TRANSMISION DE DATOS
-
Upload
diego-caicedo -
Category
Documents
-
view
1.221 -
download
5
Transcript of TRANSMISION DE DATOS
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 1/101
Capítulo 2. Parte I
Transmisión de Datos
Eduardo García García
Ricardo López Castro Luis Á. Trejo Rodríguez José de Jesús Vázquez Gómez
Patricia Chávez Cervantes Agosto de 2002
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 2/101
2
Transmisión de Datos
s El éxito de la transmisión depende de:
– La calidad de la señal que se transmite
– Características de medios de transmisión
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 3/101
3
Terminología
s La transmisión de datos ocurre entre un
transmisor y un receptor a través de un
medio de transmisión.s El medio de transmisión puede ser
guiado o no guiado.
s En ambos casos la comunicación es enforma de ondas electromagnéticas.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 4/101
4
Medios guiados
s Las ondas son guiadas a lo largo de un
camino físico:
s Ejemplos:
– Par trenzado
– Cable coaxial
– Fibra óptica
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 5/101
5
Medios no guiados
s Proveen un medio para la transmisión
de ondas electromagnéticas pero sin
guiarlas:s Ejemplos:
– Aire
– Agua – Vacío
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 6/101
6
Terminología
s Enlace Directo (direct link) Camino de
transmisión entre 2 dispositivos en el
cual la señal se propaga directamentedel transmisor al receptor sin
dispositivos intermedios.
s Puede incluir sólo amplificadores y/orepetidores.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 7/101
7
Terminología
Un medio guiado de transmisión es:
s Punto a punto, si provee un enlace
directo entre 2 dispositivos y estos sonlos únicos dispositivos que comparten
el medio.
s Multipunto, cuando más de dosdispositivos comparten el medio.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 8/101
8
Transmisor/
Receptor
Amplificador
o Repetidor MedioTransmisor/
Receptor
0 o más
• Punto a PuntoPunto a Punto
• MultipuntoMultipunto
Medio
Transmisor/
Receptor
Transmisor/
Receptor…..
MedioAmplificador
o Repetidor
Transmisor/
Receptor
Transmisor/
Receptor…..
Medio
0 o más
Configuración de transmisiones guiadasConfiguración de transmisiones guiadas
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 9/101
9
Terminología
s La transmisión puede ser:
– simplex
– half-duplex
– full-duplex
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 10/101
10
SimplexSe usa cuando los datos son
transmitidos en una sola dirección.
Ejemplo: radio.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 11/101
11
Se usa cuando los datos transmitidos fluyenen ambas direcciones, pero solamente en unsentido a la vez. Ejemplo?
Half-Duplex
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 12/101
12
Es usado cuando los datos a intercambiar fluyenen ambas direcciones simultáneamente.
Ejemplo: ?
Full-duplex
sTeléfono
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 13/101
13
Frecuencia, Espectro y Ancho de
Bandas Una señal puede ser expresada como
una función:
s s(t), en función del tiempos s(f), en función de la frecuencia
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 14/101
14
Con respecto al tiempo
s Una señal s(t) es continua si:
– La señal varia durante el tiempo pero tiene
una representación para todo t.s Una señal es discreta si:
– está compuesta de un número finito de
valores
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 15/101
15
Con respecto al tiempo
Señal Continua
Señal Discreta
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 16/101
16
Conceptos básicos de señales
s Un señal s(t) es periódica si y sólo si:
s (t + T) = s(t) -∞< t < +∞
donde T es el periodo de la señal.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 17/101
17
Conceptos básicos de señales
s Las 3 características más importantes
de una señal periódica son:
1. Amplitud
2. Frecuencia
3. Fase
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 18/101
18
Conceptos básicos de señales
s Amplitud.
– Es el valor instantáneo de una señal en
cualquier momento. – En transmisión de datos, la amplitud está
medida en volts.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 19/101
19
Conceptos básicos de señales
s Frecuencia.
– Es el inverso del perido (1/T)
– Representa el número de repeticiones deun periodo por segundo.
– Expresado en ciclos por segundo, o hertz
(Hz).
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 20/101
20
t
T1/ f 1
A
A
T1/ f 1
t
Señales periódicasSeñales periódicas
T : periodoA : Amplitud f : frecuencia
1
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 21/101
21
Conceptos básicos de señales
s Fase.
– Es una medida de la posición relativa en el
tiempo del periodo de una señal.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 22/101
22
Ejemplo de una diferencia de faseEjemplo de una diferencia de fase
t
La diferencia de fase es deπ/2 radianes
π /2
2π
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 23/101
23
Conceptos básicos de señaless
Una señal senoidal puede ser expresada como:
s(t) = A sin (2πf 1t +θ)
A es la amplitud máximaf 1es la frecuencia
θ es la fase
Recordemos que:
2π radianes = 360º = 1 periodoA
T1/ f 1
t
s(t) = A sin (2π f 1t ) ó
s(t) = A cos (2π f 1t -π / 2)
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 24/101
24
Con respecto a la frecuencia
s Por ejemplo, para la señal:
s(t) = sin (2πf 1t) + 1/3 sin (2π(3f
1)t )
los componentes de esta señal son
ondas senoidales de frecuencias f 1y 3f
1
respectivamente.
1 0
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 25/101
25
s(t ) = sin (2π f 1t ) + 1/3 sin (2π(3 f 1)t )
1/3 sin (2π(3 f 1)t )
sin (2π f 1t )0.5 1.0 1.5 2.0T
0.5 1.5 2.0T
0.5 1.0 1.5 2.0T
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 26/101
26
Observaciones
s La segunda frecuencia es múltiplo de la
primera.
s Cuando todas las frecuencias en loscomponentes de una señal son
múltiplos de una frecuencia, a esta
última se le conoce como frecuencia fundamental .
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 27/101
27
Observaciones
s El periodo de la señal total es igual al
periodo de la frecuencia fundamental.
s Como el periodo del componente
sin (2πf 1t) es T = 1/ f
1, entonces el
periodo de s(t) es también T.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 28/101
28
Observaciones
s El análisis de Fourier, permite
demostrar que cualquier señal está
formada por componentes dediferentes frecuencias, en donde cada
componente es una senoidal.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 29/101
29
Terminología
s El espectro de una señal es el rango de
frecuencias que ésta contiene.
s Para el ejemplo anterior, el espectro vade f
1a 3f
1.
s El ancho de banda absoluto de una
señal está dado por el tamaño delespectro. En el ejemplo, el ancho de
banda es de 2f 1.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 30/101
30
Señal cuadrada
s Los componentes de frecuencia en una
señal cuadrada están dados por:
s(t) = A x∑k=1
1/k sin (2πkf 1t )
para k impar.
s Entonces, el número de componentes
de frecuencia es infinito; por lo tanto, el
ancho de banda también es infinito.
∞
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 31/101
31
Señal cuadrada
s Sin embargo, la amplitud del k -ésimo
componente de frecuencia kf 1, es 1/k .
s Por lo tanto, la mayor parte de la
energía en este tipo de onda está en
los primeros componentes de
frecuencia.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 32/101
32
Relación entre el ancho de banda
y la tasa de transmisións Supongamos que un sistema transmite
señales con un ancho de banda de 4
MHz.s Queremos transmitir una secuencia de
1s y 0s usando los primeros 3
componentes de la señal cuadrada.s ¿Qué tasa de transmisión de datos es
posible alcanzar?
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 33/101
33
Relación entre el ancho de banda
y la tasa de transmisións Primeramente, ¿Cuál sería la
representación de la señal a transmitir?
s ¿Cuál es la frecuencia fundamental f 1
para un ancho de banda de 4Mhz
s f 1= 106 ciclos/segundo = 1 MHz?
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 34/101
34
Relación entre el ancho de banda
y la tasa de transmisións T = 1/10 =10 = 1μsec.
s Tasa de transmisión = 2b/T
s Tx= 2 Mbps.
s Entonces, con un ancho de banda de 4
Mhz, es posible alcanzar una tasa de
transmisión de 2 Mbps.
6 -6
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 35/101
35
Relación entre el ancho de banda
y la tasa de transmisións Realizar el mismo análisis con un
sistema capaz de transmitir con un
ancho de banda de 8 MHz.s Primeramente, buscar el valor de f
1
máximo.
s En este caso, si duplicamos el anchode banda, duplicamos la tasa de
transmisión posible.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 36/101
36
Relación entre el ancho de banda
y la tasa de transmisións Usando los 2 primeros componentes de
frecuencia de la señal cuadrada,
calcular la tasa de transmisión y elancho de banda resultantes, con f
1= 2
MHz.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 37/101
37
Relación entre el ancho de banda
y la tasa de transmisiónComponentes de
la señal cuadradaFrecuencia Ancho de Banda
Tasa de
transmisión
3 1 MHz 4 MHz 2 Mbps
3 2 MHz 8 MHz 4 Mbps
2 2 MHz 4 MHz 4 Mbps
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 38/101
38
Conclusioness Una señal digital tiene un ancho de
banda infinito.
s Si intentamos transmitir esta señal
sobre un medio, la naturaleza delmismo limitará el ancho de banda que
puede ser transmitido.
s
Para cualquier medio, entre mayor esel ancho de banda que permite, mayor
su costo.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 39/101
39
Conclusiones
s La información digital debe ser
aproximada por una señal con un ancho
de banda limitado.
s Limitar el ancho de banda, generadistorsión de la información.
s Si la tasa de transmisión de la señal
digital es de W bps, entonces, una buenarepresentación de la señal puede ser
alcanzada con un ancho de banda de 2W
Hz.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 40/101
40
Conclusiones
s Entre mayor sea el ancho de banda de
un sistema de transmisión, mayor será
la tasa de transmisión alcanzable por
dicho sistema.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 41/101
41
Potencia de la señal
s Atenuación: Una señal, al ser
propagada por un medio, sufre de
pérdida o atenuación de su potencia.s Es necesario el uso de amplificadores.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 42/101
42
Potencia de la señal
s Para expresar pérdidas y ganancias se
utilizan los decibeles.
s El decibel es la medida de la diferenciade dos niveles de potencia.
Ndb = 10 log10 (P2 / P1)
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 43/101
43
Potencia de la señal
s Calcule la pérdida en decibeles de una
señal cuya potencia inicial es de 10
mW. Esta potencia después de cierta
distancia es de 5 mW.s Una pérdida de 1000 W a 500 W es
también de -3dB.
s Entonces, una pérdida de 3 dB reducea la mitad la magnitud y una ganancia
de 3 dB duplica la magnitud.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 44/101
44
Potencia de la señal
s El decibel es usado también para medir
diferencias de voltaje. (P = V2 / R.)
Ndb
= 20 log10
(V2/ V
1)
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 45/101
45
Potencia de la señal
s El decibel hace referencia a
magnitudes relativas o cambios en la
magnitud y no a un nivel absoluto.
s Es importante poder hacer referencia avalores absolutos de potencia y voltaje
en decibeles y así facilitar los cálculos
de pérdidas y ganancias.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 46/101
46
Potencia de la señal
s El dBW (decibel-watt) es usado parareferirse al nivel absoluto de potencia
en decibeles, y se define como:
Power(dBW) = 10 log (Power(W)/ 1W)
s El valor de 1 W es escogido como
referencia y definido como 0 dBW.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 47/101
47
Potencia de la señal
s Por ejemplo:
s Una potencia de 1000 W es
equivalente a __ dBW.
s Una potencia de 1 mW es equivalente
a __ dBW.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 48/101
48
Potencia de la señal
s El dBmV (decibel-milivolt) es usadopara referirse al nivel absoluto de
voltaje en decibeles, y se define como:
Power(dBmV) =
20 log (Voltage(mV)/ 1mV)
s El valor de 1 mV es escogido como
referencia y definido como 0 dBmV.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 49/101
49
Ejemplo 1
s Considere un enlace punto a punto queconsiste de una línea de transmisión y
un amplificador en medio. Si la pérdida
en la primera parte de la línea es de 13dB, la ganancia del amplificador es de
30 dB, y la pérdida en la segunda parte
de la línea es de 40 dB, calcule la
pérdida (o ganancia) total en dB.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 50/101
50
Ejemplo 1
1mW
-13 dB
30 dB
-40 dB
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 51/101
51
Ejemplo 2
a) ¿Cuál es la pérdida o ganancia total del sistema?
b)
R=50 ohms
V1= 8 vV1= 8 v V3= 16vV3= 16vV2= 4vV2= 4v
P1=?P1=? P2=?P2=?
NdB=?NdB=?
P3=?P3=?
NdB=?NdB=? NdB=?NdB=? NdB=?NdB=? NdB=?NdB=?
P6= 0.4 wP6= 0.4 w
V5= 30vV5= 30v
V4= ?V4= ?
P4= 2 wP4= 2 w P5=?P5=?
V6= ?V6= ?
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 52/101
52
Transmisión Analógica y
Transmisión Digital
Analógico⇔Continuo
Digital ⇔Discreto
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 53/101
53
Definiciones
s Datos: Entidades que poseen un
significado.
s Señales: Codificación eléctrica o
electromagnética de datos.
s Señalización: Es el acto de propagar la
señal a lo largo de un medio.
s Transmisión: Es la comunicación de datos a
partir de la propagación y procesamiento de
señales.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 54/101
54
Datos
s Datos analógicos: Toman valores
continuos en un intervalo dado.
s Ejemplo: voz y video.s Datos digitales: Toman valores
discretos.
s Ejemplo: código ASCII.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 55/101
55
SeñalesSeñales
s En un sistema de comunicaciones, los
datos son propagados de un punto a otro
a través de señales eléctricas.s Una señal analógica es una onda
electromagnética propagada a través de
diferentes medios, dependiendo de su
espectro.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 56/101
56
SeñalesSeñales
s Una señal digital es una secuencia de
pulsos de voltaje transmitido a través de
un medio guiado.
Señales Digitales y Analógicas de Datos Analógicos ySeñales Digitales y Analógicas de Datos Analógicos y
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 57/101
57
Señales analógicas Representan datos con ondas
electromagnéticas que varían
constantemente
Datos analógicos
Datos digitales
Señales Digitales y Analógicas de Datos Analógicos ySeñales Digitales y Analógicas de Datos Analógicos y
DigitalesDigitales
Pulsos deVoltaje Binario
Módem SeñalAnalógica
(Frecuencia
Portadora)
TransmisiónAnalógica
Transmisión
Digital
Voz(Ondas de Sonido) Teléfono SeñalAnalógica TransmisiónAnalógica
Señales Digitales y Analógicas de Datos Analógicos y
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 58/101
58
Señales digitales Representan datos con secuencia
de pulsos de voltaje
Datos analógicos
Señales Digitales y Analógicas de Datos Analógicos y
Digitales
Datos digitales
DatosDigitales
Transmisor digital
SeñalDigital
Transmisión
Digital
Señales
Analógicas(voz)
CODEC SeñalDigital
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 59/101
59
Transmisión Analógica
s Se transmiten señales analógicas sinimportar su contenido.
s Las señales analógicas transmitidaspueden representar:
–Datos analógicos (e.g., voz).
–Datos digitales (e.g., datos binariosque pasan por un módem).
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 60/101
60
s Después de cierta distancia, la señal
analógica pierde potencia (atenuación).
s Es necesario el uso de amplificadores.
s Desventaja: amplifican también el
ruido.
s Lo anterior no representa mayor
problema en el caso de datos
analógicos, y sí en el caso de datos
digitales.
Transmisión Analógica
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 61/101
61
Transmisión Digital
s En este tipo de transmisión el contenidode la señal es de vital importancia.
s Al transmitir una señal digital, el
problema de atenuación es resuelto conrepetidores.
s Un repetidor recupera el patrón de 1’s y
0’s y retransmite una nueva señal digital.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 62/101
62
s La misma técnica es usada para
transmitir digitalmente una señal
analógica. Se asume que codifica datosdigitales.
s El sistema de transmisión cuenta con
repetidores en lugar de amplificadores.
Transmisión Digital
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 63/101
63
s El repetidor recupera los datos digitales
de la señal analógica y genera una
nueva señal analógica; de esta manera
el ruido no se acumula.
Transmisión Digital
Transmisión Digital y AnalógicaTransmisión Digital y Analógica
) D S ñ l) D t S ñ l
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 64/101
64
Dos alternativas:
1. La señal ocupa el mismoespectro que los datosanalógicos2. Los datos analógicos estáncodificados para ocupar una
porción diferente del espectro.
Los datos digitales soncodificados utilizando unmódem para producir una
señal analógica.
Los datos analógicos soncodificados utilizando uncodec para producir un flujode bits digital.
Dos alternativas:1. La señal consiste de dosniveles de voltaje para representa
los dos valores binarios.2. Los datos digitales estáncodificados para producir unaseñal digital con propiedadesdeseadas.
Señal Analógica Señal Digital
D
atosA
nalógicos
D a t o s D i g
i t a l e s
a) Datos y Señalesa) Datos y Señales
Transmisión Digital y AnalógicaTransmisión Digital y Analógica
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 65/101
65
No se utiliza.
Se propaga a través de
amplificadores; es indiferentesi la señal se usa pararepresentar datos analógicos o
para datos digitales.
Asume que la señal analógica
representa datos digitales. Laseñal es propagada por medio derepetidores; en cada repetidor, serecuperan datos digitales de laseñal de entrada y se usan paragenerar una nueva señalanalógica de salida.
La señal digital representa un flujode 1s y 0s, el cual puederepresentar datos digitales ocodificación de datos analógicos.
La señal se propaga por medio derepetidores; en cada repetidor,flujos de 1s y 0s se recuperan dela señal de entrada y se utilizan
para generar una nueva señaldigital de salida.
Transmisión Analógica Transmisión Digital
SeñalAnalógic a
SeñalD
igital
b) Tratamiento de Señales b) Tratamiento de Señales
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 66/101
66
Problemas en la transmisión
1 Atenuación
2 Distorsión por retraso
3 Ruido
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 67/101
67
Atenuación
s La potencia de la señal se debilita con
la distancia al viajar a través de
cualquier medio de transmisión.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 68/101
68
Distorsión por retraso
s Es un fenómeno particular propio de los
medios guiados de transmisión.
s El tiempo de propagación de una señalvaría con la frecuencia.
s La velocidad es mayor cerca de la
frecuencia central y menor en las orillasde la banda.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 69/101
69
s Por lo tanto algunos componentes de
frecuencia de una señal llegan al
receptor en tiempos diferentes.
s A este fenómeno se le conoce como
interferencia entre símbolos el cual esuna limitante mayor para alcanzar
máximas tasas de transmisión.
Distorsión por retraso
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 70/101
70
Ruido
s Es una señal no deseada que
acompaña la transmisión de una señal.
s Es el factor principal que limita el
desempeño de un sistema de
comunicaciones.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 71/101
71
Se clasifica en 4 categorías:
s Ruido térmico
s Ruido intermodular
s Crosstalk
s Ruido por impulsos
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 72/101
72
Ruido térmico
s Está en función de la temperatura.
s Es causado por una agitación térmicade los electrones en un conductor.
s Está presente en todos los dispositivoselectrónicos.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 73/101
73
s
Está distribuido de manera uniforme a través del espectrode frecuencias.
s Es conocido como ruido blanco.
s No puede ser eliminado; por lo tanto impone una cotasuperior en el desempeño de un sistema de
comunicaciones.N=kTW (Ruido en Watts)
k=Boltzmann´s constant=1.3803x10-23 J/°K
T= Temperatura en Kelvin
W= Ancho de Banda
N=10logk+10logT+10logW (Ruido en Decibel-Watts)
N= -228.6dBW+10logT+10logW
Ruido térmico
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 74/101
74
Ruido térmico
s Calcular el ruido en decibeles/watts que
se mide en la salida de una transmisión
si se tiene una temperatura de 100 °k yun ancho de banda de 10 Mhz.
-138.6 dBw
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 75/101
75
Ruido Intermodular
s Ocurre cuando señales a diferentes
frecuencias comparten el mismo medio
de transmisión.s Este tipo de ruido produce señales a
una frecuencia que puede ser la suma
o la diferencia de las 2 frecuenciasoriginales o múltiplos de esas
frecuencias.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 76/101
76
s Por ejemplo, la combinación de las
señales con las frecuencias f 1y f
2
pueden producir una señal confrecuencia f
1+ f
2. Esta señal puede
interferir con la señal intencionada con
frecuencia f 1 + f 2.
Ruido Intermodular
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 77/101
77
Ruido por Intermodulación
0.5 1.0 1.5 2.0T
0.5 1.5 2.0T
f1f1
f2 f2
mix
f1+f2 f1+f2
La mezcla de f1 y f2 puede interferir con f1 + f2 La mezcla de f1 y f2 puede interferir con f1 + f2
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 78/101
78
Crosstalk
s Ejemplo: Cuando una tercera
conversación no deseada entra durante
una llamada telefónica.
s Se debe al acoplamiento eléctrico de
las señales.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 79/101
79
Ruido por impulsos
s No continuo, compuesto por pulsos
irregulares de poca duración y de gran
amplitud.
s Causada por factoreselectromagnéticos externos como
relámpagos y por deficiencia en el
sistema de comunicaciones.s Es la principal fuente de error en la
transmisión de señales digitales.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 80/101
80
Capacidad del canal
s Nos interesa saber de qué manera los
problemas de transmisión previamente
mencionados afectan la tasa detransmisión de un sistema de
comunicaciones.
s
Definimos la capacidad del canal comola tasa a la cual pueden ser
transferidos los datos, a través de dicho
canal.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 81/101
81
s Parámetros que afectan:
– Tasa de transmisión (bps)
– Ancho de Banda (Hz) – Ruido
– Tasa de error
Capacidad del canal
Capacidad del canal
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 82/101
82
s Considere un canal libre de errores.
s La tasa de transmisión está limitada por elancho de banda de la señal.
s La formula de Nyquist:
Dado un ancho de banda W, la máxima tasade transmisión que puede ser alcanzada es
2W.
s Esta limitante se debe a la distorsión por retraso.
Capacidad del canal
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 83/101
83
Ejemplo:
s Considere la transmisión vía módem de datosdigitales. Asuma un ancho de banda de 3100
Hz. Entonces la capacidad C del canal es de
2W = 6200 bps.
s Si usamos una señal con 4 niveles de voltaje
entonces, cada nivel de la señal puede
representar 2 bits.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 84/101
84
s Por lo tanto, con señalizaciónmultinivel, la fórmula de Nyquist queda:
C = 2W log2M
donde M es el número de niveles de voltaje.
s Para M = 8, entonces C = 18,600 bps.
Ejemplo:
Conclusiones
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 85/101
85
s Para un ancho de banda dado, la tasa
de transmisión se puede incrementar aumentando el número de señales
diferentes.
s Sin embargo, esto ocasiona problemasen el receptor: tiene que distinguir entre
las M posibles señales.
s Los valores prácticos de M estánlimitados por los problemas de
transmisión mencionados.
Conclusiones
Relación entre la tasa de
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 86/101
86
Relación entre la tasa de
transmisión, ruido y tasa de error
s Si la tasa de transmisión crece, más
bits son afectados por un patrón de
ruido existente.s A un nivel de ruido dado, un incremento
en la tasa de transmisión, ocasiona un
incremento en la tasa de error.
Relación entre la tasa de
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 87/101
87
transmisión, ruido y tasa de error
s La fórmula de Claude Shannon expresa:
(S/N)db
= 10 log S
NS=Potencia de la señal
N=Potencia de Ruidos Representa la relación de la potencia de una
señal con respecto a la potencia de ruidopresente en un punto particular de latransmisión.
Relación S/N
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 88/101
88
Relación S/N
s
Es medida en el receptor.s Expresa la cantidad en decibeles por la
cual la señal deseada excede el nivel
de ruido.s Una relación alta (S/N) significa una
alta calidad de señal y un número bajo
de repetidores intermedios requeridos.
Relación S/N
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 89/101
89
Relación S/N
s La relación señal-ruido es importanteen la transmisión de datos digitales ya
que representa una cota superior para
la tasa de transmisión alcanzada.
Capacidad del canal
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 90/101
90
Capacidad del canal
s
El resultado de Shannon muestra lamáxima capacidad del canal en bits por
segundo y obedece la siguiente
ecuación:
C = W log2(1 + S )
N
En donde: C es la capacidad del canal
en bps y W es el ancho de banda en Hz.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 91/101
91
Capacidad del canal
s Considere un canal de voz para
transmitir datos digitales vía módem.
s Asuma un ancho de banda de 3100 Hz.s Un valor típico para una línea VG
(voice grade) es de 30 dB o una
relación de 1000:1.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 92/101
92
Capacidad del canal
s W = 3100 Hz
s (S/N)db = 30 dB
s C = 3100 log2(1 + 1000)
= 30, 898 bps
Capacidad del canal (Shanon y
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 93/101
93
Capacidad del canal (Shanon y
Nyquist´s)
s Si se tiene un canal cuyo espectro estaentre 3Mhz y 4Mhz y la relación (S/N)
db
de potencias entre señal y ruido es del24dB encontrar la capacidad máximadel canal de acuerdo a la consideraciónde Shanon.
s S/N=251s C=8Mbps
Capacidad del canal (Shanon y
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 94/101
94
Capacidad del canal (Shanon y
Nyquist´s)
s Considerando que la tasa anterior
puede alcanzarse y de acuerdo a la
fórumula de Nyquist´s, ¿cuantosniveles de señalización serían
necesarios?
s
M=16
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 95/101
95
Capacidad del Canal
s Lo anterior representa el máximo
teórico que puede ser alcanzado.
s En la práctica, sólo es posible alcanzar tasas inferiores.
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 96/101
96
Capacidad del Canal
s Esto, debido a que la fórmula de
Shannon sólo asume ruido blanco; no
incluye: – Ruido por impulsos
– Atenuación
– Distorsión por retraso
Eficiencia de una transmisión
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 97/101
97
Eficiencia de una transmisión
digital
s La eficiencia está dada por la relación
C/W (bits por hertz alcanzados).
Eficiencia de una transmisión
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 98/101
98
digital
100 1000 10000
2
4
6
8
10
12
14
Eficien
ciaenlet ra
nsmis
ión(bpsporHer tz
)
Eficiencia teórica
(Ley de Shannon)
Eficiencia alcanzada
sobre líneas telefónicas
Relación señal-ruido
Observaciones sobre la fórmula
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 99/101
99
Observaciones sobre la fórmula
de Shannon
s Para un nivel de ruido dado,
aparentemente la tasa de transmisión
puede incrementarse aumentando yasea la potencia de la señal o el ancho
de banda.
Observaciones sobre la fórmula
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 100/101
100
Observaciones sobre la fórmula
de Shannon
s Sin embargo, un incremento en la
potencia de la señal, ocasiona un
incremento en la no linealidad delsistema, resultando en ruido
intermodular.
Observaciones sobre la fórmula
5/9/2018 TRANSMISION DE DATOS - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transmision-de-datos-559bf5bb77839 101/101
Observaciones sobre la fórmula
de Shannon
s Dado que en el análisis de Shannon se
asume la existencia de ruido blanco,
entre más extenso sea el ancho debanda, más será el ruido aceptado por
el sistema.
s
Entonces, si W aumenta, S/N disminuye.