TRANSMISIÓN DE DATOS TRANSMISIÓN DE DATOS 1

Transcripción

1 TRANSMISIÓN DE DATOS TRANSMISIÓN DE DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES. DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES. SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES. TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL. DIFICULTADES EN LA TRANSMISIÓN. ATENUACIÓN. DISTORSIÓN DE RETARDO. RUIDO. CAPACIDAD DEL CANAL. ANCHO DE BANDA DE NYQUIST. CAPACIDAD DE SHANNON. COCIENTE E b /N 0. TRANSMISIÓN DE DATOS 1

2 TRANSMISIÓN DE DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES TRANSMISIÓN DE DATOS 2

3 TRANSMISIÓN DE DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES EL ESTUDIO DE LA TRANSMISIÓN DE DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES COMPRENDE EL ESTUDIO DE LOS SIGUIENTES ASPECTOS: DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES. SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES. TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL. LOS TÉRMINOS ANALÓGICO Y DIGITAL SE PUEDEN HACER EQUIVALENTES A CONTINUO Y DISCRETO, RESPECTIVAMENTE. ESTOS TÉRMINOS CARACTERIZAN LOS CONCEPTOS DE: DATOS: ENTIDADES QUE TRANSPORTAN INFORMACIÓN. SEÑALIZACIÓN: ACTO DE PROPAGAR LA SEÑAL A TRAVÉS DE UN MEDIO ADECUADO. TRANSMISIÓN: COMUNICACIÓN DE DATOS MEDIANTE LA PROPAGACIÓN Y EL PROCESAMIENTO DE SEÑALES. TRANSMISIÓN DE DATOS 3

4 DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES TRANSMISIÓN DE DATOS 4

5 DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES LOS DATOS ANALÓGICOS PUEDEN TOMAR VALORES EN CIERTO INTERVALO CONTINUO; EJ: VIDEO, VOZ, DATOS CAPTADOS CON SENSORES (TEMPERATURA, PRESIÓN). LOS DATOS DIGITALES TOMAN VALORES DISCRETOS; EJ.: TEXTOS, NÚMEROS ENTEROS. LOS SISTEMAS DE PROCESAMIENTO Y DE COMUNICACIONES UTILIZAN DATOS BINARIOS, POR LO QUE SE HAN GENERADO CÓDIGOS QUE REPRESENTAN LOS CARACTERES POR SECUENCIAS DE BITS; EJ.: ASCII DE EE.UU., EQUIVALENTE AL UIT-T T.50 QUE DEFINE AL IRA: INTERNATIONAL REFERENCE ALPHABET: ALFABETO DE REFERENCIA INTERNACIONAL. TRANSMISIÓN DE DATOS 5

6 DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES ESPECTRO ACÚSTICO DE LA VOZ Y LA MÚSICA: TRANSMISIÓN DE DATOS 6

7 DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES BARRIDO DE VIDEO ENTRELAZADO PARA ELIMINAR PARPADEO: LA PANTALLA SE REFRESCA 60 VECES/SEGUNDO: TRANSMISIÓN DE DATOS 7

8 SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES TRANSMISIÓN DE DATOS 8

9 SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES UNA SEÑAL ANALÓGICA ES UNA ONDA ELECTROMAGNÉTICA QUE VARÍA CONTINUAMENTE. UNA SEÑAL DIGITAL ES UNA SECUENCIA DE PULSOS DE TENSIÓN QUE SE PUEDEN TRANSMITIR A TRAVÉS DE UN MEDIO CONDUCTOR. LAS PRINCIPALES VENTAJA DE LA SEÑALIZACIÓN DIGITAL SON: GENERALMENTE ES MÁS ECONÓMICA QUE LA ANALÓGICA. ES MENOS SUSCEPTIBLE A LAS INTERFERENCIAS DE RUIDO. LA PRINCIPAL DESVENTAJA DE LA SEÑALIZACIÓN DIGITAL ES: MAYOR AFECTACIÓN RESPECTO DE LA ATENUACIÓN QUE LAS SEÑALES ANALÓGICAS. ATENUACIÓN DE SEÑALES DIGITALES: TRANSMISIÓN DE DATOS 9

10 SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES LOS DATOS ACÚSTICOS (VOZ) CUBREN UN ESPECTRO ENTRE 20 HZ Y 20 KHZ, PERO SE PUEDE REPRESENTAR CON SUFICIENTE CALIDAD CON UN ESPECTRO ENTRE 300 Y 3400 HZ. CONVERSIÓN DE VOZ A SEÑAL ANALÓGICA: TRANSMISIÓN DE DATOS 10

11 SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES LAS SEÑALES DE TV (COMÚN) SEGÚN EL ESTÁNDAR USA ES DE 525 LÍNEAS (42 SE PIERDEN DURANTE EL RETROCESO VERTICAL DEL BARRIDO): LA FRECUENCIA DE BARRIDO HORIZONTAL ES DE 525 LÍNEAS/(1/30)SEG/BARRIDO = LÍNEAS/SEG; 63,5 μseg/línea. 11 μseg SE EMPLEAN PARA EL RETROCESO HORIZONTAL: QUEDAN 52,5 μseg/línea DE VIDEO. TRANSMISIÓN DE DATOS 11

12 SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES PARA ESTIMAR EL ANCHO DE BANDA NECESARIO PARA LA SEÑAL DE VIDEO SE CONSIDERA: LA FRECUENCIA MÁXIMA QUE OCURRIRÍA DURANTE EL BARRIDO HORIZONTAL SI LA IMAGEN CAMBIARA DE BLANCO A NEGRO TAN RÁPIDO COMO SEA POSIBLE. SE PUEDE ESTIMAR EL VALOR MÁXIMO CONSIDERANDO LA RESOLUCIÓN DE LA IMAGEN DE VIDEO. LA RESOLUCIÓN VERTICAL MÁXIMA SERÍA 483 (LÍNEAS). LA RESOLUCIÓN REAL SUBJETIVA ES UN 70%: 338 LÍNEAS. LA RESOLUCIÓN VERTICAL DEBE SER LA MISMA QUE LA HORIZONTAL. LA RELACIÓN ANCHURA:ALTURA DE LA PANTALLA DE TV ES 4:3. LA RESOLUCIÓN HORIZONTAL SERÍA: (4/3) x 338 = 450 LÍNEAS. EL BARRIDO RESULTANTE SERÍA UNA ONDA DONDE CADA CICLO CONSISTIRÍA EN 2 NIVELES DE TENSIÓN (NEGRO PARA EL MÁXIMO Y BLANCO PARA EL MÍNIMO). TRANSMISIÓN DE DATOS 12

13 SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES HABRÍA 450/2 = 225 CICLOS CADA 52,5 μseg PARA UNA FRECUENCIA MÁXIMA DE 4 MHZ. EL LÍMITE INFERIOR SERÍA UNA FRECUENCIA 0 O CONTINUA. EL ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL DE VIDEO ES APROXIMADAMENTE 4 MHZ 0 MHZ = 4 MHZ. EN CUANTO A LOS DATOS BINARIOS DIGITALES GENERADOS POR EJ. EN COMPUTADORAS: SE CONVIERTEN A PULSOS DIGITALES DE TENSIÓN PARA SU TRANSMISIÓN. CONVERSIÓN DE LA ENTRADA DE UNA PC A SEÑAL DIGITAL: TRANSMISIÓN DE DATOS 13

14 SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES DATOS Y SEÑALES ES POSIBLE LOGRAR SEÑALIZACIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL DE DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES. LAS SEÑALES ANALÓGICAS REPRESENTAN DATOS MEDIANTE UNA ONDA ELECTROMAGNÉTICA QUE VARÍA CONTINUAMENTE: EL TELÉFONO CONVIERTE DATOS ANALÓGICOS (VOZ) EN SEÑAL ANALÓGICA. EL MODEM CONVIERTE DATOS DIGITALES (PULSOS DE TENSIÓN BINARIOS) EN SEÑAL ANALÓGICA (MODULADA SOBRE LA FRECUENCIA DE LA PORTADORA, POR EJ.). LAS SEÑALES DIGITALES REPRESENTAN DATOS MEDIANTE UNA SECUENCIA DE PULSOS DE TENSIÓN: EL CODEX CONVIERTE DATOS ANALÓGICOS EN SEÑAL DIGITAL. EL TRANSMISOR DIGITAL CONVIERTE DATOS DIGITALES EN SEÑAL DIGITAL. TRANSMISIÓN DE DATOS 14

15 SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES SEÑALIZACIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL DE DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES: TRANSMISIÓN DE DATOS 15

16 TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL TRANSMISIÓN DE DATOS 16

17 TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL DATOS Y SEÑALES: DATOS ANALÓGICOS Y SEÑAL ANALÓGICA: OPCIONES: LA SEÑAL OCUPA EL MISMO ESPECTRO QUE LOS DATOS ANALÓGICOS. LOS DATOS ANALÓGICOS SE CODIFICAN OCUPANDO UNA PORCIÓN DISTINTA DEL ESPECTRO. DATOS ANALÓGICOS Y SEÑAL DIGITAL: LOS DATOS ANALÓGICOS SE CODIFICAN USANDO UN CODEC PARA GENERAR UNA CADENA DE BITS. DATOS DIGITALES Y SEÑAL ANALÓGICA: LOS DATOS DIGITALES SE CODIFICAN USANDO UN MÓDEM PARA GENERAR UNA SEÑAL ANALÓGICA. DATOS DIGITALES Y SEÑAL DIGITAL: OPCIONES: LA SEÑAL CONSISTE EN DOS NIVELES DE TENSIÓN QUE REPRESENTAN DOS VALORES BINARIOS. LOS DATOS DIGITALES SE CODIFICAN PARA PRODUCIR UNA SEÑAL DIGITAL CON LAS PROPIEDADES DESEADAS. TRANSMISIÓN DE DATOS 17

18 TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL PROCESAMIENTO O TRATAMIENTO DE SEÑALES: TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y SEÑAL ANALÓGICA: SE PROPAGA A TRAVÉS DE AMPLIFICADORES; SE TRATA DE IGUAL MANERA SI LA SEÑAL SE USA PARA REPRESENTAR DATOS ANALÓGICOS O DIGITALES. TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y SEÑAL DIGITAL: NO SE USA. TRANSMISIÓN DIGITAL Y SEÑAL ANALÓGICA: SE SUPONE QUE LA SEÑAL ANALÓGICA REPRESENTA DATOS DIGITALES. LA SEÑAL SE PROPAGA A TRAVÉS DE REPETIDORES; EN CADA REPETIDOR, LOS DATOS DIGITALES SE OBTIENEN DE LA SEÑAL DE ENTRADA Y SE USAN PARA REGENERAR UNA NUEVA SEÑAL ANALÓGICA DE SALIDA. TRANSMISIÓN DE DATOS 18

19 TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL TRANSMISIÓN DIGITAL Y SEÑAL DIGITAL: LA SEÑAL DIGITAL REPRESENTA UNA CADENA DE UNOS Y CEROS, LOS CUALES PUEDEN REPRESENTAR DATOS DIGITALES O PUEDEN SER RESULTADO DE LA CODIFICACIÓN DE DATOS ANALÓGICOS. LA SEÑAL SE PROPAGA A TRAVÉS DE REPETIDORES. EN CADA REPETIDOR, SE RECUPERA LA CADENA DE UNOS Y CEROS A PARTIR DE LA SEÑAL DE ENTRADA, A PARTIR DE LOS CUALES SE GENERA LA NUEVA CADENA DE SALIDA. TRANSMISIÓN DE DATOS 19

20 TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL LA TRANSMISIÓN ANALÓGICA ES UNA FORMA DE TRANSMITIR SEÑALES ANALÓGICAS SIN TENER EN CUENTA EL CONTENIDO DE LA SEÑAL: DATOS ANALÓGICOS: VOZ. DATOS DIGITALES: DATOS BINARIOS DE UN MÓDEM. SE PRESENTA EL PROBLEMA DE LA ATENUACIÓN Y EL USO DE AMPLIFICADORES PARA SOLUCIONARLO. EL PROBLEMA DEL USO DE AMPLIFICADORES ES QUE TAMBIÉN AMPLIFICAN EL RUIDO, PROBLEMA QUE SE MAGNIFICA CON LA UTILIZACIÓN DE AMPLIFICADORES EN CASCADA: SE PRESENTA EL PROBLEMA DEL RUIDO ADITIVO. LA TRANSMISIÓN DIGITAL ES DEPENDIENTE DEL CONTENIDO DE LA SEÑAL. SE PRESENTA EL PROBLEMA DE LA ATENUACIÓN Y EL USO DE REPETIDORES PARA SOLUCIONARLO. LOS AMPLIFICADORES Y REPETIDORES SON NECESARIOS PARA SOLUCIONAR EL PROBLEMA DE LA ATENUACIÓN DE LA SEÑAL (PÉRDIDA DE INTENSIDAD) CON LA DISTANCIA. TRANSMISIÓN DE DATOS 20

21 TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL LA TENDENCIA ACTUAL ES HACIA LA TRANSMISIÓN DIGITAL CON SEÑALIZACIÓN DIGITAL; LAS PRINCIPALES RAZONES SON: TECNOLOGÍA DIGITAL CON COSTOS PROGRESIVAMENTE DESCENDENTES Y USO MASIVO DE TECNOLOGÍA VLSI. INTEGRIDAD DE LOS DATOS DADAS LAS VENTAJAS DE LOS REPETIDORES RESPECTO DE LOS AMPLIFICADORES AL NO PRESENTAR EFECTOS ACUMULATIVOS NEGATIVOS. UTILIZACIÓN DE LA CAPACIDAD PLENA DE LOS MEDIOS DE TRANSMISIÓN MEDIANTE UNA MULTIPLEXACIÓN EFICIENTE, USANDO TÉCNICAS DIGITALES (DIVISIÓN EN EL TIEMPO) EN VEZ DE TÉCNICAS ANALÓGICAS (DIVISIÓN EN FRECUENCIA). SEGURIDAD Y PRIVACIDAD ATENTO A QUE LA ENCRIPTACIÓN SE APLICA MÁS FÁCILMENTE A DATOS DIGITALES. INTEGRACIÓN PERMITIDA POR EL TRATAMIENTO DIGITAL DE DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES. TRANSMISIÓN DE DATOS 21

22 DIFICULTADES (PERTURBACIONES) EN LA TRANSMISIÓN TRANSMISIÓN DE DATOS 22

23 DIFICULTADES (PERTURBACIONES) EN LA TRANSMISIÓN LAS PERTURBACIONES EN LA TRANSMISIÓN DEGRADAN LA CALIDAD DE LA SEÑAL ANALÓGICA Y ALTERAN LAS SEÑALES DIGITALES, PRODUCIENDO BITS ERRÓNEOS. LAS PERTURBACIONES MÁS SIGNIFICATIVAS SON: ATENUACIÓN Y DISTORSIÓN DE ATENUACIÓN. DISTORSIÓN DE RETARDO. RUIDO. TRANSMISIÓN DE DATOS 23

24 DIFICULTADES (PERTURBACIONES) EN LA TRANSMISIÓN DISTORSIÓN DE ATENUACIÓN Y DE RETARDO PARA UN CANAL DE VOZ: TRANSMISIÓN DE DATOS 24

25 ATENUACIÓN TRANSMISIÓN DE DATOS 25

26 ATENUACIÓN LA ENERGÍA DE LA SEÑAL DECAE CON LA DISTANCIA EN CUALQUIER MEDIO DE TRANSMISIÓN. EN MEDIOS GUIADOS GENERALMENTE LA REDUCCIÓN ES LOGARÍTMICA Y PUEDE EXPRESARSE EN DECIBELIOS POR UNIDAD DE LONGITUD. EN MEDIOS NO GUIADOS LA FUNCIÓN DE ATENUACIÓN ES MÁS COMPLEJA Y NO DEPENDE SOLO DE LA DISTANCIA, SINO DE CONDICIONES ATMOSFÉRICAS. SE DEBE CONSIDERAR LO SIGUIENTE: LA SEÑAL RECIBIDA DEBE TENER SUFICIENTE ENERGÍA PARA PODER SER DETECTADA E INTERPRETADA ADECUADAMENTE POR EL RECEPTOR. LA SEÑAL DEBE SER SUFICIENTEMENTE MAYOR QUE EL RUIDO. LA ATENUACIÓN ES UNA FUNCIÓN CRECIENTE DE LA FRECUENCIA. TRANSMISIÓN DE DATOS 26

27 ATENUACIÓN EL PROBLEMA DE LA ATENUACIÓN EN FRECUENCIA: AFECTA ESPECIALMENTE A SEÑALES ANALÓGICAS. SE PUEDE SOLUCIONAR CON TÉCNICAS PARA ECUALIZAR LA ATENUACIÓN EN UNA BANDA DE FRECUENCIAS. SE PUEDEN UTILIZAR AMPLIFICADORES QUE AMPLIFIQUEN MÁS LAS FRECUENCIAS ALTAS QUE LAS BAJAS. SE MIDE EN DECIBELIOS PERO EN TÉRMINOS RELATIVOS DE UNA FRECUENCIA RESPECTO DE OTRA: N f = - 10 log 10 (P f / P ref ) ; P f Y P ref SON LAS POTENCIAS DE SALIDA DE LA FRECUENCIA MEDIDA Y DE LA FRECUENCIA DE REFERENCIA CUYA POTENCIA DE ENTRADA SE CONOCE. EN UN CANAL DE VOZ (EJ.) P ref = P TRANSMISIÓN DE DATOS 27

28 DISTORSIÓN DE RETARDO TRANSMISIÓN DE DATOS 28

29 DISTORSIÓN DE RETARDO DISTORSIÓN DE RETARDO ES UN FENÓMENO PECULIAR DE LOS MEDIOS GUIADOS. SE DEBE A QUE LA VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL EN EL MEDIO VARÍA CON LA FRECUENCIA: TIENDE A SER MAYOR CERCA DE LA FRECUENCIA CENTRAL. LAS DISTINTAS COMPONENTES EN FRECUENCIA DE LA SEÑAL LLEGARÁN AL RECEPTOR EN INSTANTES DIFERENTES DE TIEMPO. SE PUEDE SOLUCIONAR CON TÉCNICAS DE ECUALIZACIÓN. TRANSMISIÓN DE DATOS 29

30 RUIDO TRANSMISIÓN DE DATOS 30

31 RUIDO RUIDO SON LAS SEÑALES NO DESEADAS QUE SE INSERTAN ENTRE EL EMISOR Y EL RECEPTOR. ES EL FACTOR LIMITANTE DE MAYOR IMPORTANCIA PARA UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN. SEGÚN SU ORIGEN SE PUEDE CLASIFICAR EN: RUIDO TÉRMICO O BLANCO. RUIDO DE INTERMODULACIÓN. DIAFONÍA. RUIDO IMPULSIVO. TRANSMISIÓN DE DATOS 31

32 RUIDO RUIDO TÉRMICO O BLANCO SE DEBE A LA AGITACIÓN TÉRMICA DE LOS ELECTRONES DENTRO DEL CONDUCTOR Y ES FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA. ESTÁ PRESENTE EN TODOS LOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y MEDIOS DE TRANSMISIÓN. ESTÁ UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDO EN EL ESPECTRO DE FRECUENCIAS. NO SE PUEDE ELIMINAR Y LIMITA LAS PRESTACIONES DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN. TRANSMISIÓN DE DATOS 32

33 RUIDO LA CANTIDAD DE RUIDO TÉRMICO EN UN ANCHO DE BANDA DE 1 HZ EN CUALQUIER DISPOSITIVO O CONDUCTOR ES: N O = kt (W/Hz). N O = DENSIDAD DE POTENCIA DEL RUIDO, EN WATIOS/HERTZIO. k = CONSTANTE DE BOLTZMANN = 1,3803 x J/ K. T = TEMPERATURA, EN GRADOS KELVIN. ES INDEPENDIENTE DE LA FRECUENCIA, POR LO TANTO EL RUIDO TÉRMICO PRESENTE EN UN ANCHO DE BANDA DE W HZ, ES: N = ktw (EN WATIOS). N = 10 log k + 10 log T + 10 log W = -228,6 dbw + 10 log T + 10 log W. TRANSMISIÓN DE DATOS 33

34 RUIDO RUIDO DE INTERMODULACIÓN SE PUEDE PRESENTAR CUANDO SEÑALES DE DISTINTAS FRECUENCIAS COMPARTEN EL MISMO MEDIO DE TRANSMISIÓN. SE GENERAN SEÑALES CON FRECUENCIAS QUE SON SUMA, DIFERENCIA O MÚLTIPLOS DE LAS FRECUENCIAS ORIGINALES. SE PUEDE ORIGINAR POR FUNCIONAMIENTO DEFECTUOSO DE LOS SISTEMAS O POR ENERGÍA EXCESIVA EN LA SEÑAL. SE PRESENTA CUANDO HAY NO LINEALIDAD EN LA RESPUESTA DEL TRANSMISOR, DEL RECEPTOR O DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN. TRANSMISIÓN DE DATOS 34

35 RUIDO DIAFONÍA ES UN ACOPLAMIENTO NO DESEADO ENTRE LAS LÍNEAS QUE TRANSPORTAN LAS SEÑALES. GENERALMENTE SE DA EN PARES TELEFÓNICOS Y A VECES EN ANTENAS DE MICROONDAS CUANDO SE CAPTAN SEÑALES NO DESEADAS. GENERALMENTE ES DEL MISMO ORDEN DE MAGNITUD QUE EL RUIDO TÉRMICO. RUIDO IMPULSIVO ES DISCONTINUO Y ESTÁ CONSTITUIDO POR PULSOS O PICOS IRREGULARES DE CORTA DURACIÓN Y DE AMPLITUD RELATIVAMENTE GRANDE. GENERALMENTE SE DEBE A PERTURBACIONES ELECTROMAGNÉTICAS EXTERIORES PRODUCIDAS POR TORMENTAS ATMOSFÉRICAS O FALLOS Y DEFECTOS EN LOS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN. AFECTA ESPECIALMENTE A LA COMUNICACIÓN DIGITAL DE DATOS. TRANSMISIÓN DE DATOS 35

36 RUIDO EFECTO DEL RUIDO EN UNA SEÑAL DIGITAL: TRANSMISIÓN DE DATOS 36

37 CAPACIDAD DEL CANAL TRANSMISIÓN DE DATOS 37

38 CAPACIDAD DEL CANAL ES LA VELOCIDAD A LA QUE SE PUEDEN TRANSMITIR LOS DATOS. LOS CONCEPTOS RELACIONADOS CON LA CAPACIDAD SON: VELOCIDAD DE LOS DATOS: ES LA VELOCIDAD EXPRESADA EN BITS/SEG (BPS), A LA QUE SE PUEDEN TRANSMITIR LOS DATOS. ANCHO DE BANDA: ES EL ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL TRANSMITIDA QUE ESTARÁ LIMITADO POR EL TRANSMISOR Y POR LA NATURALEZA DEL MEDIO DE TRANSMISIÓN; SE MIDE EN CICLOS/SEG (HZ). RUIDO: NIVEL MEDIO DEL RUIDO A TRAVÉS DEL CAMINO DE TRANSMISIÓN. TASA DE ERRORES: ES LA RAZÓN A LA QUE OCURREN LOS ERRORES, CONSIDERÁNDOSE UN ERROR CUANDO SE RECIBE UN 1 HABIÉNDOSE TRANSMITIDO UN 0 O VICEVERSA. TRANSMISIÓN DE DATOS 38

39 CAPACIDAD DEL CANAL PARA UN ANCHO DE BANDA DETERMINADO, SERÍA DESEABLE CONSEGUIR LA MAYOR VELOCIDAD DE DATOS POSIBLE NO SUPERANDO LA TASA DE ERRORES PERMITIDA: EL MAYOR INCONVENIENTE PARA CONSEGUIR ESTE PROPÓSITO ES LA EXISTENCIA DE RUIDO. LOS PRINCIPALES ASPECTOS A CONSIDERAR SON: ANCHO DE BANDA DE NYQUIST. CAPACIDAD DE SHANNON. COCIENTE E b /N 0. TRANSMISIÓN DE DATOS 39

40 ANCHO DE BANDA DE NYQUIST TRANSMISIÓN DE DATOS 40

41 ANCHO DE BANDA DE NYQUIST PARA UN CANAL SIN RUIDO, SEGÚN NYQUIST: SI LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL ES 2W, ENTONCES UNA SEÑAL CON FRECUENCIAS NO SUPERIORES A W ES SUFICIENTE PARA CONSEGUIR ESTA VELOCIDAD DE DATOS. DADO UN ANCHO DE BANDA DE W, LA VELOCIDAD MAYOR DE TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL QUE SE PUEDE CONSEGUIR ES 2W. SI LAS SEÑALES A TRANSMITIR SON BINARIAS (2 NIVELES DE TENSIÓN), LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DE DATOS QUE SE PUEDE LOGRAR CON W Hz ES DE 2W bps: EJ.: UN CANAL DE VOZ SE UTILIZA CON UN MÓDEM PARA TRANSMITIR DATOS DIGITALES; EL ANCHO DE BANDA ES DE 3100 Hz; LA CAPACIDAD ES C = 2W = 6200 bps. TRANSMISIÓN DE DATOS 41

42 ANCHO DE BANDA DE NYQUIST SI SE UTILIZAN SEÑALES CON MÁS DE 2 NIVELES, CADA ELEMENTO DE SEÑAL PUEDE REPRESENTAR MÁS DE 2 BITS: EJ.: EN UNA SEÑAL CON 4 NIVELES DE TENSIÓN, CADA ELEMENTO DE LA MISMA PODRÁ REPRESENTAR 2 BITS. LA FÓRMULA DE NYQUIST PARA SEÑALES MULTINIVEL ES: C = 2W log 2 M. M: N DE SEÑALES DISCRETAS O NIVELES DE TENSIÓN. SI M = 8 RESULTA C = bps. DUPLICAR EL ANCHO DE BANDA DUPLICA LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN SI SE MANTIENE TODO LO DEMÁS INALTERADO. TRANSMISIÓN DE DATOS 42

43 CAPACIDAD DE SHANNON TRANSMISIÓN DE DATOS 43

44 CAPACIDAD DE SHANNON DADO UN NIVEL DE RUIDO, CUANTO MAYOR ES LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN, MAYOR ES LA TASA DE ERRORES: MÁS BITS SE VEN AFECTADOS (LOS BITS SE HACEN MÁS CORTOS AL AUMENTAR LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN). DADO UN NIVEL DE RUIDO, INCREMENTANDO LA ENERGÍA DE LA SEÑAL SE MEJORARÍA LA RECEPCIÓN DE LOS DATOS EN PRESENCIA DE RUIDO: LA RELACIÓN SEÑAL RUIDO (SNR O S/N) SE MIDE EN EL RECEPTOR Y SE EXPRESA EN DECIBELIOS: (S/N)dB = 10 log10 (POTENCIA DE SEÑAL/POTENCIA DE RUIDO). ES IMPORTANTE EN LA TRANSMISIÓN DE DATOS DIGITALES YA QUE ESTABLECE LA MÁXIMA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN QUE SE PUEDE CONSEGUIR. TRANSMISIÓN DE DATOS 44

45 CAPACIDAD DE SHANNON SEGÚN SHANNON, LA CAPACIDAD MÁXIMA DEL CANAL CON RUIDO ES: C = W log 2 (1 + (S/N)). C = CAPACIDAD DEL CANAL EN bps. W = ANCHO DE BANDA DEL CANAL EN Hz. EJ.: UN MODEM TRANSMITE DATOS DIGITALES SOBRE UN CANAL DE VOZ; W = 3100 Hz; (S/N) = 30 db = 1000:1; LA CAPACIDAD SERÁ: C = 3100 log 2 ( ) = bps. REPRESENTA EL MÁXIMO TEÓRICO, NO PRÁCTICO, YA QUE SÓLO SE HA CONSIDERADO EL RUIDO BLANCO. TRANSMISIÓN DE DATOS 45

46 CAPACIDAD DE SHANNON EJ. DE RELACIÓN DE LAS FÓRMULAS DE SHANNON Y NYQUIST: EL ESPECTRO DE UN CANAL ESTÁ ENTRE 3 MHz Y 4 MHz Y LA SNR db = 24 db: W = 4 MHz 3 MHz = 1 MHz. SNR db = 24 db = 10 log 10 (SNR). SNR = 251. SEGÚN SHANNON: C = W log 2 (1 + (S/N)) = 10 6 x log 2 (1+251) 10 6 x 8 = 8 Mbps. ESTE ES EL LÍMITE TEÓRICO; SEGÚN NYQUIST SE PUEDE CALCULAR EL N DE NIVELES DE SEÑALIZACIÓN NECESARIOS PARA LOGRARLO: C = 2W log 2 M. 8 x 10 6 = 2 x (10 6 ) x log 2 M. 4 = log 2 M. M = 16. TRANSMISIÓN DE DATOS 46

47 COCIENTE E b /N 0 TRANSMISIÓN DE DATOS 47

48 COCIENTE E b /N 0 LA MEDIDA DE LA EFICACIA DE UNA TRANSMISIÓN DIGITAL ES LA RAZÓN C/W, QUE EXPRESA LOS bps POR Hz OBTENIDOS. SE PUEDE CONSIDERAR UNA EFICIENCIA TEÓRICA (LEY DE SHANNON) Y UNA EFICIENCIA REAL EN LA TRANSMISIÓN. DE LA EXPRESIÓN DE C SE PODRÍA CONSIDERAR QUE PARA UN NIVEL DE RUIDO DADO, LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN SE PODRÍA AUMENTAR INCREMENTANDO: LA ENERGÍA DE LA SEÑAL (S). EL ANCHO DE BANDA (W). TRANSMISIÓN DE DATOS 48

49 COCIENTE E b /N 0 LO ANTERIOR ESTÁ LIMITADO POR: AL AUMENTAR LA ENERGÍA DE LA SEÑAL, TAMBIÉN LO HACEN LAS NO LINEALIDADES DEL SISTEMA: AUMENTA EL RUIDO DE INTERMODULACIÓN. CUANTO MAYOR SEA EL ANCHO DE BANDA, MAYOR RUIDO SE INTRODUCIRÁ AL SISTEMA (SE HA SUPUESTO RUIDO BLACO): DISMINUYE LA RELACIÓN (S/N). UN PARÁMETRO APROPIADO PARA DETERMINAR LAS TASAS DE ERROR Y LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN ES E b /N O. SEA UNA SEÑAL, DIGITAL O ANALÓGICA, QUE CONTENGA DATOS DIGITALES BINARIOS TRANSMITIDOS A UNA RAZÓN DE BITS R. 1 W = 1 J/SEG = 1 J/s: 1 WATT = 1 JOULE/SEGUNDO. TRANSMISIÓN DE DATOS 49

50 COCIENTE E b /N 0 LA ENERGÍA POR BIT DE LA SEÑAL ES: E b =ST b. S: POTENCIA DE LA SEÑAL; T b : TIEMPO NECESARIO PARA ENVIAR UN BIT; R=(1/T b ): VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN. LO ANTES EXPRESADO PERMITE DEDUCIR LO SIGUIENTE: E b /N O = (S/R)/N O = S/(kTR). E b /N O = S 10 log R + 228,6 dbw 10 log T (EN DECIBELIOS). DADO E b /N O CUANDO SE AUMENTA R, LA POTENCIA DE LA SEÑAL TRANSMITIDA RELATIVA AL RUIDO, DEBE AUMENTARSE. EJEMPLO: QUÉ NIVEL DE SEÑAL RECIBIDA SE NECESITA SI LA PROBABILIDAD DE ERROR EN UN BIT ES 10-4 ; E b /N O = 8,4 db; T = 290 K; VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN = 2400 bps?: 8,4 = S(dBW) 10 log ,6 dbw 10 log ,4 = S(dBW) (10) (3,38) + 228,6 (10) (2,46). S = -161,8 dbw. TRANSMISIÓN DE DATOS 50