Transmisión datos - ingeniería de sistemas y automática

Dpto. Ingeniería
Div. Ingeniería de Sistemas y Automática
Redes de Computadores
CONCEPTOS BÁSICOS DE
TRANSMISIÓN DE DATOS
Redes LAN/WAN
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1
Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Objetivos
n
n
Introducir los conceptos básicos relativos a la
transmisión de datos
¿Qué vamos a estudiar?
n
Fundamentos Teóricos de la Transmisión
n
n
n
Datos y Señales
Perturbaciones en la Transmisión
n
n
n
n
Ancho de Banda
Atenuación
Distorsión de Retardo
Ruido
Capacidad del canal
n
Velocidad de Transmisión
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2
Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Bibliografía
n
n
n
"Redes de Computadoras", A. Tannenbaum, PrenticeHall
“Comunicación de Datos, Redes de Computadores y
Sistemas Abiertos”, F. Halsall, Addison Wesley, 1998
“Comunicaciones y Redes de Computadores”, W.
Stallings, Prentice-Hall, 1997
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Fundamentos Teóricos de la Transmisión (i)
n
Transmisión digital:
n
n
Transmisión de una señal cuadrada periódica→ f(t)
Series de Fourier:
n
Representación de una función periódica f(t) de periodo
T como suma de infinitos armónicos
T
2
a n = ∫ f (t )sin (2πft )dt
f (t ) =
∞
T
∞
1
c + ∑ a n sin (2πnft ) + ∑ bn cos(2πnft )
2
n =1
n =1
0
T
2
bn = ∫ f (t ) cos(2πft )dt
T 0
T
f = 1/T → frecuencia fundamental
2
c = ∫ f (t )dt
T0
an, bn → amplitudes de seno y cos del n-ésimo armónico
n-ésimo armónico: frecuencia nf → múltiplo de la frecuencia fundamental
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Fundamentos Teóricos de la Transmisión (ii)
n
Espectro de Potencia:
n
n
n
n
Representación gráfica de la serie de Fourier
Módulo de la componente armónica para cada
2
2
F
=
a
+
b
n
n
n
frecuencia
Su cuadrado es proporcional a la energía transmitida a
la frecuencia correspondiente
El espectro de potencia se anula a frecuencias
elevadas
La mayor parte de la energía (información) se acumula en los
armónicos de orden más bajo
n Permite expresar f(t) como el sumatorio de componentes
armónicas, pudiendo truncarlo cuando Fn sea poco significativo
n /WAN
Cuantos más armónicos se trunquen, más diferirá f(t) de la suma
Redes LAN
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de armónicos
n
Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Serie de Fourier de una señal digital
La reconstrucción de la
señal es diferente en
función del número de
armónicos considerados
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Ancho de banda
n
n
Transmisión de una señal
n La señal sufre una pérdida de energía y diminuyen las
amplitudes de cada armónico
n Las amplitudes disminuyen de forma diferente → distorsión de
la señal
Ancho de banda
n Rango de frecuencias sin que sufran una atenuación
importante
n Frecuencia de corte superior (fc): frecuencia a partir de la cual
el nivel de atenuación impide la transmisión (Hz)
n Frecuencia de corte inferior (f0): frecuencia menor que permite
la transmisión (Hz)
n Ancho de banda: fc - f0 → el grado de atenuación se mantiene
constante entre estas 2 frecuencias
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Datos y señales (i)
n
Datos
n
n
Entidades que transportan información
Analógicos o digitales
n
n
n
Analógicos: toman valores en un intervalo continuo. Ej: el
vídeo y la voz
Digitales: toman valores discretos. Ej: texto, números
enteros
Señales
n
n
Medios por los que se transmiten los datos
Continuas (analógicas) o discretas (digitales)
n
n
Analógica: onda electromagnética que varía continuamente
Digital: secuencia de pulsos de tensión
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Datos y señales (ii)
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Datos y señales (iii)
Modem (Modulador/Demodulador): permite transmitir datos digitales
mediante señales analógicas. Codifica los datos digitales variando algún
parámetro característico de una señal portadora
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Datos y señales (iv)
CODEC (Codificador – decodificador): aproxima la señal analógica que
representa la voz por una cadena de bits
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Perturbaciones en la transmisión
n
n
Provocan que la señal recibida difiera de la
transmitida
Transmisión analógica:
n
n
Transmisión digital
n
n
Degradación de la calidad de la señal
Errores en bits
Perturbaciones:
n
n
n
Atenuación
Distorsión de retardo
Ruido
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Atenuación
n
n
n
Efecto producido por la pérdida de energía de la señal según
se propaga en el medio de transmisión
Problemas:
1)
La señal recibida debe tener la suficiente energía para que la
electrónica en el receptor pueda detectar e interpretar la
señal
2)
La señal debe recibirse con un nivel mayor que el ruido
3)
La atenuación varía en función de la frecuencia, lo que
provoca que la señal recibida esté distorsionada
Soluciones:
n
Amplificadores o repetidores: incrementan la energía de la
señal → resuelven los problemas 1 y 2
n
Ecualizadores: amplifican de forma diferente cada frecuencia
→ evitan la distorsión de la señal (problema 3)
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Distorsión de retardo
n
n
n
Fenómeno característico de los medios guiados
Se produce por la diferente velocidad de
propagación de las distintas componentes
frecuenciales que forman la señal
Cada armónico es recibido en un instante de tiempo
diferente → la señal reconstruida sufre una
distorsión respecto a la señal original
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Ruido (i)
n
n
Ruido: cualquier señal que se inserta entre el emisor
y el receptor
Tipos de ruido:
n
n
n
n
n
Ruido térmico: debido a la agitación térmica de
electrones dentro del conductor
Ruido de intermodulación: cuando distintas frecuencias
comparten el mismo medio de transmisión
Diafonía: acoplamiento entre las líneas que transportan
las señales
Ruido impulsivo: pulsos discontinuos de poca duración y
de gran amplitud
Fuente de errores en la comunicación digital de
datos
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Ruido (ii)
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Capacidad del canal
n
Capacidad de un canal de transmisión:
n
n
Codificación y velocidad de transmisión
n
n
n
n
Velocidad a la que se pueden transmitir los datos
Velocidad de modulación
Velocidad de transmisión
Velocidad de transmisión frente a ancho de anda
Velocidad de transmisión en un medio con ruido
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Codificación y velocidad de transmisión
n
Información digital:
n
n
Se representa mediante los estados lógicos “0” y “1”
Se utilizan diferentes niveles de tensión para codificar los
estados lógicos
n
n
n
Velocidad de modulación:
n
n
2 niveles de tensión → 1 bit asociado a cada nivel
4 niveles de tensión → 2 bits asociados a cada nivel
Nº veces/seg que la señal cambia su valor (cambios de
tensión) → se mide en baudios
Velocidad de transmisión:
n
Nº bits/seg transmitidos → bps
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Velocidad de transmisión frente a
ancho de banda
n
Criterio de Nyquist:
n
n
Determina la velocidad máxima de transmisión por un
canal de ancho de banda dado
Consideraciones:
n
n
n
Codificación de n niveles por baudio
Ancho de banda: B
Velocidad máxima de transmisión (bps):
Vt max = 2 B log 2 n
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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Velocidad de transmisión en un
medio con ruido
n
Teorema de Shannon:
n
n
Determina la velocidad máxima de transmisión en un
medio con ruido
Consideraciones:
n
n
Medio de ancho de banda B
Razón señal/ruido: razón entre la señal cuadrática media y
el ruido cuadrático medio → se expresa en decibelios (dB)
 potencia señal 
S

  = 10 log10 
potencia
ruido
 N  dB


n
Velocidad máxima de transmisión (bps):
S

Vt max = B log 2 1 + 
N

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Conceptos Básicos de Transmisión de Datos
Resumen
Interconexión
de Redes de Datos
Conceptos
Básicos de Transmisión
Tipos
de Redes
Fundamentos
WANde la
Teóricos
Transmisión
de Circuitos
Redes de
Datos y señales
Redes de en la
Perturbaciones
Conmutación
de Paquetes
Transmisión
Características
Atenuación
Ancho de Banda
Red X.25
Distorsión
de Retardo
Capacidad
del Canal
Codificación y
Características
velocidad de
Transmisión
Velocidad
de
Red X.25
Transmisión
frente a Ancho de
Banda
Frame Realy
Ruido
Velocidad de
Transmisión en un
Medio con Ruido
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