Tema 3 (2017)

Resumen Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ingeniería Informática - 3º curso
Asignatura Infraestructura i tecnologia de xarxes
Año del apunte 2017
Páginas 8
Fecha de subida 10/06/2017
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Infraestructura y Tecnología de Redes Tema 3 – Comunicación de Datos Datos y señales Sistema de comunicación: conjunto de componentes que permiten la transmisión de información desde un punto (emisor) a otro (receptor).
S. de comunicación para la TD:   Equipo Terminal de Datos: elemento origen o destino final de la información.
Equipo de Comunicación de Datos: encargado de adaptar el mensaje para su transmisión y recepción.
Antes de transmitir los datos se han de convertir en señales electromagnéticos. Estos pueden ser digitales o analógicos.
Características de las señales:     Espectro: rango de frecuencias sobre las que una señal puede ser emitida y reconocida (100Hz – 8KHz) Ancho de banda (señal): anchura del espectro.
Ancho de banda (computación): cantidad de información que puede ser transmitida en una cantidad de tiempo.
Tasa de bits: nº de bits enviados por segundo (bps).
Velocidad de transmisión: 𝑉𝑡 = 𝑉𝑚 × log 2 𝑁𝑖𝑣𝑒𝑙𝑒𝑠 Dificultades de la transmisión: la señal emitida no es el mismo que llega al final.
  Atenuación: la energía decae con la distancia. Para solucionar esto, la señal ha de conservar un nivel superior al nivel del ruido.  Uso Amplificadores y Ecualizadores Distorsión: la velocidad de propagación varia con la frecuencia. Limita la tasa de transmisión máxima de un canal.  Uso Ecualizadores para solucionarlo  Ruido: señales no deseadas que se añaden a la señal entre origen y destino.
Relación Señal-Ruido: SNR = Potencia media de la señal (S) / Potencia media ruido (N) = S/N 𝑆𝑁𝑅𝑑𝑏 = 10 × log10 𝑆𝑁𝑅 Capacidad del Canal: máxima velocidad a la que se puede transmitir los datos en un canal (bps). Depende de: ancho de banda, niveles de señal usados y calidad del canal (nivel ruido).
Tasa de bits de Nyquist: en un canal con ancho de banda B, se pueden transmitir símbolos hasta una velocidad de 2B.
𝐶 = 2𝐵 × log 2 𝐿 (bps) L: número de niveles de la señal 𝐶 Ancho de banda necesario para un canal C: 𝐵 = 2 × log 2𝐿 Capacidad de Shannon: tasa de datos máxima teórica.
𝐶 = 𝐵 × log 2 (1 + 𝑆𝑁𝑅) (bps) Transmisión digital Tiene como objetivo comunicar de manera fiable y eficiente a través del canal de comunicaciones. Hace falta convertir los datos en una señal analógica o digital para su transmisión.
Codificación (señalización digital): una fuente de datos (digital o analógica) se codifica en una señal digital.
Modulación (transmisión análoga): uso de una señal portadora analógica continua de frecuencia constante que se modifica en función de los datos generados por la fuente. Se modifican uno o más parámetros de la señal (ancho, frecuencia o fase).
Codificación digital de señales digitales:    Unipolar (NRZ): todos los elementos de la señal tienen el mismo signo. Problema  componente DC y sincronización.
Polar: niveles de voltaje positivo o negativo para representar los dos estados lógicos.
o NRZ-L: nivel de la señal en función del estado del bit. Problema  componente DC y sincronización.
o NRZ-I: la señal se invierte si se encuentra un 1.
Problema  componente DC y sincronización.
o RZ: con retorno a 0. Problema  uso de mas ancho de banda.
o Bifase: la señal cambia a mitad del intervalo del bit, pero sin volver a 0.
Bipolar: los 1s se representan alternando voltajes positivos y negativos.
o AMI: uso de tres valores. Problema  necesita más niveles.
o B8ZS: con substitución de 8 ceros. Cambio por la cadena 000VB0VB en función del bit anterior.
o HDB3: cambio de patrón con 4 ceros.
Digitalización de señales analógicas:  PAM: modulación por anchura de pulso, muestreo de la anchura de la señal a intervalos iguales. Problema  no se puede usar para trasmitir datos  PCM: modulación por codificación de pulsos: o 1: Muestreo de la señal (PAM).
o 2: Cuantificación de los pulsos PAM.
o 3: Codificación de las muestras como flujo de bits.
 DM: modulación Delta, aproximación de una forma de onda de la señal original, solo hace falta un bit para la codificación.
Transmisión análoga Modulación análoga de señales digitales:      ASK: modulación por desplazamiento de anchura, se cambia la potencia de la señal portadora para representar un 0 o un 1. Problema  muy susceptible a interferencias.
FSK: modulación por desplazamiento de frecuencia, se usan diferentes frecuencias para representar los valores binarios.
PSK: modulación por desplazamiento de fase, cambia la fase de la señal portadora para representar los datos.
QPSK: modulación por desplazamiento de fase cuadrática, cada elemento de señalización representa más de un bit.
m-PSK: modulación por desplazamiento de fase multinivel.
 QAM: modulación de anchura en cuadratura, combinación de las técnicas ASK y PSK.
Uso del ancho de banda – Multiplexación Compartición de un enlace de datos para transmitir múltiples comunicaciones de manera simultánea.  Mejora la eficiencia del canal.
FDM (multiplexación por división de frecuencia): modulación de las señales de cada fuente con una frecuencia portadora diferente y transmitidos simultáneamente. Se dividen en “canales” y estos están separados por una banda de seguridad.
WDM (multiplexación por división de longitud de onda): mismo concepto que FDM pero con señales luminosas transmitidas por fibra óptica.
TDM (multiplexación por división del tiempo): ocupación de un único enlace para la transmisión de múltiples comunicaciones subdividiendo y entrelazando porciones de ellas.
Ej:   TDM síncrona: desaprovechamiento de muchos slots dentro de cada trama, cuando no se mandan datos.
TDM estadística: uso de la reserva dinámica de slots, bajo demanda.
DMT (Discrete multitone): combina QAM con FDM.
Uso del ancho de banda – Espectro disperso Diseñado para el uso de comunicaciones sin hilos, se basa en expandir el espectro necesario para cada estación (añadir redundancia).
 Inmunidad ante ruidos y distorsiones, posibilidad de cifrar mensajes, compartición del ancho de banda entre diferentes usuarios.
FHSS (espectro disperso por salto de frecuencias): la señal se emite sobre una serie de frecuencias “aleatorias”, saltando de frecuencia en intervalos fijados en el tiempo. El receptor captará el mensaje saltando como el emisor.
DSSS (espectro disperso por secuencia directa): se substituye cada bit de datos por n bits utilizando un bit de expansión.
Medios de transmisión Pareja de hilos metálicos: línea abierta de dos hilos.
Pareja trenzada: para evitar separación e incrementar inmunidad ante interferencias electromagnéticas.
  UTP (Unshielded Twisted Pair) STP (Shielded Twisted Pair) Cable coaxial: pareja de conductores cilíndricos concéntricos separados por un material aislante.  Mayores distancias, anchos de banda superiores y líneas compartidas.
Fibra óptica: perdidas bajas (menor atenuación), mayor ancho de banda, reducción de peso y volumen, inmunidad ante interferencias, gran seguridad.
Transmisión sin hilos: espacio libre, uso de antenas.
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