Capitulo 3 Transmisión de Datos - Hosting...
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Sistemas Multiusuarios
Capitulo 3Transmisión de Datos
Terminología (1)• Transmisor• Receptor• Medio
—Guiado• Ej. UTP, fibra óptica
—No guiado• Ej. aire, agua, vacío
Terminología (2)• Enlace directo
—Sin dispositivos intermedios
• Punto a punto—Enlace directo—Solo 2 dispositivos comparten el mismo
• Multipunto—Mas de 2 dispositivos comparten el enlace
Terminología (3)• Simplex
—Una dirección• Ej. Televisión
• Half duplex—En cualquier dirección, pero solo en una a la vez
• Ej. Handy
• Full duplex—Ambas direcciones a la vez
• Ej. teléfono
Frecuencia, Espectro y Ancho de Banda• Conceptos en el dominio del tiempo
—Señal Analógica• Cambia con suavidad en el tiempo
—Señal digital• Mantiene un nivel constante y cambia a otro nivel, también
constante
—Señal periódica• Se repite en el tiempo
—Señal no periódica• No sigue un patrón en el tiempo
Señales Analógicas y Digitales
SeñalesPeriódicas
Senoidal• Amplitud (A)
—Valor máximo de la señal—voltios
• Frecuencia (f)—Velocidad del cambio—Hertz (Hz) o ciclos por segundo—Período = tiempo para un ciclo (T)—T = 1/f
• Fase ()—Posición relativa en el tiempo
Senoidaless(t) = A sen(2ft +)
Conceptos del Dominio de Frecuencias
• Análisis de Fourier• Señales compuestas por muchas frecuencias• Estas componentes son senoidales• Se llega a funciones en el dominio de las
frecuencias
Suma deComponentes(T = 1/f)
Espectro y Ancho de Banda• Espectro
—Rango de frecuencias contenidos por una señal
• Ancho de Banda absoluto—Ancho del espectro
• Ancho de Banda Efectivo—Simplemente Ancho de Banda—Banda mas angosta que contienen la mayor parte de
la energía de la señal
• Componente Continua—Componente de frecuencia cero
Señal con componente de continua
Velocidad y Ancho de Banda• Todo sistema de transmisión tiene una
banda limitada de frecuencias• Esto limita la velocidad con que los datos
pueden ser llevados
Transmisión Analógica y Digital• Dato
—Entidad que transporta información
• Señal—Representación de los datos en forma eléctrica o
electromagnética
• Señalización/Modulación—Propagación física de las señales por un medio
• Transmisión—Comunicación de datos mediante la propagación y el
procesamiento de señales
Datos• Analógicos
—Valores continuos en un intervalo—Ej. sonido, video
• Digitales—Valores discretos—Ej. texto, enteros
Ventajas y Desventajas de la Digitalización de señales• Económico• Menos susceptible al ruido• Mucha Atenuación
—Pulsos se redondean y decaen—Lleva a la pérdida de información
Datos Binarios Digitales• Provienen de computadoras, terminales, etc.• Dos componentes de continua• Ancho de Banda depende de la velocidad de los
datos
Señales Analógicas llevando datos
Señales Digitales llevando datos
Transmisión Analógica• Señal analógica transmitida sin importar su
contenido• Pueden ser datos analógicos o digitales• Atenuada en la distancia• Se usan amplificadores para recuperar en nivel
de señal• También se amplifica el ruido
Transmisión Digital• No se interpreta su contenido• Su integridad depende del ruido, atenuación,
etc.• Se usan repetidores
—Repetidor recibe la señal—Extrae el patrón de bits—Los retransmite
• Se salva la atenuación a distancias limitadas• El ruido no se amplifica
Ventajas de la transmisión digital• La tecnología digital es económica• Integridad de los datos
—Ya que los Repetidores no amplifican el ruido
• Utilización de la capacidad—Enlaces de gran Ancho de Banda económicos—Se logran altos grados de multiplexado, de forma sencilla
• Seguridad y Privacidad: Cifrado• Integración
—Datos analógicos y digitales tratados por igual
Perturbaciones de la Transmisión• La señal recibida difiere de la transmitida• Analógica – se degrada la calidad de la señal• Digital – errores en los bits• Causados por
—Atenuación y Distorsión de atenuación—Distorsión por retardo—Ruido
• Térmico (Blanco)• Intermodulación• Diafonía (crosstalk) NEXT, FEXT, ELFEXT• Impulsos
Atenuación• La energía de la señal decae con la distancia• Depende del medio• La energía de la señal recibida:
—Debe ser lo suficientemente grande como para ser detectada
—Buena relación S/N
• Distorsión por atenuación—La Atenuación es función creciente de la frecuencia
Distorsión de retardo• Solo en medios guiados• La velocidad de propagación varía con la
frecuencia• Afecta principalmente a las señales digitales• Se solapan los bits• Causa la interferencia Intersimbólica
Ruido (1)• Señal no deseada añadida entre en transmisor y
receptor• Térmico
—Agitación térmica de los electrones—Uniformemente distribuido en el canal—Ruido Blanco
• Íntermodulación—Señales a frecuencias que son la suma o diferencia
de las originales transmitidas por el medio
Ruido (2)• Diafonía o Crosstalk
—Acoplamiento no deseado de señales en medios adyacentes (ej: NEXT)
• Impulsos—Picos o pulsos irregulares—Ej. Interferencia electromagnética externa—Corta duración—Gran amplitud
Capacidad del canal• Velocidad de los datos (througput)
—bits por segundo (bps)—Velocidad en que los datos se comunican
• Ancho de banda—Hz—Limitado por el transmisor y el medio
• Ruido—Nivel medio de ruido a través del camino
• Tasa de errores—Cambios de 0 a 1 y viceversa
Ancho de Banda de Nyquist• Válido para un canal sin ruido• Dado Ancho de Banda B, la mayor velocidad de
transmisión será 2B• Dada una señal binaria, las velocidad soportada
por B Hz es 2B bps• Se puede incrementar utilizando N niveles en la
señal• C= 2B log2N ; N=4 C=4B
Fórmula para la Capacidad de Shannon• Considera velocidad de transmisión, ruido y
tasa de errores• Velocidades altas acortan el bit, dado un patrón
de ruido, afectará a mas bits—Dado un nivel de ruido, a mayores velocidades
mayores tasas de errores
• Relación señal ruido (en decibeles)• SNRdb=10 log10 (P Señal/P ruido)• Capacidad C=B log2(1+SNR)• Máximo valor teórico
Ejemplo: Usando ambos límites• B=1MHz y SNR=63• Por Shannon se obtiene que el límite superior es
—C=B*log2(1+SNR)= 6 Mbps
• Se adopta una velocidad inferior: 4 Mbps• Por Nyquist se hallan el número de niveles
adecuados de la señal:—4Mbps=2*1Mhz*log2N => N=4
Ejemplo: ADSL• B=1MHz y SNR=40dB• SNR=10000• Log2(10001)=13.29• C 13Mbps
Latencia o Retraso• Tiempo que tarda un mensaje completo en
llegar a su destino desde que el primer bit es enviado por el origen.
• Es la suma de:—Tiempo de propagación—Tiempo de transmisión—Tiempo de encolamiento—Retraso de procesamiento
Tiempo de propagación• Tiempo para que un bit
viaje del origen al destino• Cociente entre:
— Distancia— Velocidad de propagación
npropagacióVelocidad
ciadisnpropagacióTiempo
_
tan_
Tiempo de transmisión• Tiempo para transmitir el
mensaje completo• Depende de:
— Tamaño del mensaje— Ancho de banda del canal
canalbandaAncho
mensajeTamañonpropagacióTiempo
__
__
Tiempo de encolamiento• Tiempo necesario para que cada dispositivo
intermedio o terminal mantenga el mensaje en espera antes de que pueda ser procesado
• No es fijo• Depende de la red
Producto Ancho de banda-Retardo• Número de bits que pueden llenar un enlace• Ej: B=1bps y retraso=5s, el producto es 5 bits• Ej: B=4bps y tetraso=5s, el producto es 20 bits
• Para maximizar el rendimiento, las memorias de almacenamiento intermedio del emisor y el receptor deben ser al menos iguales al producto ancho de banda-retardo.
Retraso variable• También denominado Jitter• Variación o cambio de la latencia de distintos
mensajes