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Repaso UNIDAD 5 Canales de Comunicaciones UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Repaso Codificador de la FUENTE Codificador de la CANAL FUENTE discreta CANAL Decodificador de la FUENTE Destino Decodificador de la CANAL ruido UNIDAD 5 Canales de Comunicaciones UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES bit/simb bps digitos/simb simb P(x) I(x)[bit] H(x) C2 x 0 0,20 2,32 → 0 0 0 x 1 0,01 6,64 → 0 1 0 1 1 1 x 2 0,40 1,32 → 1 x 3 0,04 4,64 → 0 1 0 1 0 x 4 0,10 3,32 → 0 1 1 x 5 0,02 5,64 → 0 1 0 1 1 0 x 6 0,07 3,83 → 0 1 0 0 x 7 0,16 2,64 → 0 0 1 2,38 bit/simb C2(x) ❑La transmisión analógica y digital ❑Transmisión de Datos: Códigos de Línea, Definiciones básicas, Bits y Símbolos ❑Tasa de Bits y Tasa de Símbolos ❑Medida de la Velocidad de Transmisión ❑Ancho de Banda: Real vs Efectivo ❑Ancho de Banda Digital. ❑Tipo de Transmisión de Datos: Serie y Paralelo. ❑Transmisión Asincrónica y Sincrónica. ❑Operación Simplex (SDX), Semi-Dúplex (HDX) y Dúplex completo (FDX). ❑Códigos de Línea – Banda Base. ❑Esquemas de Codificación de Línea - Banda Base. ❑NRZ, RZ, Manchester, AMI, B8ZS, HDB3. ❑Espectros de Banda Base ❑Adaptación de la señal digital al medio físico. GUIA UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES La transmisión analógica y digital UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES En las redes de ordenadores, los datos a intercambiar siempre están disponibles en forma de datos digitales. No obstante, para su transmisión podemos optar por la utilización de señales digitales o analógicas. La elección no será, casi nunca, una decisión del usuario, sino que vendrá determinada por el medio de transmisión a emplear. No todos los medios de transmisión permiten señales analógicas ni todos permiten señales digitales. Como la naturaleza de nuestros datos será siempre digital, es necesario un proceso previo que adecue estos datos a la señal a transmitir. señales analógicas señales digitales La transmisión analógica y digital UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Hay dos formas de Transmisión: 1. Información digital y transmisión de señal digital ➢ Para obtener la secuencia que compone la señal digital a partir de los datos digitales se efectúa un proceso denominado codificación. ➢ Existen multitud de métodos de codificación. ➢ Se conocen como Transmisión Banda Base, Codificación de Línea o Transmisión Banda Angosta 2. Información digital y transmisión de señal analógica ➢ Al proceso por el cual obtenemos una señal analógica a partir de unos datos digitales se le denomina modulación. ➢ Esta señal la transmitimos y el receptor debe realizar el proceso contrario, denominado demodulación para recuperar la información. ➢ El módem es el encargado de realizar dicho proceso. La comunicación de datos es el movimiento de información “Codificada” de un punto a otro por medio de sistemas eléctricos, electromagnéticos, ópticos, etc. Los códigos de comunicación de datos son secuencias de bits prescritas, usadas para codificar caracteres y símbolos UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES “es normal pensar en una señal digital como en algo que es como una hilera de pulsos rectangulares de amplitudes discretas (señales digitales)” Transmisión de Datos: Códigos de Línea 1. Información digital y transmisión de señal digital : Códigos de Línea señal digital UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Transmisión de Datos: Códigos de Línea Se entiende por Codificación y Decodificación de línea: la representación de datos digitales utilizando señales digitales La conversión involucra tres técnicas: ❑ Codificación de Línea (siempre necesaria) ▪ Proceso de convertir datos digitales en señales digitales: Los datos en forma de texto, números, imágenes, audio, videos, etc. se almacenan en la memoria de un nodo o servidor en una secuencia de bits ( 0 o 1). Estos números binarios deben convertirse a señales digitales, es decir a niveles de voltaje, corriente (u otro tipo de símbolos) para su transmisión por la línea. ▪ Convierte una secuencia de bits codificándolos a una señal digital ❑ Codificación en Bloques ❑ Aleatorización (scrambling) Transmisión de Datos: Definiciones básicas UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES ➢ Bit: Un bit es un dígito binario. Como tal, puede tener 2 valores posibles, 1 y 0. Como los circuitos de una computadora pueden asumir 2 estados, los bits se utilizan para representar el estado de los circuitos. Y siendo uno de estos circuitos la unidad mínima de almacenamiento que posee una computadora, el bit será la mínima unidad de representación. ➢ Byte: numero de bits utilizados para representar un carácter en un sistema de codificación dado (8 bits) ➢ Palabra: numero de caracteres (bytes) fijos que un computador trata como una unidad cuando los transfiere o los somete a distintos procesos. ➢ Bloque: conjunto formado por algunas decenas de bits que recibe un tratamiento único a los efectos de la transferencia de datos y es considerado como una sola unidad. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES ➢ Bit: En las comunicaciones de datos, el objetivo es enviar bits de datos. Un bit es la entidad más pequeña que puede representar un elemento de información. ➢ Símbolo: En comunicaciones de datos digitales, los bits son transportados por símbolos (variaciones de voltaje). Un símbolo es la unidad más corta (en cuanto a tiempo) de una señal digital. En otras palabras, los bits son transportados y los símbolos son los portadores Transmisión de Datos: Bits y Símbolos Elemento de señal frente a elemento de datos: ❑Elemento de datos: ▪Es la unidad más pequeña que representa un elemento de información (bit). ▪Es lo que se necesita enviar. ▪Son transportados. ❑Elemento de señal: ▪Transporta elementos de datos (símbolo) ▪Es lo que se envía. ▪Son los portadores. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tasa de Bits y Tasa de Símbolos ❑ Tasa de Bit: Es el numero de bits enviados en 1 segundo, su unidad bps. Se lo conoce también como tasa de datos, velocidad de transmisión. ❑ Tasa de Símbolo: Es el numero de símbolos enviados en 1 segundo, su unidad es el Baud. Se lo denomina también como tasa de señal, tasa de pulso, tasa de modulación, o tasa de Baud. “Un objetivo en la comunicación de datos es incrementar la tasa de bits, al mismo tiempo que se reduce la tasa de símbolos”. ➢ Si se incrementa la tasa de bits, se incrementa la velocidad de transmisión. ➢ Si se reduce la tasa de símbolos, se reducen los requisitos de ancho de banda (B) R: tasa de datos (bps) r: tasa de señal (Baud) N: numero de niveles de la señal n: numero de bits por elemento de señal (bits/baudio) 𝑛 = 𝑙𝑜𝑔2𝑁 UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tasa de Bits y Tasa de Símbolos N = 2 elementos de señal (p. ej. 2 niveles eléctricos) n = 1 bit por elemento de señal (1 bit/baudio) N = 4 elementos de señal (p. ej. 4 niveles eléctricos) n = 2 bit por elemento de señal (2 bit/baudio) 𝑛 = 𝑙𝑜𝑔2𝑁 UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tasa de Bits y Tasa de Símbolos n = 1 bit por elemento de señal (1 bit/baudio) n = 1 bit por 2 elemento de señal (1/2 bit/baudio) n = 2 bit por elemento de señal (2 bit/baudio) n = 4 bit por 3 elemento de señal (4/3 bit/baudio) 𝑛 = 𝑙𝑜𝑔2𝑁 UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tasa de Bits y Tasa de Símbolos Supongamos un canal de r= 1200 baudios (1200 símbolos transmitidos por segundo) ¿Cuál es la velocidad de transmisión(en bps) para N= 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128 elementos de señal distintos? Nº de elementos de señal (N) Nº de bits por elemento de señal (n) Capacidad en Baudios (r) Velocidad de transmisión R=r.n 2 1 1200 Baud 1200 bps 4 2 1200 Baud 2400 bps 8 3 1200 Baud 3600 bps 16 4 1200 Baud 4800 bps 32 5 1200 Baud 6000 bps 64 6 1200 Baud 7200 bps 128 7 1200 Baud 8400 bps BAUDIO: es el número de cambios altos/bajos que se hacen en la línea de transmisión por segundo. El baudio describe la cantidad de veces que la línea de transmisión cambia de estado por segundo. Cada cambio de estado conforma la transmisión de una serie de bits. 𝑛 = 𝑙𝑜𝑔2𝑁 UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Medida de la Velocidad de Transmisión Velocidad de transferencia de datos: Numero medio de bits por unidad de tiempo que se transmiten entre equipos correspondientes a un sistema de transmisión de datos Velocidad efectiva de transferencia de datos ( ó Throughput ): Número medio de bits por unidad de tiempo que se transmiten entre los equipos de un sistema de transmisión de datos, y que el receptor acepte como válidos. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES ❑Es Finito ❑Puede ahorrar dinero ❑Es una medición clave del diseño y desempeño de una red de datos o de un sistema de comunicación ❑Es fundamental para entender el funcionamiento de Internet ❑Su demanda aumenta constantemente Ancho de Banda: Importancia del ancho de banda UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Ancho de Banda (B): Real vs Efectivo UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Una señal digital que transporta información NO ES PERIODICA, por lo tanto su B es continuo con un rango infinito. Sin embargo, las señales digitales que se encuentran en los sistemas de comunicaciones tiene un B finito. O sea el B es teóricamente infinito, pero muchos de sus componente tiene una amplitud tan pequeña que pueden ser descartados. El B efectivo es finito y debería poseer la mayoría de la energía de la señal digital para poder ser detectada. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Para señales analógicas, el ancho de banda es la anchura, medida en HERZ, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. También son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango Ancho de Banda (B): Real vs Efectivo Es el Rango de frecuencia que deja pasar un canal satisfactoriamente. Se expresa en Hz. B = Δf = f2 – f1 UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Ancho de Banda (B): Espectro de voz KHz UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Es común denominar ancho de banda digital a la cantidad de datos que se pueden transmitir en una unidad de tiempo. Por ejemplo, una línea ADSL de 256 kbps puede, teóricamente, enviar 256000 bits por segundo. Esto es en realidad la tasa de transferencia máxima permitida por el sistema, que depende del ancho de banda B, de la SNR y de la codificación de canal. Ancho de Banda Digital Accesos típicos y anchos de banda relacionados: ➢ Modem 56Kbps ➢ ADSL 64 Kbps a 2Mbps ➢ Fast Ethernet 100Mbps ➢ Giga Ethernet 1Gbps UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Paralelo - Serie Los bits que componen un byte o carácter se transmiten en un solo ciclo de reloj. En general se usa n hilos para enviar n bits simultaneamente a cada pulso de reloj. Características principales ❑ La transferencia interna de datos se hace de este modo. ❑ Cada conjunto de bits es separado por un espacio de tiempo. ❑ Este tipo de transmisión puede hacer uso de la línea de dos formas distintas: ▪ Usar n líneas (una por bit). ▪ Usar una línea usando Multiplexación. ❑ Se usa para transmisión de altas velocidades Ventaja: Velocidad de transferencia superior en un factor n a la transmisión serie. Desventaja: Coste elevado, limitando su uso a distancias cortas Tipo de Transmisión de Datos: Paralelo UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Los bits que componen cada carácter se transmiten en “n” ciclos de 1 bit cada uno Características principales ❑ Se envía un bit después de otro, hasta completar un carácter. ❑ Se usa un solo hilo. ❑ Se utiliza en las comunicaciones de datos. ❑ Se usa el proceso de Deserialización Ventaja: Reducción de costes en un factor n y usado para mayores distancias. Desventaja: Reducción de la velocidad de TX en un factor n. Tipo de Transmisión de Datos: Serie UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Para interpretar correctamente las señales recibidas, los intervalos de bits del receptor deben corresponder exactamente con los del transmisor. Si el reloj de receptores más rápido o más lento, los intervalos no coincidirán y el receptor podría malinterpretar las señales. Una señal digital con auto-sincronización incluye información sobre el tiempo en los datos transmitidos. Esto se consigue con transiciones en la señal que alerten al receptor del comienzo, de la mitad o del fin de un pulso. Si el reloj de receptor no está sincronizado, estas transiciones pueden reiniciar el reloj Tipo de Transmisión de Datos: Concepto de Sincronismo UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Concepto de Sincronismo: “Que tanto la fuente como el receptor de datos, tengan una base de tiempo común para poder reconocer de forma inequívoca la transmisión de un 1 y de un 0”. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Ejemplo 1: En una transmisión digital, el reloj del receptor es un 0,1 % más rápido que el reloj del emisor. ¿Cuántos bits extra por segundo recibe el receptor si la tasa de datos es de 1Kbps? ¿Cuántos, si la tasa de datos es de1Mbps? Tipo de Transmisión de Datos: Ejemplo de Sincronismo Solución A 1Kbps, el receptor recibe 1001bps en lugar de 1000bps: 1 bps extra Reloj Receptor Reloj Emisor Solución A 1Mbps, el receptor recibe 1.001.000 bps en lugar de 1.000.000bps: 1000 bps extra UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Serie - Asincrónica En la transmisión Asincrónica, los datos se envían byte a byte (o carácter a carácter) a intervalos variables de tiempo. La sincronización se consigue marcando cada byte que se envía con un bit de arranque (start bit), y un bit de parada (stop bit). Hay métodos en los que se utiliza un bit y medio o dos como bits de parada en vez de uno sólo. La función del bit de arranque es el de avisar al receptor de que llegan datos y hacer que se ponga en marcha la lectura de los siguientes 8 bits (en el caso de que se utilice, por ejemplo, 7 bits para datos y sólo 1 bit de parada). La función del bit de parada es, precisamente, restaurar el estado de reposo para asegurar un cambio de estado que identifique los bits de arranque de los siguientes caracteres. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Serie - Asincrónica Transmisión Asincrónica de la letra F en ASCII Carácter F Idle State Mark Start BitParity Bit Idle State Mark Stop Bit 0 1 1 0 0 0 10 UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Serie - Asincrónica 1) La línea de comunicación está siempre en estado de tensión máxima (equivale a un 1) 2) El bit de arranque activa el mecanismo de muestreo para saber a partir de donde empiezael carácter transmitido. Este bit corresponde a una señal de tensión mínima, lo cual cambia el estado de la línea. 3) Se transmiten los bits de datos, y se almacenan en una memoria intermedia para ser procesados. 4) El bit de parada se encarga siempre de volver a colocar la señal de la línea al nivel máximo 1 2 3 4 UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Serie - Sincrónica UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Serie - Sincrónica Se envían un bit detrás de otro, sin bit de inicio/parada o intervalos. La agrupación de los bits es responsabilidad del receptor. Aquí la temporización se vuelve muy importante, ya que la exactitud de la información depende de cómo lleve la cuenta de bits el receptor. La sincronización a nivel de byte se lleva acabo en el nivel de enlace de datos. Recomendado para comunicaciones de alta velocidad.. ➢ El bloque o trama de datos completo se transmite como un flujo de bits continuo, sin ningún retardo entre cada elemento de ocho bits. ➢ Entre tramas sucesivas se utilizan caracteres o bytes de sincronismo y caracteres de inicio y fin de trama ➢ Se usa cuando se transmiten bloques grandes de datos con tasa de bits altas. ➢ El byte sync utilizado en ASCII es el 10010110 Tipo de Transmisión de Datos: Serie - Sincrónica UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Serie - Sincrónica UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Alternativas de la comunicación Sincrónica ❑ Transmisión orientada al CARÁCTER ▪ El bloque es tratado como una secuencia de caracteres, y toda la información de control se realiza haciendo uso de caracteres especiales de control. ❑ Transmisión orientada al BIT ▪ El bloque no contiene subunidades de información, sino que es manejado como una unidad de secuencia de bits. ▪ Los mecanismos de control se realizan mediante solo parones de bits. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Sincrónica orientada al carácter ➢ En un campo de encabezado se especifica el número de caracteres en la trama. ➢ La capa de enlace de destino ve la cuenta de caracteres, sabe cuántos siguen y, por tanto, donde está el final de la trama. ➢ Está fuertemente atada a caracteres de 8 bits y al código ASCII o EBCDIC. ➢ En este tipo de protocolos todos los controles están dirigidos a garantizar la calidad de los caracteres en la comunicación, entre este tipo de protocolos se encuentra el de Comunicaciones Síncronas Binarias (BSC) desarrollado por IBM. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Sincrónica orientada al bit ➢ Los protocolos orientados a bit son la base para la mayor parte de los protocolos de enlace que se utilizan en la actualidad. ➢ Son totalmente independientes (transparentes) del código utilizado. ➢ Codifican el control de las comunicaciones por la posición y el valor de los distintos bits que componen los campos de la trama. ➢ Su eficiencia es mayor que la de los protocolos orientados a carácter y, por supuesto, son absolutamente transparentes. ➢ Aunque pueden utilizar diversos tipos de trama, siempre se reducen a un número muy limitado y nunca dependen de la información de usuario contenida, como ocurría en el caso de los protocolos orientados a carácter UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Sincrónica orientada al bit • Bandera: Se utilizan al principio y al final del paquete para sincronizar el sistema, se envían aún cuando la línea este en reposo, está formada por 8 bits (01111110). • Campo de Dirección: Es una secuencia de 8 bits que identifica las estaciones en una comunicación • Campo de Control: Es una secuencia de 8 bits que permite establecer comandos o respuestas codificadas • Campo de Datos: Contiene toda la información, el número de bits debe ser múltiplo de 8. • Campo de Chequeo: Es un polinomio CRC-16 que permite el chequeo por redundancia de errores. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Tipo de Transmisión de Datos: Sincrónica orientada al bit Son protocolos más modernos que los anteriores y su aparición se debe a las dificultades que en determinados casos presentan los protocolos orientados a carácter. Las grandes ventajas de estos protocolos son: ➢ Independencia del código utilizado: se trata de enviar conjuntos de bits que en principio pueden configurar información en cualquier código. ➢Gran eficiencia en la transmisión: la relación existente entre los bits de información y los bits de control es muy alta. ➢Gran fiabilidad en las transmisiones: se dispone de métodos de control para la detección y recuperación de errores con gran eficacia. ➢ HDLC: HIGH-LEVEL DATA LINK CONTROL, ISO 3009; ISO 4335 • Tramas con formato único • Flag (1 octeto): 01111110 transparencia mediante bit-stuffing • Dirección variable origen o destino • Control: Determina el tipo de trama • CRC (2 o 4 octetos), utilizando CRC-CCITT o CRC-32 Flag Dirección Control Información FCS Flag 8 nx8 8 o 16 variable 16 o 32 8 HDLC: Formato de Trama ❑ El coste de los dispositivos síncronos es mayor que el de los dispositivos asíncronos al tener que implementar más circuitos y tener que diferenciar los datos de los caracteres especiales de sincronismo. ❑ La transmisión Sincrónica se utiliza típicamente cuando la eficacia de la transmisión es importante, que es el caso de la mayoría de las comunicaciones de ordenador a ordenador. ❑ Si se comparan los dos tipos de transmisión se puede ver que en la transmisión asíncrona, el 20% de lo que se transmite se utiliza para la sincronización (20% de overhead). Este porcentaje se mantiene constante sea cual sea el número de caracteres que se envíen. Sin embargo, la transmisión síncrona ofrece una mayor ventaja cuanto mayores sean los bloques de datos a enviar. Tipo de Transmisión de Datos: Asincrónica vs Sincrónica UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES La transmisión simplex (sx) o unidireccional es aquella que ocurre en una dirección solamente, deshabilitando al receptor de responder al transmisor. Normalmente la transmisión simplex no se utiliza donde se requiere interacción humano-maquina. Ejemplos de transmision simplex no se utiliza son: La radiodifusión (broadcast) de tv y radio, pagina unidireccional, etc. Una comunicación, es simplex , si están perfectamente definidas las funciones del emisor y del receptor y la transmision de datos siempre se efectúa en una dirección y la transmision de los datos siempre se realiza en una dirección. Tipo de Transmisión de Datos: Simplex (SX) UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES La transmisión half-duplex (hdx) permite transmitir en ambas direcciones; sin embargo, la transmisión puede ocurrir solamente en una dirección a la vez. Tanto transmisor y receptor comparten una sola frecuencia. Un ejemplo típico de half-duplex es el radio de banda civil (CB) donde el operador puede transmitir o recibir, no pero puede realizar ambas funciones simultáneamente por el mismo canal. Cuando el operador ha completado la transmisión, la otra parte debe ser avisada que puede empezar a transmitir (e.g. diciendo "cambio"). Tipo de Transmisión de Datos: Half-Duplex (HDX) UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES La transmision full-duplex (fdx) permite transmitir en ambas direcciones, pero simultáneamente por el mismo canal. Existen dos frecuencias una para transmitir y otra para recibir. Ejemplos de estetipo abundan en el terreno de las telecomunicaciones, el caso mas típico es la telefonía, donde el transmisor y el receptor se comunican simultáneamente utilizando el mismo canal, pero usando dos frecuencias. Tipo de Transmisión de Datos: Full-Duplex (FDX) UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Códigos de Línea – Banda Base Se entiende por Codificación y Decodificación de línea: la representación de datos digitales utilizando señales digitales (CODIFICACION DIGITAL A DIGITAL) La conversión involucra tres técnicas: ❑ Codificación de Línea (siempre necesaria) ▪ Proceso de convertir datos digitales en señales digitales: Los datos en forma de texto, números, imágenes, audio, videos, etc. se almacenan en la memoria de un nodo o servidor en una secuencia de bits ( 0 o 1). Estos números binarios deben convertirse a señales digitales, es decir a niveles de voltaje, corriente (u otro tipo de símbolos) para su transmisión por la línea. ▪ Convierte una secuencia de bits codificándolos a una señal digital 1. Autosincronización: ▪ Contenido suficiente de señal de temporización (reloj) que permita identificar el tiempo correspondiente a un bit. 2. Capacidad de detección de errores: ▪ La definición del código incluye el poder detectar un error y, en ocasiones, corregirlo. 3. Inmunidad al ruido: ▪ Capacidad para detectar adecuadamente el valor de la señal ante la presencia de ruido – baja probabilidad de error 4. Densidad espectral de potencia: ▪ Igualación entre el espectro de frecuencias de la señal y la respuesta en frecuencia del canal de transmisión. 5. Transparencia: ▪ Independencia de las características del código en relación a la secuencia de unos y ceros que se transmita. Tipo de Transmisión de Datos: Características que deben cumplir los Códigos de Línea UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES 1 2 3 45 Esquemas de Codificación de Línea UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Unipolar - NRZ ✓ Todos los niveles de la señal se encuentran a un lado del eje del tiempo, o por encima (+) o por debajo (-) ✓ Ejemplo: Un voltaje positivo define un bit a 1 y un voltaje a cero define un bit a 0 ✓ Se denomina NRZ debido a que la señal No Retorna a Cero en la mitad del bit. Problemas: ❑ Posee componente DC (valor medio distinto de 0), no compatible para algunos equipos y medios de transmisión. ❑ Inmunidad al ruido ❑ De Autosincronización ❑ Transparencia Componente DC: la amplitud media de una señal con codificación unipolar no es 0, debido a la secuencia de 1 y 0. Esto genera lo que se llama una componente de Continua (componente de frecuencia cero). Este tipo de señal no puede viajar a través de medios que no puedan gestionar esta componente. Se requiere de aparatos especializados para poder manejarla aumentando el costo. Autosincronización: Cuando la señal no varia, el receptor puede no tomar correctamente el inicio y el fin de los bits. Por lo tanto puede haber problemas de sincronización siempre que el flujo de datos contengan largas series de ceros o unos. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Unipolar – NRZ - DESVENTAJAS Esquemas de Codificación de Línea: Polar UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Polar Non Return to Zero UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Polar – NRZ (No Retorno a Cero) ✓ Los voltajes se encuentran a ambos lados del eje del tiempo, se utiliza dos niveles de tensión (+ y -) ✓ NRZ-L (Level): El nivel de voltaje determina el valor del bit ✓ NRZ-I (Invertido): La inversión o falta de inversión en el nivel de voltaje determina el valor del bit, si no hay cambio, el bit es cero y si hay cambio, el bit es uno. Problemas: ❑ Posee componente DC (valor medio distinto de 0), no compatible para algunos equipos y medios de transmisión. ❑ De Autosincronización ❑ Transparencia UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Polar Return to Zero UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Polar – RZ (Retorno a Cero) ✓ Utiliza tres valores: positivo, negativo y cero. ✓ La señal cambia durante el tiempo del bit ✓ Se soluciona el problema de Autosincronización de los esquemas NRZ. ✓ No hay problemas con la componente de DC. Problemas: ❑ Posee mayor ocupación de ancho de banda al requerir dos cambios de la señal para codificar un bit. ❑ Es una codificación mas compleja de crear y discernir. Codificación Polar: COMPARATIVA UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Polar Codificación Polar: Bifásica UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES ✓ La señal cambia en el medio del intervalo del bit, pero sin retorno a cero, continuando el resto del intervalo en el polo opuesto. ✓ La primera mitad del periodo determina el valor del bit y la segunda mitad sincroniza. ✓ Manchester: Combina las ideas de RZ y NRZ-L, el voltaje permanece en un nivel durante la primera mitad y transiciona a otro nivel en la segunda mitad. Se utiliza en redes LAN Ethernet ✓ Manchester Diferencial: Combina las ideas de RZ y NRZ-I. Siempre hay transición en la mitad del bit. Se utiliza en redes LAN Token Ring. A B Codificación Polar: Bifásica UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES 1. Autosincronización: ▪ Contenido suficiente de señal de temporización (reloj) que permita identificar el tiempo correspondiente a un bit. 2. Capacidad de detección de errores: ▪ La definición del código incluye el poder detectar un error y, en ocasiones, corregirlo. 3. Inmunidad al ruido: ▪ Capacidad para detectar adecuadamente el valor de la señal ante la presencia de ruido – baja probabilidad de error 4. Densidad espectral de potencia: ▪ Igualación entre el espectro de frecuencias de la señal y la respuesta en frecuencia del canal de transmisión. 5. Transparencia: ▪ Independencia de las características del código en relación a la secuencia de unos y ceros que se transmita. Tipo de Transmisión de Datos: Características que deben cumplir los Códigos de Línea UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES 1 2 3 45 1. Autosincronización: ▪ Si contiene señal de temporización. 2. Capacidad de detección de errores: ▪ Permite detectar cierto tipo de errores. 3. Inmunidad al ruido: ▪ Mayor inmunidad al ruido al emplear voltajes positivos y negativos. 4. Densidad espectral de potencia: ▪ No tiene contenido de energía (cercano a 0). 5. Transparencia: ▪ La Autosincronización se mantiene independientemente del valor de la información. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación Polar: Bifásica - CARACTERISTICAS 1 2 3 45 Esquemas de Codificación de Línea: Bipolar UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Bipolar - AMI Alternate Mark Inversion UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Bipolar – AMI (Alternate Mark Inversion) ✓ Se utilizatres niveles: positivo, negativo y cero ✓ AMI (Inversion de marca alternada), marca proviene de la telegrafía y significa “1”. ▪ Es la inversión de “1” alterno, los 1s se representan con valores alternados positivos y negativos. El “0” se representa con cero voltios. ✓ Pseudo Ternaria: Variación de AMI en la que un “1” se codifica como un voltaje cero y un “0” se codifica alternando voltajes positivos y negativos. ▪ El esquema bipolar que se desarrollo como alternativa al NRZ ➢ Se utilizan en comunicaciones de larga distancia Problemas: ❑ Tiene problemas de sincronización si aparecen largas cadenas de “0” (AMI) o de “1” (AMI PT) 1. Autosincronización: ▪ Si contiene señal de temporización. 2. Capacidad de detección de errores: ▪ Permite detectar cierto tipo de errores. 3. Inmunidad al ruido: ▪ Mayor inmunidad al ruido al emplear voltajes positivos y negativos. 4. Densidad espectral de potencia: ▪ No tiene contenido de energía cercano a 0. ▪ Menor ancho de banda que RZ y Bifásica 5. Transparencia: ▪ La Autosincronización depende del número de 0’s UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Bipolar – AMI - CARACTERISTICAS 1 2 3 45 Codificación de Línea: Bipolar: AMI con ALEATORIZACION UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES ✓ Modifica la codificación AMI, resolviendo el problema de la autosincronización ante la presencia de una larga secuencia de “0” ✓ El sistema inserta los pulsos requeridos de acuerdo a las unas reglas de aleatorización definidas. ✓ La aleatorización se realiza al mismo tiempo que la codificación. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: ALEATORIZACION B8ZS ALEATORIZACION Codificación Bipolar: B8ZS – Bipolar con sustitución de ocho ceros UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES ✓ Utilizada normalmente en Norte América ✓ Sustituye 8 ceros consecutivos con 000VB0VB, B indica señal Bipolar valida y V indica Violación Bipolar AMI ▪ Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue positivo, se codifica dicho octeto como 000+-0-+ ▪ Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue negativo, se codifica dicho octeto como 000-+0+- ▪ El receptor detecta e interpreta las violaciones como un octeto de todos “0” UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: ALEATORIZACION HDB3 ALEATORIZACION Codificación Bipolar: HDB3 – Bipolar de alta densidad con tres ceros UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES ✓ Utilizada normalmente fuera de Norte América ✓ Cuatro “0” consecutivos son reemplazados por 000V o B00V, la razón para dos sustituciones diferentes es mantener un numero par de pulsos distintos de “0” después de cada sustitución. ▪ Si el numero de pulsos distintos de “0” después de la ultima sustitución es impar, el patrón de sustitución será 000V ▪ Si el numero de pulsos distintos de “0” después de la ultima sustitución es par, el patrón de sustitución será B00V Así se consigue siempre que el numero total de pulsos distinto de 0 sea par Codificación Bipolar: AMI – B8ZS – HDB3 UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES ✓ Lao esquemas bifásicos Manchester, adecuados para enlaces dedicados entre estaciones en una LAN, no son adecuados para comunicaciones a larga distancia, debido a que requieren un mayor BW ✓ La codificación bipolar AMI tiene un BW mas reducido y no crea una componente DC. Sin embargo, una larga secuencia de “0” provoca problemas de autosincronización. ✓ SE puede utilizar AMI para largas distancia si se utiliza aleatorización. UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES Codificación de Línea: Espectros de Banda Base UNIDAD 7: Técnicas de transmisión de la información UTN-FRT – ISI - COMUNICACIONES ❑Banda Base: ➢ La señal digital se transmite tal y como se ha codificado ➢El soporte suele ser cable de pares ➢El ancho de banda utilizado es el de la señal digital ➢Se utiliza mucho: p. ej. LAN Ethernet ❑Banda Ancha: ➢ La señal digital se aplica a una portadora de alta frecuencia, que la transporta por el medio ➢El soporte suele ser la interfaz de aire, coaxial, fibra optica. ➢El ancho de banda se puede aumentar según aumente la frecuencia de la portadora ➢Se utiliza mucho: p. ej. Cable para TV o datos, telefonía celular, Wifi Adaptación de la señal digital al medio físico
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