: Es también una alteración de la señal que afecta a la forma de onda. Las fuentes de distorsión son 
variadas como así también las características. Así puede haber: 
Distorsión de amplitud: Cuando la relación salida/entrada de un dispositivo no es lineal. 
Distorsión armónica: Se produce en los transductores, los cuales pueden proveer a la salida, armónicas no 
presentes en la entrada. 
Distorsión de atenuación: Se da en medios de transmisión, cuando la atenuación es diferente para diferentes 
frecuencias. 
Interferencia: Es otro tipo de alteración de la señal debido a contaminación de la misma con señales externas, 
proveniente de dispositivos cercanos. La interferencia está presente aún sin señal. 
 
Ruido: Es toda señal eléctrica que se hace presente en forma aleatoria y es propio del sistema por donde 
atraviesa la señal. Son muy diversos, siendo los más comunes: 
Ruido térmico: Es producido por el movimiento aleatorio de partículas cargadas en el medio o dispositivo. 
Ruido blanco: Es una perturbación cuya densidad es constante para todo el espectro de frecuencias (por este 
aspecto se denomina blanco, por la similitud espectral con la luz blanca que contiene todos los colores con igual 
intensidad). 
 
Receptor: Inversamente similar al transmisor, se encarga de transformar la señal recibida del canal para que 
pueda ser reconocida por el transductor. Sus funciones principales son las de demodulación, amplificación, 
deénfasis, filtrado, etc. 
 
LIMITACIONES DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN 
 
ANCHO DE BANDA 
 Se denomina ancho de banda (AB), para una señal, al conjunto de frecuencias armónicas que la 
conforman. 
 Se denomina ancho de banda (AB), para un dispositivo o medio, al intervalo de frecuencias tal que en 
sus extremos no produzca una atenuación mayor al 10%. 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
60 
 En primer lugar, para que el sistema provea de respuestas confiables, el AB de la fuente de transmisión 
deberá ser mayor que el AB de la señal, para no distorsionarla. 
 En segundo lugar, para lograr un sistema eficiente, se requiere enviar gran cantidad de información, en 
tiempos breves, lo que significa que el sistema puede estar manejando varias portadoras simultáneamente y 
cada una manejando a su vez, un AB de la información correspondiente. El AB total del sistema deberá ser 
amplio. Esta es una de las principales limitaciones. 
 
RUIDO 
 Es otra de las características que limitan o disminuyen la eficiencia de un sistema de comunicación. 
Puesto que se trata de señales inherentes al sistema y completamente aleatorias, no pueden ser suprimidas, tan 
solo disminuidas. 
 
EL ANÁLISIS DE FOURIER 
 
 El proceso principal de la transmisión de información involucra señales eléctricas o electromagnéticas 
cuya principal característica es la frecuencia a la que se encuentran sometidas, es decir, a la cantidad de veces 
que dichas señales varían en la unidad de tiempo. 
 Realizar el estudio de estas señales que generalmente son de cierta complejidad, dentro de un campo 
donde la variable principal (la frecuencia f) está sometida a variaciones múltiples, puede resultar aún más 
complicado. 
 Una teoría desarrollada por el matemático francés Jean Fourier ha establecido un campo numérico en 
función de la frecuencia que simplifica y facilita el estudio de aquellas señales que sean función de la frecuencia. 
 La primera parte de la teoría de Fourier, conocida como Series de Fourier, involucra a funciones de tipo 
periódicas y permite reemplazarlas por una serie infinita de funciones senos y cosenos de diferentes frecuencias. 
 Sea una función f(t) que satisface las condiciones siguientes (denominadas condi-ciones de Dirichlet): 
 Está definida en el intervalo to < t <to+T 
 f(t) y f’(t) son seccionalmente contínuas en to < t <to+T 
 f(t) = f(t+T) es decir periódicas de periodo T. 
entonces puede obtenerse una forma equivalente de la función f(t) como una seriediscreta e infinita de la 
forma: 
f t
a
a n t b n t
con
a
T
f t n t dt
b
T
f t n t dt
n
n
n
n
T
n
T
( ) ( . cos . sen )
. ( ). cos .
. ( ). sen .
  







0
1
0
0
2
2
2
 


 
 Con el empleo de diferentes artificios matemáticos, se puede obtener distintas expresiones equivalentes 
de la serie de Fourier, las que pueden emplearse convenientemente, de acuerdo a las características y 
condiciones de la función que se trate. 
 Así por ejemplo, mediante una reducción trigonométrica a través de un triángulo rectángulo, podemos 
obtener la forma reducida de la serie de Fourier, que tiene la forma 
f t A n t
con
A a b y
a
b
n
n
n n n
n
n
( ) . sen( )
tg
 
  



  

0
2 2 1
 
 Mediante la aplicación de las fórmulas de Euler, luego de haber introducido el término a0 dentro de la 
serie, se obtiene la forma compleja de la serie de Fourier, que tiene la forma: 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
61 
f t C e
con
C
a jb
n
jn t
n
n n
( ) .




 
2
 
 A medida que el periodo T de la señal crece, el espectro discreto de frecuencias que presenta la serie se 
hace más denso: 
 
Fig. 2.2 - Variación del espectro discreto de Fourier 
 
 En el límite, cuando T 8, el espectro se transforma en una función continua, y el último par de 
ecuaciones que representaban la forma compleja de la serie de Fourier, se convierten en integrales de Fourier: 
 
 
f t k F e d F
F k f t e dt f t
con k k
j t
j t
( ) . ( ). . ( )
( ) . ( ). . ( )
.
  
  









1
1
2
1 2
1
2
  



 
luego este par de ecuaciones se conocen como par de transformadas de Fourier y permiten llevar una función 
del campo temporal al campo de la frecuencia y viceversa. 
 Son muchas las ventajas que se obtienen al transformar y trabajar las funciones en el campo de la 
frecuencia gracias a las numerosas propiedades que pueden aplicarse. Una de ellas, ampliamente relacionada 
con el tema de las comunicaciones se denomina desplazamiento en frecuencia o propiedad de modulación y nos 
dice que: 
 
 
si f t F
entonces f t e Fj t
 
  
( ) ( )
( ). ( )

 0 0
 
por lo tanto, al modular una señal con una función cosenoidal y aplicando esta propiedad, se obtiene 
     f t t F F( ). cos . ( ) . ( )    0 0 0
1
2
1
2
 
 
LA MODULACIÓN 
 
 Anteriormente se comentó la necesidad de modificar la señal básica que contiene la información en otra 
señal, completamente equivalente, capaz de ser transmitida, proceso que se ha denominado modulación. 
 Fundamentalmente, la modulación consiste en utilizar otra señal, denominada portadora, de mayor 
frecuencia pero conteniendo la misma información que la señal mensaje. 
 Podemos definir entonces a la modulación como una alteración sistemática de alguno de los parámetros 
de una señal de alta frecuencia, llamada portadora, en función del mensaje o variación de una señal de baja 
frecuencia, llamada moduladora. 
 Los principales parámetros que definen a una onda de tipo periódica son la amplitud, la frecuencia y la 
fase. La amplitud nos indica el valor que alcanza la onda en un instante determinado, la frecuencia la cantidad 
de veces que se repite en la unidad de tiempo y la fase indica el instante del periodo en que la onda comienza a 
desarrollarse. 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
62 
Fig. 2.3. - Parámetros de una onda periódica 
 
 Si bien se ha mencionado que todas las ondas a las que se han hecho referencia pertenecen a la misma 
familia, pueden diferenciarse o agruparse de acuerdo a la frecuencia. Así por ejemplo, las ondas sonoras o de 
audio rara vez superan los 20 Khz, mientras que las ondas de radio pueden alcanzar los 10 Ghz. 
 Por qué es necesario modular?. La principal causa para responder a esta pregunta sería la necesidad de 
adaptar el transmisor al medio. Por teoría electromagnética se sabe que para que una antena pueda irradiar 
eficientemente una señal, su longitud física debe ser como mínimo diez veces menor que la longitud de onda de 
la señal. Las señales mas comunes capaces de transmitir información son la voz y la música, que convertidas en 
su equivalente eléctrico generan ondas cuyas frecuencias no superan los 20 Khz. Luego su longitud de onda 
máxima sería 
   

c
f
x m s
x s
m
3 10
20 10
1500
8
3 1
/
 
siendo c = 3x108 m/s, la velocidad de la luz y f la frecuencia máxima de la transmisión. 
 Si se intentara irradiar estas ondas se debería emplear como mínimo una antena de 150 m de longitud, 
lo que resulta prácticamente imposible. 
 
TIPOS DE MODULACIÓN 
 Existen distintos procedimientos para efectuar la modulación, dependiendo las mejores prestaciones de 
cada uno de ellos del tipo o naturaleza de la señal con información, naturaleza del medio transmisor, alcance 
requerido, calidad de la señal, potencia de transmisión, ancho de banda, etc. 
 En general pueden clasificarse en dos grandes grupos: 
 Modulación analógica: algún parámetro de la señal portadora se modifica en forma proporcional a la 
información. Dentro de este grupo pueden distinguirse: 
 Modulación analógica continua: Es más apropiada para la transmisión de información proveniente de 
señales continuas como la voz o la música. Estas pueden ser: 
- Modulación de amplitud (AM) 
- Modulación angular 
Modulación de frecuencia (FM) 
Modulación de fase (PM) 
 Modulación analógica por pulsos: Es un proceso discontinuo, ya que la portadora consiste en un tren de 
pulsos a intervalos regulares. Luego el proceso de modulación se realiza modificando en forma 
proporcional a la información alguno de los parámetros de esos pulsos. Así se obtiene: 
- Modulación por amplitud de pulsos (APM) 
- Modulación por posición de pulsos (PPM) 
- Modulación por ancho de pulso (WPM) 
 Modulación digital: También denominada modulación por pulsos codificados (CPM), consiste en discretizar la 
información y representarla mediante un código que será transmitido. 
 
MODULACIÓN DE AMPLITUD 
 Este procedimiento consiste básica-mente en modificar la amplitud de una señal de alta frecuencia, la 
portadora, al ritmo de variación de otra señal de baja frecuencia que será la que contiene la información. 
 Matemáticamente puede expresarse de la siguiente forma. Sea una señal portadora de la forma 
ep(t) = A . cos (p.t) 
p = frecuencia de la portadora 
y sea es(t) la señal que contiene la información o señal moduladora. Modificamos la amplitud de la portadora 
haciendo 
Ep(t) = A + es(t) 
obteniéndose una nueva expresión para la amplitud de la portadora, ahora en función del tiempo. Luego la señal 
modulada será 
eAM(t) = Ep(t) . cos (p.t) 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
63 
eAM(t) = [A + es(t)] . cos (p.t) 
eAM(t) = A . cos (p.t)+ es(t) . cos (p.t) 
 
de donde pueden distinguirse dos elementos importantes 
 A . cos (p.t)  señal portadora 
 es(t) . cos (p.t)  bandas laterales 
 Vemos que luego de la modulación se ha obtenido una señal compleja formada por la portadora inicial y 
sus bandas laterales. El proceso se puede observar en la figura siguiente: 
 
Fig. 2.4. - Proceso de modulación en amplitud 
 
 A través del análisis de Fourier, el mismo estudio puede realizarse en forma más simple en el campo de 
la frecuencia. Aplicando la transformada de Fourier a la señal modulada se tiene 
{epm(t)} = . A . [(p)+ (p)] + 
 ½ . [Es(p) + Es(p)] 
 
 Considerando la amplitud de la señal modulada anterior 
Ep(t) = A + es(t) 
Ep(t) = A + Es.cos(s.t) 
siendo A la amplitud de la portadora sin modular y Es es la amplitud de la señal con información. Luego 
Ep(t) = A.[1 + 
E
A
s .cos(s.t)] 
donde al cociente Es/Ep = m, se lo denomina índice de modulación y presenta las siguientes características 
si m = 0  no hay modulación o sea no hay información. 
si 0  m  1  modulación normal 
si m = 1  modulación al 100% 
si m  1  sobremodulación. El proceso de rescate de es(t) es más complejo y se pierde parte de la 
información. 
 
 
MODULACIÓN ANGULAR 
 Cuando se modula en AM la información va contenida en la amplitud de la portadora, pero también 
existe la posibilidad que la portadora lleve información en las variaciones de frecuencia o de fase, procesos que 
constituyen la modulación angular. 
 
MODULACIÓN EN FRECUENCIA 
 Sea una señal portadora 
ep(t) = A . cos(p.t) = A . cos (t) 
donde (t) = p.t 
es el ángulo de la señal que depende del tiempo. Se define como frecuencia instantánea 
 i
d t
dt

( )
 
 Considérese que la frecuencia de la señal portadora se hace variar directa y linealmente con la señal 
mensaje: 
i = p + kF . es(t) 
donde p es la frecuencia de la portadora 
kF constante de adaptación 
luego el ángulo de la señal modulada será 
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
64 


( ) . [ . ( )].
( ) . . ( ).
t dt k e t dt
t t k e t dt
i p F s
p F s
  
  


 
 0
 
considerando nulo el defasaje 0 y reemplazando en la ecuación de la portadora, obtenemos la expresión de la 
señal mensaje modulada en frecuencia: 
eFM(t) = A . cos(p F st k e t dt. . ( ).  ) 
donde se observa que la amplitud de la señal portadora se mantiene constante y la frecuencia se modifica al 
ritmo de la señal moduladora. 
 El proceso se ilustra gráficamente en la figura siguiente: 
 
Fig. 2.7 - Modulación FM 
 
 Haciendo transformaciones algebraicas a la señal modulada, y considerado que la constante kF es 
pequeña, se obtiene una expresión de la forma 
e t A t A k e t dt tFM p F s p( ) . cos . . . [ ( ). ]. sen .    donde se reconoce el primer término como portadora y al 
segundo como banda lateral. 
 
MODULACIÓN EN FASE 
 Sea una señal mensaje es(t) y una señal portadora 
ep(t) = A . cos(p.t) = A . cos (t) 
donde (t) = p.t 
es el ángulo de la señal que depende del tiempo. 
 Consideremos que se hace variar el ángulo de la portadora directa y linealmente con la señal mensaje: 
(t) =  p.t + k P. es(t) 
donde p es la frecuencia de la portadora 
kP constante de adaptación 
luego, reemplazando en la ecuación de la portadora, obtenemos una señal modulada en fase, que tiene la 
forma: 
e t A t k e tPM p P s( ) . cos( . . ( ))  
de donde se reconoce la frecuencia instantánea i como la derivada del ángulo de la función coseno respecto del 
tiempo: 
 i p P
sd t
dt
k
de t
dt
  
( )
.
( )
 
que muestra que la frecuencia instantánea varía linealmente con la primera derivada de la señal mensaje. 
Obsérvese que las señales moduladas en fase y en frecuencia presentan características similares, de tal modo 
que derivando la señal mensaje y modulándola en frecuencia se obtiene una modulación en fase. 
 El proceso gráfico de la modulación en fase se muestra en la figura siguiente: 
 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
65 
 
Fig. 2.10 - Proceso de modulación en fase 
 
MODULACIÓN ANALÓGICA POR PULSOS 
 Cuando una señal con información no presenta componentes de frecuencias considerables mayores que 
fs, de acuerdo con el Teorema del Muestreo, puede representarse aceptablemente mediante pulsos emitidos por 
lo menos al doble de la frecuencia máxima de la señal mensaje, es decir: 
fm  2.fs 
donde fm = frecuencia de muestreo 
fs = frecuencia máxima del mensaje 
 La diferente conformación o modificación de esos pulsos, tal como su amplitud, posición relativa o 
duración, dá lugar a distintos métodos de modulación de señales analógicas mediante pulsos. Debe notarse que 
estos métodos pueden aplicarse directamente a señales analógicas sin necesidad de codificarlas previamente. 
 Bajo condiciones ideales, el tren de pulsos a modular debería ser de funciones delta, pero en la práctica, 
como esa función no existe se las reemplaza por pulsos rectangulares de muy corta duración. 
 
MODULACIÓN POR AMPLITUD DE PULSOS 
 Este método, identificado tambien como MAP (por sus siglas en español) o APM (por sus siglas en 
inglés), consiste en transmitir pulsos cuya amplitud varíe en forma proporcional a la correspondiente amplitud de 
la señal mensaje y cuya frecuencia debe cumplir con las condiciones del Teorema del Muestreo: 
fm  2.fs 
 El gráfico siguiente ilustra el proceso MAP de una señal mensaje es(t) modulada mediante un tren de 
pulsos r(t): 
 
Fig. 2.11 - Modulación por amplitud de pulsos 
 
 Pese a que la modulación se realiza a una frecuencia mayor que la de la señal mensaje, en general no se 
obtienen señales capaces de ser irradiadas directamente, por lo tanto la señales MAP resultan aptas solo para 
ser transmitidas por medios materiales como fibras ópticas o hilos conductores. Para que estas señales puedan 
ser transmitidas por antena, sus espectros de frecuencia deben trasladarse hacia frecuencias aún mayores, es 
decir deben ser moduladas por métodos AM, FM o PM. 
 Un sistema transmisor - receptor de estas características se muestra en la figura siguiente: 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
66 
 
Fig. 2.12 -Combinación de sistemas de modulación 
 
 Según como sea modulada la señal MAP, el proceso completo se conoce como MAP/AM, MAP/FM o 
MAP/PM. 
 
MODULACIÓN POR DURACIÓN DE PULSOS 
 
 Este método, identificado tambien como MDP (por sus siglas en español) o WPM (por sus siglas en 
inglés), consiste en transmitir pulsos de amplitud constante estando contenida la información de la señal 
mensaje en el ancho o duración de los pulsos que variarán en forma proporcional a la correspondiente amplitud 
de la señal mensaje y cuya frecuencia debe cumplir con las condiciones del Teorema del Muestreo: 
 La figura siguiente muestra el proceso de modulación MDP: 
 
Fig. 2.13 - Modulación por duración de pulsos 
 
MODULACIÓN POR POSICIÓN DE PULSOS 
Este es otro método de modulación analógica por pulsos, donde la información va contenida en un 
desplazamiento proporcional que se realiza al pulso, respecto de su posición original, en cada instante de 
muestreo 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
67 
 
Fig. 2.14 - Modulación por posición de pulsos 
 
CAPACIDAD DE CANAL 
 
 Se dijo que el canal de transmisión, es el medio, tangible o no, por el que la señal viaja desde un punto 
origen al punto destino. 
 Por otra parte, al ser un elemento externo del sistema de comunicación, inmerso en un ambiente 
natural, se ve sometido a limitaciones propias en cuanto a la cantidad y/o velocidad de la información que 
conduce. 
 Este concepto se denomina capacidad de canal y puede definirse como: 
a) La máxima cantidad de información que puede transmitirse en la unidad de tiempo. 
b) La máxima velocidad con que el sistema puede transmitir información segura desde la fuente al destino. 
 De lo expresado anteriormente pueden inferirse las principales características que debe reunir un canal 
de transmisión para ser eficiente: 
 Transmitir con el mínimo de errores (relación S/N). 
 Transmitir lo más rápido posible(A.B.) 
 Transmitir la mayor cantidad posible de información (multiplexado). 
 
ERRORES 
 Por ser el canal de transmisión el elemento más expuesto del sistema, es el más susceptible a producir 
contaminación de la información. Una de las principales y más críticas causas la constituye el ruido. Por un lado 
porque es propio y característico, en mayor o menor grado, de todos los medios de transmisión; y por otro lado 
porque se trata de alteraciones impredecibles que afectan a la señal, por lo tanto no pueden ser eliminadas. 
 Una manera de minimizar el efecto perjudicial que causa el ruido es incrementar la potencia de la señal 
que se transmite. De esta forma, cualquier impureza que se adicione a la señal a causa del ruido, tiende a pasar 
desapercibida frente a una mayor magnitud de la misma señal. 
 Esto constituye un parámetro muy importante en el ámbito de la transmisión de información conocida 
como relación señal-ruido (S/N). 
 
VELOCIDAD 
 Incrementar la velocidad de transmisión significa comprimir las señales en el tiempo. Como consecuencia 
de ello se produce un aumento en la frecuencia de las componentes. Este aumento está limitado por las 
características intrínsecas del canal. 
 Cualquier medio físico de transmisión produce una atenuación de las componentes de una señal que 
puede considerarse constante y despreciable en un rango que va desde cero hasta una frecuencia fc denominada 
frecuencia de corte. A partir de este valor, las diferentes componentes de la señal sufren atenuaciones no 
constantes que ocasionarán una señal distorsionada, motivo por el cual deben ser eliminadas. 
 Entonces, el intervalo comprendido entre 0 y fc se denomina ancho de banda (A.B.) del canal y es la 
parte adecuada por donde debe conducirse a la señal. En la práctica, el A.B. se considera al intervalo donde la 
señal no se atenúa más del 10%. 
 En 1924, Nyquist comprendió la existencia de una limitación para la transmisión y la expresó en una 
ecuación que establece la máxima velocidad de transmisión a través de un canal ideal (sin ruido) con un A.B. 
finito: 
Vmáx = 2.AB.log2n [bps] 
con n = cantidad de niveles discretos 
 A través de esta ecuación puede determinarse por ejemplo que para transmitir señales binarias (2 
niveles) por un canal con un A.B. de 3 Khz, no podrían excederse los 6000 bps (bits por segundo). 
 Una ampliación de este estudio fue desarrollada por Claude Shanon en 1948 al considerar un canal real 
(sujeto a ruido), donde estableció que la máxima velocidad de transmisión es: 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
68 
Vmáx = AB.log2(1+S/N) [bps] 
con S/N = relación señal-ruido 
 Esta ecuación nos indica que un mismo valor de velocidad puede obtenerse canjeando entre los valores 
de A.B. y la relación S/N, independientemente de la cantidad de niveles utilizados para la información. 
Considerando por ejemplo una canal de 3 Khz, donde la relación señal ruido es de 30 db (potencia de la señal 
aproximadamente 1000 veces mayor que la del ruido), se obtendría una velocidad máxima de transmisión de 
30.000 bps. 
 
MULTIPLEXADO 
 El multiplexado, también conocido como multicanalización, es un procedimiento que permite aprovechar 
al máximo la capacidad de transmisión de un canal, posibilitando el envío de varios mensajes simultáneos, de tal 
modo que puedan ser recobrados individualmente en el extremo receptor. 
 Básicamente existen dos técnicas bien diferenciadas para este procedimiento, con sus respectivas 
ventajas e inconvenientes y con campos de aplicación bien definidos: 
 Multiplexado por división de frecuencia. 
 Multiplexado por división de tiempo. 
 
MULTIPLEXADO POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA 
 La técnica FDM (Frecuency Division Multiplex) es de tipo analógica y fue la primera en desarrollarse (a 
principio de los años 60) teniendo como principal campo de aplicación la telefonía y la radio. 
 Las características fundamentales de esta técnica puede resumirse en los siguientes pasos: 
 Se divide el ancho de banda en canales paralelos o subcanales. 
 El A.B. de cada subcanal es directamente proporcional a la velocidad. 
 
Fig. 2.15 - Multiplexado por división de frecuencia 
 
 Para evitar la interferencia entre subcanales se establecen bandas de guarda. 
 La capacidad del canal está limitada por su ancho de banda. 
 El proceso consiste en ubicar el espectro de cada mensaje en el intervalo definido para cada canal y 
transmitir todo el conjunto simultáneamente. En el extremo receptor se separan cada uno de los canales por 
medio de filtros de banda permitiendo la recuperación de cada mensaje. 
 Las ventajas de este sistema es el bajo costo de los equipos, la posibilidad de conectarse en cascada, 
poder realizar un enlace full-duplex sobre dos hilos y llevar el modem incorporado. Por otra parte se tiene el 
inconveniente de su baja eficiencia, permitir un número limitado de canales con una limitada velocidad de 
transmisión por canal. 
 
MULTIPLEXADO POR DIVISIÓN DE TIEMPO 
 La técnica TDM (Time Division Multiplex) es un procedimiento que va desplazando rápidamente al 
anterior pues básicamente emplea una tecnología digital. Por lo tanto cabe pensar que es una técnica adecuada 
para ser utilizada en la comunicación entre computadoras y terminales quienes envían datos de tipo binario. 
 Sus características básicas son: 
 División del tiempo en intervalos. 
 Muestreo de las líneas. 
 Tiempos de guarda para evitar interferencias. 
 Necesidad del empleo de módems. 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
69 
 
Fig. 2.16 - Multiplexado por división de tiempo 
 
 El proceso consiste básicamente en enviar sucesivamente una porción de cada mensaje que el receptor 
sabrá reconocer para reconstituir posteriormente. 
 La ventaja de este sistema es que todos los canales pueden ubicarse en el mismo espectro de 
frecuencia, por lo tanto transmitirse a la misma velocidad. Por la misma razón, considerando que no hay mezcla 
de señales, todo el A.B. del canal puede disponerse para cada mensaje. Son sistemas de costo medio o alto, 
dependiendo del protocolo empleado para la transmisión. 
 
MULTIPLEXADO ESTADÍSTICO 
 La técnica del STDM (Stadistic Time Division Multiplex) es un caso particular de TDM. Consiste en la 
asignación inteligente de los tiempos asignados para cada canal, dependiendo del tráfico de información que 
presente. 
 La principal ventaja derivada del uso de multiplexores estadísticos radica en el hecho de poder realizar 
una óptima utilización del enlace, ya que la asignación de tiempos para cada canal no es fija, sino que se hace 
en función de su actividad. 
 Por ser sistemas inteligentes, controlados por algún microprocesador, presentan una mayor eficiencia 
cuanto mayor sea el número de líneas que atienda pues permite una distribución mas apropiada de los tiempos 
de comunicación. Por esta misma razón son también fuertemente dependientes del protocolo utilizado. Los más 
utilizados, fundamentalmente por su reducido costo, son aquellos que manejan líneas asincrónicas, aunque el 
canal de enlace entre ellos casi siempre es sincrónico. Un caso particular de estos multiplexores es el 
denominado Multi-Pad para X25. 
 
 Arquitectura de Redes de Computadores Pablo Jara Werchau 
70 
Unidad 12: Medios de Comunicación digital 
 
Conductores Metálicos 
 
Introducción 
 
Características Físicas de los cables: es importante conocer aquellas características constructivas de los cables de 
cobre,ya que las mismas influyen en forma drástica en la forma de dimensionar los sistemas de comunicaciones 
que utilizan este medio. 
 Dentro de las múltiples características de los cables metálicos hallamos dos que son particularmente 
importantes para esto: 
 
 1 – Impedancia Característica: 
 
 Es un parámetro importante tanto desde el punto de vista de la frecuencia como desde el punto de vista 
de la adaptación de potencias entre circuitos. Visto desde el ángulo de la transmisión de la información es claro 
que tanto menor sea la impedancia característica tanto menor será la atenuación del circuito y menores las 
desviaciones de frecuencia producidas por efectos capacitivos e inductivos. En general, la impedancia 
característica es un parámetro definido para cada tipo de cable, pero en caso de no contar con la información 
adecuada podemos usar una sencilla forma de hallarla en base a algunos datos constructivos del cable. Es 
importante saber que la impedancia característica es función de la frecuencia de la señal que transporta el medio 
y por ello, el valor indicado por el fabricante solo tiene utilidad en un rango de frecuencia determinado llamado 
Ancho de Banda del medio. 
 
 2 – Atenuación: 
 
 Uno de los parámetros que define las características de un cable (de cierta longitud) es su resistencia 
distribuida r0 que se mide en ohmios por metro y que según las leyes eléctricas básicas produce una caída de 
tensión proporcional a la misma. Este fenómeno llamado atenuación depende mayormente de este parámetro y 
se ve como una disminución de la potencia de la señal a medida que esta avanza por el cable (o cualquier otro 
medio). 
 
 Límite teórico en la velocidad de transmisión de un medio 
 
 Como sabemos, la velocidad de transmisión a través de cualquier medio está dada por 
 
 C = AB. log2 (1 + S/N) 
 
Donde AB es el Ancho de Banda del medio en la zona de comportamiento lineal y S/N es la relación Señal Ruido 
imperante en el medio. Concluimos entonces que si consideramos a la relación S/N como una constante 
(afirmación muy cierta en la mayoría de los casos), la velocidad máxima de transmisión teórica en un medio es 
directamente proporcional al Ancho de banda del mismo. 
 Haciendo los cálculos obtenemos que para un par trenzado cat 5, este límite ronda entre los 400 y 450 
Mbps. 
 
Tipos de Cable 
 
1. Cable UTP 
Se forma por cuatro pares de alambres de cobre que se encuentran aislados por una cubierta 
plástica y torcidos, cada alambre con su par y los cuatro pares entre si. Los cuatro pares se 
encuentran cubiertos por una cubierta aislante y protectora exterior llamada JACKET. 
 
Florencia
Resaltado
Florencia
Resaltado