(01/12) (DavidSánchez)
2.1.1 Componentes de un sistema de comunicación
2.1.2 Señales en el canal de trasmisión
2.1.3 Perturbaciones en la trasmisión
2.1.4 Capaciadad del canal
Circuito de datos
2.3.1 Digital a digital (D to D)
2.3.2 Digital a analógico (D to A)
2.3.3 Analógico a digital (A to D)
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Todos los formatos de información (voz, datos, imágenes, vídeo...) se pueden representar mediante señales electromagnéticas. Dependiendo del medio de transmisión y del entorno donde se realice la comunicación se pueden realizar señales analógicas o digitales para transportar la información.
Cualquier señal electromagnética, analógica o digital, está conformada por una serie de frecuencias. Un parámetro clave en la caracterización de la señal es el ancho de banda, definido como el rango de frecuencias contenidas en la señal, así cuanto mayor sea el ancho de banda de la señal, el rango de frecuencias será mayor, y por tanto, su capacidad de transportar información también será mayor.
En el diseño de un sistema de comunicaciones existen 4 factores determinantes:
El ancho de banda disponible está limitado por el medio de transmisión así como por la necesidad de evitar interferencias con señales cercanas. Debido a que el ancho de banda es un recurso escaso, es conveniente maximizar la velocidad de transmisión de los datos para el ancho de banda disponible. La velocidad de transmisión está limitada por el ancho de banda, la presencia la presencia ineludible de defectos en la transmisión, como por ejemplo el ruido, y finalmente por la tasa de errores que sea tolerable como máximo.
El éxito en la transmisión de datos depende fundamentalmente de dos factores: la calidad de la señal que se transmite y las características del medio de transmisión.
Un sistema de comunicación es un conjunto de componentes que permiten la transmisión de información desde un lugar (Emisor o Transmisor) a otro (Receptor).
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La mayoría de los dispositivos utilizados para el procesamiento de datos tienen una capacidad limitada de transmisión, de forma que solo puedes transmitir a una distancia limitada. Consecuentemente, es raro que dichos dispositivos se conecten directamente a la red de transmisión.
Los dispositivos finales, normalmente terminales y computadores, se denominan Equipo Terminal de Datos (DTE, Data Terminal Equipment). Un DTE hace uso del medio de transmisión mediante la utilización de un equipo terminación del circuito de datos (DCE, Data Circuit-Terminating Equipment), como por ejemplo, un modem.
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Por un lado, el DCE es responsable de transmitir y recibir bits, de uno en uno, a través del medio de transmisión o red. Por el otro, el DCE debe interaccionar con el DTE. En general, esto exige que se intercambien tanto datos como información de control. Para que este esquema funcione, se necesita un alto grado de cooperación. Los dos DCE's que se intercambian señales a través de la línea de transmisión o red, deben entenderse el uno al otro. Es decir, el receptor de cada DCE debe usar el mismo esquema de codificación y la misma velocidad de transmisión que el transmisor del otro extremo. Además, cada pareja DTE-DCE se debe diseñar para que funcionen cooperativamente.
En un sistema de comunicaciones, los datos se propagan de un punto a otro mediante señales eléctricas. Una señal analógica es una onda electromagnética que varía continuamente y que, según sea su espectro, puede propagarse a través de una serie de medios; por ejemplo a través de un medio conductor como un par trenzado, un cable coaxial, un cable de fibra óptica (explicados más adelante), o a través de la atmósfera o el espacio.
Una señal digital es una secuencia de pulsos de tensión que se pueden transmitir a través de un medio conductor; así, un nivel de tensión positiva constante puede representar un 1 binario y un nivel de tensión negativa constante puede representar un 0.
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Por ejemplo, en el caso de datos acústicos (voz), los datos se pueden representar directamente mediante una señal electromagnética que ocupe el mismo espectro. Sin embargo, es necesario establecer un compromiso entre la fidelidad del sonido cuando se vaya a transmitir eléctricamente y el coste de la transmisión, el cual aumentará al aumentar el ancho de banda. Así, aunque el espectro de la voz está aproximadamente entre 100 Hz y 7 kHz, un ancho de banda mucho más estrecho producirá una calidad aceptable.
Generalmente, los datos analógicos son función del tiempo y ocupan un espectro en frecuencias limitado. Estos datos se pueden representar mediante una señal electromagnética que ocupe el mismo espectro. Los datos digitales se pueden representar por señales digitales, con un nivel de tensión diferente para cada uno de los dígitos binarios.
Sin embargo, estas no son las únicas posibilidades. Los datos digitales se pueden representar también mediante señales analógicas usando modems (modulador/demodulador). El modem convierte la serie de pulsos de tensión binarios (bi-valuados) en una señal analógica, codificando los datos digitales haciendo variar alguno de los parámetros característicos de una señal denominada portadora. La señal resultante ocupa un cierto espectro de frecuencias centrado en torno a la frecuencia de la portadora. De esta manera, se podrán transmitir datos digitales a través de medios adecuados a la naturaleza de la señal portadora.
Realizando una operación muy similar a la que realizan los modems, los datos analógicos se pueden representar mediante señales digitales. El dispositivo que realiza esta función se denomina CODEC (codificador-decodificador). Esencialmente, el codec aproxima a la señal analógica mediante una cadena de bits. En el receptor, dichos bits se usan para reconstruir los datos analógicos.
Así pues, los datos se pueden codificar de varias maneras. (Todo esto se explicará con mayor detalle en el punto 2.3 codificación de datos)
En cualquier sistema de comunicaciones se debe aceptar que la señal que se recibe diferirá de la señal transmitida debido a varias adversidades y dificultades sufridas en la transmisión. En las señales analógicas, estas dificultades introducen alteraciones aleatorias que degradan la calidad de la señal. En las señales digitales, se producen bits erróneos: un 1 binario se transformará en un 0 binario y viceversa.
Las perturbaciones más significativas son:
Atenuación
La energía de la señal decae con la distancia en cualquier medio de transmisión. En medios guiados, esta reducción de la energía es por lo general logarítmica y por lo tanto, se expresa típicamente como un número constante en decibelios por unidad de longitud. En medios no guiados, la atenuación es una función más compleja de la distancia y dependiente a su vez de las condiciones atmosféricas.
Se pueden establecer tres consideraciones respecto a la atenuación:
Los dos primeros problemas se resuelven controlando la energía de la señal, y para ello se usan amplificadores o repetidores. En un enlace punto a punto, ña energía de la señal en el transmisor debe ser lo suficientemente elevada para que se reciba con inteligibilidad, pero no tan elevada, tal que sature la circuitería del transmisor, lo que generaría una señal distorsionada. A partir de cierta distancia, la atenuación es inaceptable, lo que requiere la utilización de repetidores o amplificadores que realcen la señal periódicamente. Este tipo problemas son todavía más complejos en líneas multipunto, en las que la distancia entre el transmisor y el receptor es variable.
El tercer problema es especialmente relevante para el caso de las señales analógicas. Debido a que la atenuación varía en función de la frecuencia, la señal recibida está distorsionada, reduciéndose así la inteligibilidad. Para soslayar este problema, existen técnicas para ecualizar la atenuación en una banda de frecuencias.
Distorsión de retardo
La distorsión de retardo es un fenómeno peculiar de los medios guiados. Esta distorsión está causada por el hecho de que la velocidad de propagación de la señal en el medio varía con la frecuencia. Para una señal de banda limitada, la velocidad tiende a ser mayor cerca de la frecuencia central y disminuye al acercarse a los extremos de la banda. Por tanto, las distintas componentes en frecuencia de la señal llegarán al receptor en instantes diferentes de tiempo, dando lugar a desplazamientos en fase entre las diferentes frecuencias.
Este efecto se llama distorsión de retardo, ya que la señal recibida está distorsionada debido al retardo variable que sufren sus componentes, y es especialmente crítica en la transmisión de datos digitales. Suponiendo que se está transmitiendo una secuencia de bits, utilizando una señal analógica o digital, debido a la distorsión de retardo, algunas de las componentes de la señal en un biti se desplazarán hacia otras posiciones, provocando interferencia entre símbolos. Este hecho es el factor que limita principalmente la velocidad de transmisión máxima en un canal de transmisión.
Las técnicas de ecualización también se pueden emplear para compensar la distorsión de retardo.
Ruido
En cualquier dato transmitido, la señal recibida consistirá en la señal transmitida modificada, debido a las distorsiones introducidas por el sistema de transmisión, además de señales no deseadas que se insertarán en algún punto entre el emisor y el receptor. A estas últimas señales no deseadas se les denomina ruido.
El ruido es el factor de mayor importancia a la hora de limitar las prestaciones de un sistema de comunicación.
La señal de ruido se puede clasificar en cuatro categorías:
El ruido térmico se debe a la agitación térmica de los electrones. Está presente en todos los dispositvos electrónicos y medios de transmisión; como su nombre indica, es función de la temperatura. El ruido térmico está uniformemente distribuido en el espectro de frecuencias y es por esto por lo que a veces se denomina ruido blanco.
El ruido térmico no se puede eliminar y, por tanto, impone un límite superior en las prestaciones de los sistemas de comunicación. La cantidad de ruido térmico en un ancho de banda de 1 Hz en cualquier dispositivo conductor es:
N = kT (W/Hz)
donde
k = constante de Boltzmann = 1'3903 * 10^-23 J/ºK
T = temperatura en grados Kelvin
Cuando señales de diferentes frecuencias comparten el mismo medio de transmisión puede producirse un ruido de intermodulación, que consiste en la aparición de señales a frecuencias que sean suma o diferencia de las dos frecuencias originales, o múltiplos de éstas.
El ruido de intermodulación se produce cuando hay alguna no linealidad en el transmisor, receptor o en el sistema de transmisión. Normalmente estos sistemas se comportan cmo sistemas lineales; es decir, la salida es igual a la entrada multiplicada por una constante. En los sistemas no lineales, la salida es una función más compleja de la entrada.
La diafonía consiste en un acoplamiento no deseado entre las líneas que transportan las señales. Esto puede ocurrir por el acoplamiento eléctrico entre cables de pares cercanos, o en raras ocasiones, en líneas de cable coaxial que transporten varias señales. La diafonía también puede aparecer cuando las señales no deseadas se captan en las antenas de microondas. Normalmente, la diafonía es del mismo orden de magnitud (o inferior) que el ruido térmico.
Los ruidos antes descritos son de magnitud constante y razonablemente predecible. ASí pues, es posible idear un sistema de transmisión que les haga frente. Por el contrario, el ruido impulsivo es no continuo y está constituidopor pulsos o picos irregulares de corta duración y de amplitud relativamente grande. Se generan por una gran diversidad de causas, como, por ejemplo, por perturbaciones electromagnéticas exteriores producidas por tormentas atmosféricas, o fallos y defectos en los sistemas de comunicación.
Se ha visto que hay una gran variedad de efectos nocivos que distorsionan o corrompen la señal. Para los datos digitales, la cuestión a resolver es en qué medida estos defectos limitan la velocidad con la que se puede transmitir. Se denomina capacidad del canal a la velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal o ruta de comunicación de datos.
Hay cuatro conceptos relacionados con la capacidad:
El problema considerado aqui es el siguiente: los servicios de comunicaciones son, por lo general, caros, y normalmente cuanto mayor es el ancho de banda requerido por el servicio, mayor es el costo. Es más, todos los canales de transmisión de interés práctico están limitados en banda. Las limitiaciones surgen de las propiedades físicas de los medios de transmisión o por limitaciones que se imponen deliberadamente en el transmisor para prevenir interferencias con otras fuentes.
Ancho de banda de Nyquist
Para comenzar, consideremos el caso de un canal exento de ruido. En este entorno, la limitación en la velocidad de los datos está impuesta por el ancho de banda de la señal. Nyquist formalizó esta limitación afirmando que si la velocidad de transmisión de la señal es 2B, entonces una señal con frecuencias no superiores a B es suficiente para transportar esta velocidad de transmisión de la señal. Y viceversa: dado un ancho de banda B, la velocidad mayor de transmisión de la señal que se puede conseguir es 2B. Esta limitación está provocada por la interferencia entre símbolos, que se produce por la distorsión de retardo.
No obstante, se pueden transmitir señales con dos niveles de tensión (binarias) o más, es decir, cada elemento de señal puede representar a más de dos bits. Por ejemplo, si se usa una señal con cuatro niveles de tensión, cada elemento de dicha señal podrá representar dos bits. La formulación de Nyquist para el caso de señales multinivel es:
C = 2B log2M
donde M es el número de señales discretas o niveles de tensión. Así pues, para M = 8, valor típico que se usa en algunos modems, la capacidad resulta ser 18600 bps.
Por tanto, para un ancho de banda dado, la velocidad de transmisión de datos se puede incrementar considerando un número mayor de señales diferentes. Sin embargo, esto supone una dificultad mayor en el receptor: en lugar de tener que distinguir una de entre dos señales, deberá distinguir una de entre M posibles señales. El ruido y otras dificultades en la línea limitarán el valor de M.
Fórmula para la capacidad de Shannon
La fórmula de Nyquist implica que al duplicar el ancho de banda se duplica la velocidad de transmisión, si todo lo demás se mantiene inalterado. Ahora establezcamos una relación entre la velocidad de transmisión, el ruido y la tasa de errores. Dado un nivel de ruido, cuanto mayor es la velocidad de transmisión, mayor en la tasa de errores.
Todos estos conceptos se pueden relacionar con la fórmula desarrollada por el matemático Claude Shannon. Cuanto mayor es la velocidad de transmisión, mayor es el daño que puede ocasionar el ruido. Dado un nivel de ruido, es de esperar que incrementando la energía de la señal se mejore la recepción de datos en presencia de ruido. Un parámetro fundamental en el desarrollo de este razonamiento es la relación señal-ruido (SNR) que se define como el cociente entre la potencia de la señal y la potencia del ruido presente en un punto determinado en el medio de transmisión.
(SNR)(dB) = 10log(potenca señal / potencia de ruido)
Esta expresión muestra, en decibelios, cuanto excede la señal al nivel de ruido. Una SNR alta significará una señal de alta calidad y la necesidad de un reducido número de repetidores.
La relación señal-ruido es importante en la transmisión de datos digitales, ya que determina la máxima velocidad de transmisión que se puede conseguir. Una conclusión de Shannon es que la capacidad máxima del canal, en bits por segundo, verifica la ecuación:
donde
La fórmula de Shannon representa el máximo límite teórico que se puede conseguir, aunque no tiene en cuenta eñ ruido impulsivo, la atenuación o la distorsión de retardo.
(Fuente de información: Toda la información que he introducido la he extraído de las transparencias de clase y del libro "Comunicaciones y Redes de Computadores" de William Stallings)
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En los sistemas de transmisión de datos, el medio de transmisión es el camino físico entre el transmisor y el receptor. Tenemos dos tipos de medios de transmisión: los medios de transmisión guiados y los no guiados. En los primeros las ondas electromagnéticas se transmiten a través de un medio sólido (par trenzado de cobre, cable coaxial o fibra óptica). En los no guiados la transmisión se realiza a través de la atmósfera, el agua o el espacio exterior.
La calidad de la transmisión viene dada, en los medios guiados, por las características del medio y por el tipo de señal y en los no guiados viene dada por el ancho de la señal emitida. Una propiedad de las señales emitidas mediante antenas es la direccionalidad: a frecuencias bajas las señales son omnidireccionales mientras que a frecuencias altas las señales se pueden concentrar en punto.
Cuando se diseña un sistema de transmisión se desea que este alcance el punto más lejano posible. Tenemos una serie de factores relacionados con el medio de transmisión y la señal que determinan tanto la distancia como la velocidad:
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Espectro eletromagnético para las telecomunicaciones
En medios guiados, el ancho de banda o velocidad de transmisión dependen de la distancia y de si el enlace es punto a punto o multipunto. Los tres medios de transmisión más utilizados en la transmisión de datos son el par trenzado, el cable coaxial y la fibra óptica.
Par trenzado
Es el medio guiado más económico y el más usado
Descripción física
El par trenzado consiste en dos cables de cobre aislados mediante una cobertura protectora colocados en forma de espiral. La finalidad de colocarlos en espiral es reducir las interferencias entre pares adyacentes (ya sea dentro del mismo cable como con otros cables cercanos). Para los pares adyacentes dentro de un mismo cable los trenzados tienen diferente paso de torsión.
Aplicaciones
El par trenzado es el medio de transmisión más utilizado tanto para señales analógicas (telefonía) como para señales digitales (LAN).
Características de la transmisión
En las transmisiones analógicas el par trenzado necesita que haya amplificadores cada 5 ó 5 km. En las transmisiones digitales esas distancias se reducen, pasando a 2 ó 3 km. Esto es debido a la fuerte atenuación que sufre este medio y a que es muy vulnerable a las interferencias y al ruido. Para evitar estos problemas se puede apantallar con una malla metálica para reducir estas interferencias.
Pares trenzados apantallados y sin apantallar
Existen dos tipos de pares trenzados: apantallados y sin apantallar. El más utilizado en telefonía es el par trenzado sin apantallar (UTP, Unshielded Twisted Pair) debido a su bajo coste y a su facilidad para la manipulación e instalación. Por contra, tiene una gran susceptibilidad a las interferencias, como hemos explicado antes. El par trenzado apantallado (STP, Shielded Twisted Pair) incorpora una malla metálica que recubre todo el trenzado y lo protege de interferencias. Esto proporciona mejores prestaciones a velocidades de transmisión superiores. Su inconveniente, que es muy caro además de ser costosa su manipulación.
Cable coaxial
Descripción física
Consiste en un conductor cilíndrico ensterno que rodea a un cable conductor interior. El conductor interior se mantiene a lo largo del eje axial mediante una serie de anillos aislantes regularmente espaciados o bien mediante un material sólido dieléctrico. El conductor exterior se protege mediante una cubierta o funda. Comparado con el par trenzado, el cable coaxial puede cubrir mayores distancias así como conectar un número mayor de estaciones en linea.
Aplicaciones
Su utilización es muy variada, por lo que señalaremos las más importantes:
Características de la transmisión
El cable coaxial se utiliza tanto para transmitir señales digitales como analógicas. Por construcción es menos susceptible a las interferencias que el par trenzado, con lo que consigue velocidades de transmisión mucho mayores. Sus principales inconvenientes son la atenuación, el ruido térmico y la intermodulación, que aparece solo cuando sobre el mismo cable se usan varios canales o bandas de frecuencia (FDM, Frecuency Division Multiplexing). En la transmisión de señales analógicas se necesitarian amplificadores cada pocos kms, pero si se trata de señales digitales se debe utilizar un repetidor cada km, siendo necesario reducir la distancia a medida que aumentamos la velocidad de transmisión.
Fibra óptica
Descripción física
Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y cubierta. El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico. Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo. Alrededor de este conglomerado está la cubierta (constituida de material plástico o similar) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc...
Aplicaciones
Es un medio muy apropiado para largas distancias y también para LAN's. Sus beneficios frente a cables coaxiales y pares trenzados son:
Las cinco aplicaciones básicas en las que la fibra óptica es importante son:
Características de la transmisión
La fibra óptica propaga internamente el haz de luz que transporta la señal codificada de acuerdo eocn el principio de relexión total. Este fenómeno se da en cualquier medio transparente qeu tenga un índice de refracción mayor que el emdio dque lo contenga.
La luz proveniente de la fuente penetra en el núcleo cilíndirico de cristal o plàstico. Los rayos que inciden con a´ngulos superficiales se reflejan i se propagan dentro del núcleo de la fibra, mientras que para otros ángulos de incidencia, los rayos son absorbidos por el material que forma el revestimiento. Este tipo de propagación se llama multimodal de índice discreto, ya que hay multitud de ángulos para los que se da la reflexión total. Al existir varios angulos de reflexión, existen también varios caminos de transmisión de diferente longitud con lo que datos de una misma transmisión lleguen dispersos en el tiempo, limitando así la velocidad máxima de transmisión. Este tipo de transmisión es adecuada para cortas distancias. Si reducimos el radio de la fibra al tamaño de la longitud de onda de un solo ángulo, tendremos el rayo axial. Este tipo de transmisión se le denomina monomodo y posee unas caràcteristicas superiores de transmisión ya que solo existe un camino. Este tipo de transmisión es adecuado para largas distancias. Existe otro tipo de transmisión llamada multimodo de índice gradual en el que el las fibras tienen un índice de refracción superior en el centro con lo que avanzan más rápidamente conforme se alejan del eje axial de la fibra. Esto permite que los rayso viajen describiendo una trayectoria helicoidal y no en zig-zag, con lo que llegan al mismo tiempo que los rayos axiales. Este tipo de transmisión se utiliza frecuentemente en las redes de area local.
En los sistemas de fibra óptica se utilizan dos tipos diferentes de fuentes de luz: los diodos LED (Light Emiting Diode) y los diodos ILD (Injection Laser Diode). El LED es menos costoso pero tiene un tiempo de vida superior y el ILD es más eficaz y proporciona velocidades de transmisión superiores.
Antenas
Una antena se puede definir como un conductor eléctrico utilizado para radiar o captar energia electromagnética. Para transmitir la señal, la energia eléctrica proveniente del transmisor se convierte a energia electromagnética en la antena, radiándose al entorno cercano. Para recibir una señal, la energia electromagnética capturada por la antena se convierte a energia elécrica y se pasa al receptor. Una antena puede usarse tanto en la emisión como en la recepción ya que actúa con la misma eficacia en los dos casos. La antena radiará potencia en todas las direcciones aunque no igual de bien en todas ellas. Para ver las prestaciones de una antena hay que mirar su diagrama de radiación, que en el caso más simple correspondería a una esfera, es decir, un punto en el espacio que radia la misma potencia en todas las direcciones. A este caso se le denomina antena isotrópica.
Microondas terrestres
Descripción física
La antena se fija rígidamente de forma que el haz esté perfectamente enfocado siguiendo la trayectoria visual hacia la antena receptora. Las antenas de microondas se situan a una altura suficientemente elevada sobre el nivel del suelo para evitar obstàculos en la transmisión. Para conseguir transmisiones a larga distancia, se concantenan distintos enlaces punto a punto entre antenas situaas en torres adyacentes, hasta cubrir la distancia deseada.
Aplicaciones
Los sistemas de microondas terrestres se usan principalmente en servicios de telecomunicación de larga distancia, como alternativa al cable coaxial o a las fibras ópticas. Para una distancia dada, las microondas requierne menor número de repetidores o amplificadores que el cable coaxial pero, por el contrario exigen que las antenas estén perfectamente alineadas. El suso de las microondas es frecuente en la transmisión de televisión y voz. También se utilizan en enlaces punto a punto en cortas distancias (circuitos cerrados de TV, interconexiones entre redes locales...)
Caracteristicas de la transmisión
La banda de frecuencias está comprendida entre 1 y 40 Ghz. Cuanto mayor sea la frecuencia utilizada, mayor es el ancho de banda potencial y por tanto, mayor la velocidad de transmisión. Como todos los sistemas de transmisión, la atenuación es la principal causa de pérdida. Èsta varía con el cuadrado de la distancia con lo que los amplificadores o repetidores podrán estar colocados a distancias de unos 10-100 kms. Además, la atenuación aumenta con la lluvia. Debido a que las microondas se estan popularizando, las interferencias estan pasando a ser un problema, ya que tienden a solaparse unas transmisiones con otras.
Microondas por satélite
Descripción física
Un satélite de comunicaciones es una estación que retransmite microondas. Se usa como enlace entre dos o más receptores/transmisores terrestres, denominados estaciones base. El satélite recibe la señal en una banda de frecuencia (canal ascendente), la amplifica o repite y, posteriormente, la retransmite en otra banda de frecuencia (canal descendente). Cada uno de los satélites geoestacionarios operará en una serie e bandas de frecuencias llamadas canales transpondedores, o simplemente transpondedores (transponders). Para que un satélite de comunicaciones funcione con eficacia, generalmente se exige que se mantenga en una orbita geoestacionaria para que se mantenga alineado con las estaciones base. Esto se consigue a una distancia de la tierra de 35.863 km sobre el ecuador.
Aplicaciones
Entre las aplicaciones más importantes de los satélites están:
Características de la transmisión
El rango de frecuencias óptimo para la transmisión via satélite está en el intervalo comprendido entre 1 y 10 Ghz. Por debajo de 1 GHz, el ruido producido por causas naturales es apreciable incluyendo el ruido galáctico, el solar, el atmosférico y el producido por interferencias con otros dispositivos eletrónicos. Por encima de los 10 GHz la señal se ve severamente afectada por la absorción atmosférica y por las precipitaciones.
La mayoria de los satélites que porporcionan sevicio de enlace punto a punto operan en el intervalo entre 5,925 y 6'425 GHz para la transmisión desde las estaciones terrestres hacia el satélite (canal ascendente) y entre 3,7 y 4,2 GHz para la transmisión desde el satélite hasta la Tierra (canal descendente). Las frecuencias de la banda ascendente es diferente de la frecuencia de la banda descendente. Esto es así porque para conseguir una transmisión continua y sin interferencias, el satélite o puee transmitir y recibir en el mismo rango de frecuencias. Así pues las señales que se reciben desde la estaciones terestres en una frecuencia dada se deberán devolver en otra distinta.
Una peculiaridad de las transmisiones via satélite es el retardo que llega a ser de un cuarto de segundo en transmisiones que vayan desde una estación terrestre hasta otra y que pase por el satélite.
Ondas de radio
La diferencia entre las microondas y las ondas de radio es que estas ñultimas son omnidireccionales, mientras que las primeras tienen un diagrama de radiación mucho más direccional. Este hecho hace que las ondas de radio no necesiten antenas parabólicas ni necesitan que dichas antenas estén instaladas sobre una plataforma ríginda para estar alineadas.
Aplicaciones
Con el término radio se alude de una manera poco precisa a toda la banda de frecuencias comprendida enter 3 kHz y 300 GHz. Aquí se está utilizando el término ondas de radio para aludir a la banda VHF y parte de UHF: de 30 MHz a 1 GHz. Este rango abarca a la radio comercial FM así como a la televisión UHF y VHF.
Caracteristicas de la transmisión
El rango de frecuencias comprendido entre 30 MHz y 1 GHz es muy adecuado para la difusión simultánea a varios destinos. A diferencia de las ondas electromagnéticas con frecuencias menores, la ionosfera es transparente para las ondas con frecuencias superiores a 30 MHz. ASí pues, la transmisión es solo posible cuando las antenas estén alineadas. En esa banda no se producirán interferencias entre los transmisores debidas a las reflexiones en la atmosfera. A diferencia de la región de las microondas, las ondas de radio son menos sensibles a la atenuación por la lluvia.
Un factor muy importante en las ondas de radio son las interferencias por multitrayectorias. Entre las antenas, debido a la reflexión en la superficie terrestre, el mar u otros objetos, pueden aparecer multitrayectorias. Este efecto aparece con frecuencia en los receptores de V y consiste en la aparición de varias imágenes (o sombras) producidas, por ejemplo, cuando pasa un avión por el espacio aéreo cercano.
Infrarrojos
Los
emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados o bien estar
en línea tras la posible reflexión de rayo en superficies como las
paredes. En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de
interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos
(paredes por ejemplo). Tampoco es necesario permiso para su utilización
(en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar
una frecuencia de uso).
Fuente: Stallings (Se me habia olvidado _') Índice
(DavidSánchez)Les fonts de la info estan en la meva fitxa personal.
Las funciones del circuito de datos: Imágen «CDD.jpg» no disponible
Conversión del señal a mensaje.
Funciones de transmisión:
F.de Codificación: señal analógica/digital --> digital.
F.de Modulación:
Uso del señal portador analógico continuo de frecuencia constante que
se modifica en función de los datos generados por la fuente. Lo que se
modifica es uno o más de los 3 parámetros del señal portador (amplitud,
frecuencia y fase).
(2.3.1) Datos digitales,señales digitales
Imágen «DtoD.jpg» no disponible
Hay 3 tipos de codificación digital --> digiatal:
(2.3.1.1)Unipolar: Todos los elementos de la señal tienen el mismo signo, es decir, 0 lógico es cuando la señal tiene voltage 0 voltios y el 1 lógico es en el resto de casos. Los principales problemas de la codificación unipolar són el componente continuo (DC) y la sincronización.
Imágen «unipolar.jpg» no disponible
(2.3.1.2)Polar: Los estados lógicos se representan 0 para el voltage negativo y 1 para el voltage positivo. Hay 3 tipos de códigos polares:
(2.3.1.2.1)NRZ:Estos códigos comparten la propiedad que la tensión es constante en todo el intervalo de duración de trasmisión del bit, eso quiere decir que no hay transiciones (no hay retorno al nivel cero de tensión). Hay diferentes formas de representación de 0 y el 1 lógico mediante estos códigos aunque el más habitual es el de dar una tensión negativa para uno de los valores binarios y otra de positiva para el otro valor binario. Este es nuestro NRZ. Estos códigos se caracterizan por su facilidad de implementación y por buen aprobechamiento del ancho de banda. Estos códigos tienen varis limitaciones, las más importantes es la incapacidad de sincronización y la presencia de una componente continua (dc). Su uso es frecuente en grabaciones magnéticas.
(2.3.1.2.1.1)NRZ-L:(Noreturn-toZero-Level) se usa normalmente para generar/interpretar datos binarios en dispositivos (terminales). Imágen «nrzl.jpg» no disponible
(2.3.1.2.1.2)NRZ-I:(Noreturn
to Zero, invert on ones)Los datos se codifican con la
presencia/ausencia de una transición del señal en la duración del
intervalo de trasmisión del bit. El 1 lógico secodigicaria con la
transición baja-alta o también alta-baja. El 0 lógico se representaria
mediante la ausencia de transición. Un ejemplo de NRZ-I seria la codificación diferencial
la señal se decodifica comparando la polaridad de los elementos de
señal adyacentes. Para esta codificación el 0 se codifica con la misma
señal del valor anterior (digamos que se mantiene incommutable para el
0) y para el 1 se codifiac con una de diferente. Una ventaja és la
mayor facilidad de detección de errores bajo presencia de ruido en el
canal de trasmisión. Otra ventaja seria que no es difícil perder la
polaridad en un sistema comlicado de trasmisión con NRZ-I.
Imágen «nrzi.jpg» no disponible
(2.3.1.2.2)RZ:Són
códigos donde existe el retorno a cero. Para cada bit existe un cambio
de voltage para eso se usan 3 tipos de valores para los voltages:
positivo, negativo y cero. El inconveniente más importante es el de
necesitar dos cambios de señal para codificar un bit, eso nos provoca
la necesidad del uso de más ancho de banda.
Imágen «bz.jpg» no disponible
(2.3.1.2.3)Bifase: Estas técnicas fueron diseñadas para superar las dificultades encontradas en los codigos NRZ. Todas estas técnicas fuerzan a una transición por cada bit como mínimo, pudiendo tener hasta dos en el mismo período,(desventaja) cosa que hará que la velocidad de modulación máxima sea dos veces las de los códicos NRZ forzando a tener un ancho de banda mayor. (ventajas)1:La transición que hay en medio del intervalo ayuda a la sincroización del receptor (tb llamados auto-sincronizados) 2:No tiene componente continua.3:Se podrian detectar errores si se detecta que no hay una transición esperada en medio del intervalo(el ruido el canal tendria que invertir la señal y luego la transición para que este no fuera detectado).Hay más de dos técnicas pero explicaremos dos de las más frecuentemente utilizadas.Son las siguientes:
(2.3.1.2.3.1)Manchester: En este código siempre existe una transición en la mitad del intervalo de duración del bit. Esta transición es útil para la sincronización y la trasmisión de los datos (una trasmisión baja-alta = 1 y una alta-baja = 0).Imágen «manchester.jpg» no disponible
(2.3.1.2.3.2)Manchester Diferencial:
En este código tb existe la transición en medio del intervalo pero
solamente se utiliza para dar sincronización. El 0 implica que la
transición se encuentra al principio del intervalo del bit, y el 1
representa que la transición no se encuentra al inicio del intervalo.
Este código tiene como ventajas adicionales que las derivadas de la
utilización de una aproximación diferecncial.
Imágen «Diff_Manchester.jpg» no disponible
(2.3.1.3)Bipolar: Se usan los 3 niveles de voltage. Para el 0 lógico es el que representa el voltage 0. Para el 1 lógico se representan alternativamente los voltages positivos y negativos. Hay 3 tipos de codificación bipolar:
(2.3.1.3.1)AMI:
Codificación bipolar con inversión de marca alternada.Para cada bit hay
un cambio de voltage de ebtre los tres valores posibles
(positivo,negativo y zero). En esta codificación no hay componente DC y
la secuencia de 1os es sincronizada. Uno de los inconvenienes de estos
códigos es que una una secuencia larga de 0's puede dar lugar a una
pérdida de sincronización.
Imágen «ami.jpg» no disponible
(2.3.1.3.2)B8ZS:
Es la codificación Bipolar con Substitución de 8 Zeros. Esta
codificación es como la AMI (0 = no hay señal y 1 = nivel positivo o
negativo, alternante), excepto que cualquier cadena de ceros se
reemplaza por una cadena que tiene dos violaciones de código
(combinaciones de estados de señalización no permitidos por el código).
Como esta codificación tiene una probabilidad muy baja de haberse
generado por causa del ruido del canal el receptor no tendrá problemas
en identificaro e interpretará como una cadena de 8 ceros.
Imágen «b8zs.jpg» no disponible
(2.3.1.3.3)HDB3:
(High Density Bipolar-3 Zeros). Este esquema de codificación es usado
habitualmente en Europa y Japón. Es un tipo de codificaión AMI pero
esta reemplaza cadenas de 4 ceros por cadenas de uno o dos pulsos. El
último de los 4 se substituye por una violación de código. Esta
violación tiene que complir un requisito adicional, tiene que ser de un
polaridad contraria a la última producida, es decir,si ahora obtengo
una cadena de 4 ceros y el último lo substituyo por una violación
positiva, la siguiente violación tendria que ser negativa, la siguiente
a esta positiva y así sucesivamente.
Imágen «hdb3.jpg» no disponible
(2.3.2) Datos digitales,señales analógicas
Imágen «DtoA.jpg» no disponible
(2.3.2.1)Técnicas de codificación
(2.3.2.1.1) Desplazamiento de amplitud (ASK,Amplitudes-Shift Keyung):
Imágen «ASK.jpg» no disponible
Esta
técnica de codificación se basa en representar los dos valores binarios
mediante dos amplitudes diferentes de la señal portadora. Lo usual es
dar amplitud 0 (ausencia de la portadora) para representar uno de los
bits y dar valor (presencia de la portadora) para el otro bit.La señal
resultante seria:
s(t)= Acos(2*PI*fc*t) para 1 binario
s(t)= 0 para 0 binario
Es una técnica bastante ineficaz, es sensible a cambios repentinos de la ganancia (interferencias externas). Se aplica en la trasmisión de datos digitales en fibras ópticas.Una alternativa es el OOK (on-off).
(2.3.2.1.2) Desplazamiento de frecuencia (FSK,Frecuency-Shift Keying):
Imágen «FSK.jpg» no disponible
Para
esta técnica lo que se hace es dar dos frecuencias diferentes para cada
valor binario. Las frecuencias que se le otorgan tienen que ser
frecuencias próximas a la frecuencia de la señal portadora. La señal
resultante seria:
s(t)= Acos(2*PI*fc1*t) para 1 binario
s(t)= Acos(2*PI*fc2*t) para 0 binario
Es menos sensible a errores que ASK. Se suele usar XTC a 1200 bps, en radio a alta frecuencia y en LAN's (cable coaxial).
(2.3.2.1.3) Desplazamiento de fase (PSK,Phase-Shift Keying):
Imágen «PSK.jpg» no disponible
s(t)= Acos(2*PI*fc1*t+PI) para 1 binario
s(t)= Acos(2*PI*fc2*t) para 0 binario
En la gráfica que hemos colgado como ejemplo de PSK no es la técnica PSK estricta sinó que se le conoce como PSK diferencial
se basa en que para el valor 0 a la señal portadora se la deja con la
misma fase que la original pero para el valor 1 se opone la fase de la
original. Podemos ver entonces que el PSK diferencial se basa en "desplazamiento
en fase es relativo a la fase correspondiente al último símbolo
trasmitido, en vez de ser relativo al valor constante de referencia".
Una variación de esta última técnica és la QPSK (Quadrature pahse-shift keing)
que se usa para aprobechar mas eficazmente el ancho de banda. Se basa
en asignar la representación de más de un bit a cada elemento de
señalización. Esta técnica de codificación sus desplazamientos de fase
son múltiplos de PI/2 (90º) en lugar de los 180º que se usaban en PSK
diferencial. La señal qedaria definida de la siguiente manera (para dos
bits de representación):
s(t)= Acos(2*PI*f1*t+(PI/4)) para 11
s(t)= Acos(2*PI*f2*t+(3*PI)/4)para 10
s(t)= Acos(2*PI*f1*t+(5*PI)/4)para 00
s(t)= Acos(2*PI*f2*t+(7*PI)/4)para 01
Para más de dos niveles la técnica recibe el nombre de m-PSK donde m nos dice el nivel. Por ejemplo, 3-PSK corresponderia a:
|
bits |
Phase |
|
000 |
0 (0*pi/8) |
|
001 |
45 (2*pi/8) |
|
010 |
90 (4*pi/8) |
|
011 |
135 (6*pi/8) |
|
100 |
180 (8*pi/8) |
|
101 |
225 (10*pi/8) |
|
110 |
270 (12*pi/8) |
|
111 |
315 (14*pi/8) |
Nota: Relación entre velociadad de modulación y de trasmisión (bps) ==> D = (R/b) = (R/log2 L) donde:
D = Velocidad de modulación
R = Velocidad de trasmisión (bps)
L = # de elementos de señalización diferentes
b = # de bits por elemento de señalización
Este
procedimiento se consigue usando NRZ-L como técnica de codificación.
Para otra que no sea esta el esquema mostrado se complica. Por ejemplo
la R en NRZ-L és de R = 1/t y para las bifase és de R = 2/t,
por tanto D(NRZ-L)< D(bifase), por lo que en cierta manera se está
contrarrestando la reducción en D conseguida con las técnicas de
modulación multinivel (según Stallings).
¡¡¡ NOTA:QAM l'stallings el situa en l'apartat d'Analógic a Analógic, en comptes de Digital a Analógic com en les trasparencies.!!!
(2.3.3) Datos analógicos,señales digitales
Imágen «AtoD.jpg» no disponible
Este proceso recibe el nombre de digitalización.Una vez los datos estan digitalizados puede suceder 3 cosas:
Los datos digitales se trasmitan usando NRZ-L. La convrsión A->D es directa.
(2.3.3.1)Modulación por codificación de impulsos
El PCM se basa en el teorema de muestreo de Nyquist
(si una señal f(t) se muestrea a intervalos regulares de tiempo con
frecuencia mayor que el doble de la frecuencia más alta de la señal,
entonces la muestra así obtenidas contienen toda la información de la
señal original.F(t) se puede reconstruir a partir de estas muestras
mediante la utilización de un filtro pasa baja).
Para digitalizar señales analógicas es necesario 4 pasos:
PAM: (Modulación por Amplitud de Pulsos) Són muestras analógicas que dividen la señal en intervalos iguales. Este muestreo tiene como finalidad medir la amplitud de la señal (en intervalos iguales).PAM no se utiliza para la trasmisión de datos ya que hay pulsos del señal analógico que no toman valor discretos.
Cuantización: segun http://www.hispamp3.com/tallermp3/tutoriales/mp3profundidad/2.shtml la cuantización es: en su forma más sencilla, consiste simplemente en medir el valor de la señal en amplitud y guardarlo. y sigue diciendo En
lo referente a la cuantización, es evidente que cuantos más bits se
utilicen para la división del eje de la amplitud, más "fina" será la
partición y por tanto menor el error al atribuir una amplitud concreta
al sonido en cada instante. Tenemos que mencionar que esta web es
especifica de digitalización de un señal de sonido.Nuestro caso es el
mismo pero aplicado a todo tipo de señales.Lo que no menciona la web es
que la cuantificación es una aproximación, por tanto la diferencia
entre el señal original y el cuantificado recibe le nombre de
error/ruido de cuantificación.La razón señal-ruido: SNR=20log2^n + 1,76dB=6,02n + 1,76 dB. El número de bits para la cuantificacón se eligirá dependiendo el nivel de precisión deseado.
Codificación de las muestras:
El resultado de digitalizar el señal PAM y cuantificarlo(muestras) se
codifica (se pasa a 0 y a 1), siempre se dejara el un bit para la
codificación del signo.Hay diferentes técnicas de codificación, una de
ellas es la codificación no linial, que se basa en
codificar con diferente separación de los niveles de
cuantificación.Cuando la separación de estos niveles es siempre el
mismo, se dice que es una codificación lineal.Si se
usa la codificación lineal para los señales más pequeños estarán en
terminos más distorsionados. Hay otro método usando la codificación
uniforme, que es el de comprimir y posteriormente expandir la señal
analógica de la entrada. Este procedimiento se basa en comprimir el
rango de intensidades asignando a las señales de baja amplitud una
ganancia superior que a las de amplitud mayor. El receptor tendrá el
procedimiento invertido, es decir realizará la operación contraria.
Codificación digital a digital:Este punto está explicado en el 2.3.1.
(2.3.3.2)Modulación Delta (DM,Delta Modulation)
Para
mejorar prestaciones y/o reducir la complejidad de la PCM se han
desarrollado diferentes técnicas.Una de las más aceptadas es la modulación delta (DM,Delta Modulation).
Consiste en que se obtine una cadena de bits que aproxima a la derivada
de la señal analógica de entrada en lugar de a la propia amplitud (se
genera un 1 si la función escalera sube en el siguiente intervalo, en
caso contrario se genera un 0).
Para generar la transición hacia arriba o hacia a bajo de la función
escalera dependerá de la forma de onda de la señal original ya que se
pretenderá ajustar lo máximo posible la función a la señal.Para
conseguirlo se usa el mecanismo de realimentación.
Hay dos parámetros importantes en la modulación delta:
La frecuencia de mostreo.
La
principal ventaja del DM ante el PCM es la sencillez de implementación
pero PCM con la misma velocidad de trasmisión consigue cas siempre un
mejor SNR.
(2.3.4) Datos analógicos,señales analógicas
Imágen «AtoA.jpg» no disponible
La justificación de la modulación: será necesaria cuando exista sólo la posibilidad de trasmisión analógica, permitiendo así convertir los datos digitales a analógicos. Pero la justificación para modular señales analógicas a analógicas se dan dos razones:
Para una trasmisión más efectiva puede que se necesite una frecuencia mayor. En los medios no guiados, es casi imposible trasmitir señales en banda-base(enviar una señal analógica usando su espectro original) debido a que las antenas tendrian que tener un tamaño de varios km de diámentro.
La modulación permite multiplexación por división en frecuencias.(Técnica importante que explicaré cuando hayamos dado el temario).
(2.3.4.1)Modulación en amplitud (AM)
Matemáticamente el proceso se puede expresar de la siguiente manera:
s(t) = [1 + na*x(t)]*cos(2*pi*fc*t)
donde cos(2*pi*f*t) es la señal portadora, x(t) la de entrada, el parámetro na
es el índice de modulación, que es el cociente de la amplitud de la
señal de entrada y la de la portadora. Es un buen hábito observar el
expectro de la señal AM ya que esta formado por la señal portadora
original más el espectro de la señal en la entrada al modulador
trasladada a fc. La parte del espectro donde |f| > |fc| se le denomina banda lateral superior y es una réplica exacta del espectro original M(f), y la banda lateral inferior es cuando |f| < |fc| y es una réplica también de M(f) pero invertida en frecuencias.
Otra relación importante es:
Pt = Pc * (1 + [na^2]/2)
donde:
Pt = Potencia total tasmitida en s(t).
Pc = Potencia trasmitida en la señal portadora.
na
la vamos a querer lo mas grande posible, así la mayor poténcia de la
señal trasmitida se usará para trasportar información, pero siempre
dentro de un límite que es ser menos a 1.
Cada banda laterial contiene toda la información del espectro M(t) por tanto s(t) tiene componentes inecesarias. SSB (Single SideBand)
se aprobecha de la situación y solo trasmite una de las dos bandas
laterales, eliminando asi la otra banda y la señal portadora.
Las ventajas de SSB son:
Hay otra variante. Es la DSBSC, double sideband supressed carrier) que elimina la frecuencia portadora y trasmite las dos bandas laterales.Con este método nos ahorramos potencia pero usamos el doble de ancho de banda que con SSB.Las desventajas de DSBSC al suprimir la portadora es que la sincronozación es más complicada ya que la portadora ejerce de sincronizador.
(2.3.4.2)Modulación en ángulo (FM y PM)
FM: Frecuency Modulation.
PM: Phase Modulation.
La señal modulada se expresa como:
s(t) = Ac * cos[2*pi*fc*t + @(t)]
donde @(t) es la fase (modulación en fase) y es porporcional a la señal modulada de la siguiente manera: @'(t) = np * M(t).
np = indice de modulación.
En
la modulación en frecuencias la que es proporcional a la señal modulada
es la derivada de la fase: @'(t) = nf * M(t) donde nf = es el índice de
modulación en frecuencias.
(2.3.4.3)Modulación en amplitud en cuadratura (QAM, Quadrature Amplitude Modulation)
¡¡¡
NOTA:QAM l'stallings el situa en l'apartat d'Analógic a Analógic, en
comptes de Digital a Analógic com en les trasparencies.!!! Imágen «QAM.pdf» no disponible <==
guia d'info del QAM del CINIT (Centre de INvestigació i Innovació de
Telecomunicacions). En aquest guia també diu que és una modulació de
Digital a Analógic.
Cable <= 9 m.
Velocitat < 20 Kbps (a la practica mes)
Ampliacions del tema: Veure ampliacions de Tema 2 per una completa referència del RS-232 i l'EIA-232, en anglès
AmpliacionsTema2: Veure ampliacions de Tema 2 per una completa referència de l'EIA-449, en anglès
Webs d'interès:
ITU: http://www.itu.int
ISO: http://www.iso.org
Índice
()
La multiplexació es un metode utilitzat per enviar multiples senyals per un medi o canal de manera que el receptor pugui discernir i separar els senyals transmesos.
La multiplexació pot esser creada per a:
Divisió de freqüencia (FDM):
Metode utilitzat generalment per a sistemes analogics (Radio, TV). El metode consiteix en crea porcions de senyal, dividint l'ample de banda total del medi, i asignar aquestes porcions a un canal.
Divisió d'ona (WDM):
Es una tecnología que multiplexa varies senyals sobre una sola fibra óptica mitjantçant portadores óptiques de diferent longitud d'ona.
Divisó de temps (TDM):
L'ample de banda es asignat durant un determinat temps a un canal de transmisió. Aixi s'estableix una transmisio de multiples senyals per un mateix canal. Hi ha dues variants d'aquest metode.
Estadística
o intel·ligent: on el canal "sap" la quantitat d'informació enviada
d'un senyal, gestionant de manera equitativa la quantitat de senyals
transmeses.
Una trama es l'unitat d'informació resultant de divir el flux de bits a transmetre. Podem entendre les trames com a seqüencies d'informació finites, per tant totes les trames inclouen bits de control: headers i tailers.
(ex: si el header marca 6 caracters i en realitat n'hi ha 4 a la trama, el receptor interpretetara com a header de la següent trama un caracter que no ho es.)
L'obejtiu es que controlar la velocitat del transmissor respecte el receptor. La velocitat del transmissor sempre a d'esser mes lenta o igual que la del receptor. S'utilitza per assegurar que el transmissor no s'obrecarregui i saturi el receptor. Tambe cal evitar la perdua de dades en el receptor. Utilitzant regles definides en el protocol que prohibeixen l'enviament de trames fins que el receptor no ho autoritzi (implicita o explicitament), es pot controlar la velocitat d'enviament del transmissor.
L'objectiu del control d'errors es que les trames arribin al receptor correctament, tant en format com en contingut. Hi ha diverses tecniques per aconseguir aquest objectiu:
Detecció i correcció:
Detecció:
A més disposem de proteccions contra els errors:
Error de bit: l'error prove d'un canvi en 1 bit en certa unitat de dades.
Error en ràfega: el canvi es troba en 2 o més bits d'una unitat de dades. El tamany de la ràfega es mesura en la distancia entre els errors.
Estratègies per la protecció:
Redundància: consiteix en afegir bits de control als bits d'informació per assegurar que son correctes.
Mètodes de detecció d'errors:
VRC: Verificació de redundància vertical.
LRC: Verificació de redundància longitudinal.
Detecta errors de ràfega de longitud n > L amb probabilitat P(n) = 1 - 2-n.
Checksum: Suma de comprovació.
CRC: Verificació de redundància cíclica.
()
1. Objectius:
2. Protocols símplex
Emissor:
Receptor:
Emissor:
Receptor:
El protocol ARQ : El ARQ (del inglés Automatic Repeat-reQuest) es un protocolo utilizado para el control de errores en la transmisión de datos, garantizando la integridad de los mismos. Éste suele utilizarse en sistemas que no actúan en tiempo real ya que el tiempo que se pierde en el reenvío puede ser considerable y ser más útil emitir mal en el momento que correctamente un tiempo después. Esto se puede ver muy claro con una aplicación de videoconferencia donde no resulta de utilidad emitir el pixel correcto de la imagen 2 segundos después de haber visto la imagen.Esta técnica de control de errores se basa en el reenvio de los paquetes de información que se detecten como erróneos (Esto quiere decir que no todos los paquetes de información se detectan como erroneos).Para controlar la correcta recepción de un paquete se utilizan ACK's (acknowledge) y NACK's de forma que cuando el receptor recibe un paquete correctamente el receptor asiente con un ACK y si no es correcto responde con un NACK.Durante el protocolo que controla recepción de paquetes pueden surgir múltiples problemas (perdida de ACK, recibir un ACK incorrecto, etc,...) complicandose así elcontenido del ACK y surgiendo nuevos conceptos como el de timeout.Si el emisor no recibe información sobre la recepción del paquete durante un tiempo fijado (timeout) éste se reenvía automáticamente.Esencialmente existen tres tipos de ARQ aunque en la práctica se combinen buscando el sistema óptimo para cada canal o estado de tráfico concreto.
Imágen «arq.jpg» no disponible
El protocol PAR : El receptor envia un nou missatge només quan s'ha reconegut l'anterior. El remitent detecta la pèrdua d'un missatge (o un reconeixement) usant un timeout.El funcionament del receptor i del emissor segueix un algorisme de l'estil de:
Imágen «par.jpg» no disponible
3.Protocols dúplex
Imágen «piggy.jpg» no disponible
Imágen «sliding1.jpg» no disponible
Exemple de finestra lliscant de tamany 1. (a) Inici. (b) Després de que la primera trama (frame) ha estat enviada. (c) Després de que la primera trama hagi estat receibida. (d) Després de que el primer Ack hagi estat rebut. 4. Protocols de transmissió contínua
d’esperar un ACK (s'ha d'escollir W adequat), o sigui, fer una finestra d'un tamany major que 1.
Imágen «sliding_window.jpg» no disponible
Protocolo Repetir n ( Go back n ): En esta estrategia el receptor descarta los marcos que siguen y no manda ningún acuse. Es decir, el receptor tiene una ventana de tamaño 1 y no acepta ningún marco excepto el próximo que le debe dar a nivel de red. Con tiempo el emisor notará la ausencia de acuses y retransmitirá los marcos en orden. Este enfoque malgasta ancho de banda si la tasa de errores es alta. Mejora: cuando llega el ACK n se aceptan los anteriores.
Protocolo Repetir selectivamente ( Selective Repeat ). En esta estrategia el receptor guarda los marcos correctos después del malo. Cuando el emisor nota que falta un acuse, solamente retransmitirá el marco malo. Si esta retransmisión tiene éxito, el receptor tendrá muchos marcos correctos en secuencia y le podrá pasar al nivel de red y mandar un acuse de recibo para el número de secuencia más alto. Este enfoque requiere una ventana del receptor con un tamaño más de 1, y su costo es el espacio para los buffers. El tamaño de la ventana debiera ser la mitad del número de números de secuencia. ¿Por qué? El receptor tiene que poder distinguir entre marcos duplicados y marcos nuevos. Mejora: Se pueden usar acuses negativos de recibo (NAKs), los cuales el receptor puede usar para acelerar la retransmisión de marcos.
Imágen «go_back_n.jpg» no disponible Imagen: go back n mejorado.
Imágen «selective_repeat.jpg» no disponible Imagen: selective repeat mejorado.
Índice
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