Dpto. Telemática ISPJAE 1 Prof. Carmen Moliner Peña.

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1 Dpto. Telemática ISPJAE 1 Prof. Carmen Moliner Peña

2 Dpto. Telemática ISPJAE 2 destino Decodif. fuente Des- cifrado Decodif. canal Demo- dulador Banda Base Codif. canal CANAL fuente Codif. fuente cifradoMUX Banda Base Modu- lador DEMUX De otras fuentes A otros destinos Sincronización Mensaje en formato numérico Modelo de Sistema de Transmisión de Datos Modem

3 Dpto. Telemática ISPJAE 3 MODEMS MOdulador DEModulador RPT ETD MODEM CI ETD CI línea telef. Funciones: Permitir la transmisión de señales digitales a través de soportes analógicos.

4 Dpto. Telemática ISPJAE 4 Tipos de líneas en la red telefonica Lineas conmutadas Lineas arrendadas (dedicadas, privada) Líneas Conmutadas Ventajas: -Flexibilidad -Económica para bajos volúmenes de informacion Desventajas: Requiere establecimiento de la comunicación. Posibilidad de bloqueos por congestión de la red.

5 Dpto. Telemática ISPJAE 5 Lineas arrendadas Ventajas: Ideal para altos volúmenes de informacion Mejor calidad de transmisión Sin bloqueos por congestión No requiere establecimiento de llamada Desventajas : Cara para bajos volúmenes de informacion Falta de flexibilidad, comunica solo con un punto fijo.

6 Dpto. Telemática ISPJAE 6 MODEM Funciones Modular y demodular la señal. Establecer la comunicación con la computadora adyacente. Establecer comunicación con el MODEM distante para negociar la comunicación. Recuperar reloj para Rx. de señales sincrónicas. Los avanzados incluyen técnicas de compresión y control de errores.*

7 Dpto. Telemática ISPJAE 7 Externos Modems Internos: tarjeta a un slot de expansión de la PC MODEMS

8 Dpto. Telemática ISPJAE 8 Modulación de Señales Digitales 0 1 0 1 0 A cos (2  fct +  ) Conmutación de amplitud ASK Conmutación de Frecuencia FSK Conmutación de Fase PSK AmplitudFrecuencia fase

9 Dpto. Telemática ISPJAE 9 00 01 10 11 QAM DPSK 4 bits por baudio 2 bits por baudio. Modulación de Señales Digitales

10 V.34

11 Dpto. Telemática ISPJAE 11 Esquemas de modulación FSK: velocidades bajas. PSK: velocidades medias. QAM y TCM: velocidades altas hasta 33.6Kbps. Para 48 y 56Kbps, es otra cosa….

12 Dpto. Telemática ISPJAE 12 Conversor serie paralelo modulador QAM Señal modulada TCM n bits codificador de convolución bits de inf. codif. TCM Combinación de: Técnica de modulación (QAM) Tecnicas de Codificación de Convolución para corrección de errores Protege de errores a bits más próximos + bits de inf. bits codificados +

13 Dpto. Telemática ISPJAE 13 Tipos de MODEMS de acuerdo al formato de transmisión Modems asincrónicos Modems sincrónicos

14 Dpto. Telemática ISPJAE 14 MODEMS asincrónicos Cada carácter precedido por pulso de arranque y terminado en pulso de parada. Empleados en bajas velocidades. Emplean generalmente modulación FSK.

15 Dpto. Telemática ISPJAE 15 Diagrama en bloque de MODEM asincrónico modulador F PB amplif. salida interfaz línea F PB limitador discrimi nador amplificador entrada D buffers TXD RTS CTS RXD DCD osc. local detector nivel línea tlf.

16 Dpto. Telemática ISPJAE 16 Diagrama en bloque de MODEM asincrónico Filtro pasabanda: eliminar las componentes de frecuencias indeseables. Discriminador: efectuar la demodulación FSK. Limitador: Eliminar variaciones espurias en las amplitudes. Detector de nivel: Señalizar la detección de nivel de portadora. Interfaz de línea: transformador para adaptación de impedancias y/0 híbrida para separación de señales

17 Dpto. Telemática ISPJAE 17 Estándares de MODEMs serie V del CCITTMODEMs para transmisión de Datos por la red telefónica estandarizados a través de las recomendaciones de la serie V del CCITT (UIT), V21, V23, V26, V29, V32, V34, etc.. BellMODEMS estandarizados por la Bell

18 Dpto. Telemática ISPJAE 18 Recomendación V.21 Modem asincrónico Modem FSK full dúplex Canales separados en frecuencias (MDF) 300bps. Líneas telefónicas conmutadas. portadora f1fo canal 1 1080 Hz9801180 canal 2 175016501850 tx origen tx resp.

19 Dpto. Telemática ISPJAE 19 MODEM sincrónico Los caracteres se transmiten sin pulso de arranque y parada. Producen transmisiones mas eficientes. Empleados en velocidades mas altas. Requieren de circuitos que recuperen la señal de reloj a partir de la señal de datos. Con frecuencia emplean aleatorizadores y desaleatorizadores de datos.

20 Dpto. Telemática ISPJAE 20 Diagrama MODEM sincrónico codificador modulador F PB amplif. salida interfaz línea F PB limitador discrimi nador- decodif amplificador entrada D buffers TXD RTS CTS RXD DCD osc. local detector nivel línea tlf. ecualiz. aleatoriz. circ sincronismo des- aleatoriz. circuito recuperación de reloj RXC TXC (ETCD)

21 Dpto. Telemática ISPJAE 21 Aleatorizador -Desaleatorizador Funciones: Eliminar secuencias periódicas que pudieran generar líneas espectrales y secuencias que dificulten la recuperación de reloj. Son dispositivos autosincronizables. Caracterizan su configuración a través de un polinomio en que x -1 ==> demora de T.

22 Dpto. Telemática ISPJAE 22 Aleatorizador -Desaleatorizador aleatorizador P(x) = 1 + x - 6 + x - 7 ++ anan b n - 6 b n - 7 bnbn b n = a n + b n - 6 + b n - 7 c n = b n +b n - 6 +b n - 7 = (a n +b n - 6 +b n - 7 ) + b n - 6 + b n - 7 c n = a n + sumador modulo 2 Tx ++ bnbn b n - 6 b n - 7 cncn desaleatorizador Rx

23 Dpto. Telemática ISPJAE 23 V.26 Modem sincrónico. Operación full duplex en circuitos a 4 H arrendados. 2400bps, 1200 Baudios. Modulación DPSK 4 con portadora en 1800Hz. 00 01 11 10 00 01 10 11 Alternativa A Alternativa B La alternativa A requiere de aleatorizador para evitar secuencias seguidas de “0”

24 Dpto. Telemática ISPJAE 24 V. 26bis Define versión de V. 26 a 2H para el uso en la red telefónica conmutada. Igual constelación de modulación que V.26 Permite adicionalmente una velocidad auxiliar de 1200bpscon la siguiente constelación de modulación: 0 1

25 Dpto. Telemática ISPJAE 25 V. 29 Portadora a 1700 Hz modulando símbolos de 4 bits. 2400 Baudios, 9600 bps, full dúplex sobre 4H arrendados. Modulación multifásica- multinivel Q 2 Q 3 Q 4 Cambio Fase 0 0 1 0  0 0 0 45  0 1 0 90  0 1 1 135  1 1 1 180  1 1 0 225  1 0 0 270  1 0 1 315  Fase Q 1 Amp. relativa 0  90  180  270  03150315 45  135  225  315  0213202132

26 Dpto. Telemática ISPJAE 26 V. 29 45  90  135  180  225 270 315  00 00011001 0000 1000 0010 1010 0011 1011 0111 1111 0110 1110 0100 1100 0101 1101 - Uso obligatorio de aleatorizador. - Ecualizador adaptativo

27 Dpto. Telemática ISPJAE 27 V. 32 Modem a 2H para líneas conmutadas operando a 4800 o 9600 bps. 2400 Baudios. Operación full duplex usando técnicas digitales de cancelación de eco. Portadora en 1800 Hz y modulación TCM. aleatorizadores y ecualización adaptativa

28 Dpto. Telemática ISPJAE 28 TCM MODULADOR V. 32 Conversor serie paralelo modulador QAM Señal modulada TCM 4 bits codificador no lineal bits de inf. V. 32 Q4Q4 Q3Q3 Q2Q2 Q1Q1

29 Dpto. Telemática ISPJAE 29 V. 32 bis Mejoras sobre V.32, 2H, línea conmutada en operación full duplex con cancelación de eco. 2400 Baudios alcanza velocidades de: 14400, 12000, 9600, 7200 bps con TCM y 4800 bps sin TCM. Conversor serie paralelo codificador modulador QAM Q1Q1 Q6Q6 Q5Q5 Q4Q4 Q3Q3 Q2Q2 datos TCM

30 Dpto. Telemática ISPJAE 30 Conexión full-dúplex por Cancelación de Eco TxA RxA CEH MÓDEM A H: híbrida. CE: Cancelador de eco. Transmisión y Recepción disponen del ancho de banda total. Al módem remoto St Sr+ecoStSr Sr+St

31 Dpto. Telemática ISPJAE 31 TX RX H S1 S2 R1 R2 MODEM Línea Discontinuidad que produce reflexiones Discontinuidad que produce reflexiones H Hibrida Representación de las señales emitidas por el MODEM (S1), reflejadas (R1) y (R2) procedentes del MODEM remoto (S2).

32 Dpto. Telemática ISPJAE 32 TX RX H S1 S2 R1 R2 MODEM Línea El estimador de eco a través de técnicas digitales genera estimaciones de las reflexiones (ER1 y ER2) que al sumarse con las señales recibidas de la línea logran la cancelación de las componentes reflejadas R1 y R2.  EE Discontinuidad que produce reflexiones Estimador de Eco Cancelador de Eco EECE CE ER1+ER2 + _

33 Dpto. Telemática ISPJAE 33 Cancelador de Eco Valores típicos de potencias de Tx y Rx son -10 dBm y -43 dBm respectivamente. La híbrida suele atenuar 10 dB la señal transmitida. Con estos valores, para tener valores aceptables de relación señal a ruido (20 dB), sería necesario atenuar la señal reflejada -43 dB. El cancelador de eco consiste en un filtro adaptativo que ajusta sus coeficientes para adaptarse a las características del canal. Los coeficientes son ajustados durante la fase de negociación y se actualizan para compensar las variaciones del canal.

34 Dpto. Telemática ISPJAE 34 Cancelador de Eco (cont...) El cancelador de eco tiene como señal de entrada la señal transmitida y como salida una réplica del eco que se ha producido. Esta señal de salida se le resta a la señal recibida. Con frecuencia los módems usan 2 canceladores. Uno para el eco cercano y otro para el eco lejano.

35 Dpto. Telemática ISPJAE 35 V. 33 14400Operación a 4H líneas arrendadas operando a 14400 bps con velocidad adicional (fall back) de 12000bps. 2400 Baudios. TCM Esquema de modulación semejante a V.32bis. Emplea aleatorizadores y ecualización adaptativa. Inclusión opcional de multiplexor.

36 Dpto. Telemática ISPJAE 36 V. 34 2400, 3000 y 3200 BaudiosVelocidades de modulación de 2400, 3000 y 3200 Baudios obligatorias y otras opcionales. Velocidades > de 3000 Baudios solo soportadas por circuitos de muy buena calidad en la banda de voz en las que las frecuencias hasta 3400 Hz son muy poco atenuadas.

37 Dpto. Telemática ISPJAE 37 V. 34 Operación full duplex por 2H conmutados o 2H/4H arrendados. Cancelación de eco. TCM. 2400 bps hasta 28800bpsvelocidades desde 2400 bps hasta 28800bps Permite transmisiones asimétricas (diferentes velocidades en transmisión y recepción). V.34 bis 33.6 Kbps

38 Dpto. Telemática ISPJAE 38 V.34bis Modulación analógica de mayor velocidad hasta el momento. Emplea TCM, Cancelación de eco. Alcanza 33600 bps en 2H conmutados. Modem generalizado actualmente y estandar presente en los MODEMs V.90 del lado del usuario.

39 Dpto. Telemática ISPJAE 39 RPT Un análisis…… A/D convierte la muestra de la Señal analógica en caracter de 8 bits => 64Kbps Genera ruido de cuantificación por proceso de digitalización. M A/D C C 64Kbps D/A M Señal analógica

40 Dpto. Telemática ISPJAE 40 Ruido de Cuantización (Conversión A/D) No permite la fiel reproducción de la señal original: se comporta como un ruido.

41 Dpto. Telemática ISPJAE 41 Una idea…… M2 debe interpretar un nivel como un carácter. Implica 256 niveles => Pe alta Con 128 niveles => Pe disminuye pero la Vi = 56Kbps. En sentido contrario no se puede alcanzar 56Kbps por ruido de cuantización. RPT M2 D/A C C 64Kbps M1 Señal analógica 64Kbps Acceso digital sin A/D

42 Dpto. Telemática ISPJAE Generalidades V.90 módem de 56 Kbps aprobado en 1998. V.90 es una recomendación de transmisión de datos desarrollada por la UIT, que provee una especificación para lograr velocidades de línea hasta los 56 Kbps.

43 Dpto. Telemática ISPJAE Generalidades V.90 módem de 56 Kbps aprobado en 1998 por la UIT. Diseñados para conexiones digitales en un extremo y tienen sólo una conversión digital a analógico Velocidades descendentes (downstream, del ISP al cliente) hasta 56.000 bits por segundo y velocidades ascendentes (upstream, del cliente al ISP) hasta 33.600 bit/s, dependiendo de las condiciones de la línea telefónica.

44 Dpto. Telemática ISPJAE Requerimientos V.90 Digital en un extremo. V.90 en ambos extremos de la conexión. Módem analógico V.90: equipado con software V.90 y unido a una línea de teléfono analógica estándar. Módem digital V.90: equipado con software V.90 y unido a una línea T1/E1, BRI, o PRI.

45 Dpto. Telemática ISPJAE Esquema de conexión

46 Dpto. Telemática ISPJAE 46 Modem Digital y Modem Analógico V-90 MÓDEM DIGITAL Genera señales de la Recomendación G.711. Recibe señales de la Recomendación V.34 pasadas por un codificador G.711. Se conecta a una red conmutada digital mediante una interfaz digital. MÓDEM ANALÓGICO Genera señales de la Recomendación V.34. Recibe señales de la Recomendación G.711 pasadas por un decodificador G.711. Suele conectarse a la red pública de conmutación telefónica (PSTN).

47 Dpto. Telemática ISPJAE 47 Transferencia Asimétrica

48 Dpto. Telemática ISPJAE 48 Sentido descendente: Modulación PAM

49 Dpto. Telemática ISPJAE 49 Sentido ascendente: Modulación QAM

50 Dpto. Telemática ISPJAE 50 Relación Señal a Ruido (S/N) Incluso bajo condiciones favorables, cuando una señal sufre conversión analógica a digital, hay unos 38 a 39 dB de relación S/N, lo cual limita la velocidad V.34 práctica a 33.6 Kbps. Para lograr la velocidad V.90 de 56 Kbps, la relación señal a ruido en la línea debe exceder 45 dB.

51 Dpto. Telemática ISPJAE 51 Clave para lograr V.90 En sentido ascendente, el ruido de cuantificación introducido al efectuar la conversión A/D de la portadora QAM limita la velocidad de información a 33.6 Kbps. Pero en sentido descendente, la conversión D/A no introduce ruido de cuantificación, ya que cada palabra G.711 se corresponde con un nivel de señal PAM a la salida del codec.

52 Dpto. Telemática ISPJAE 52 Aprovecha la posibilidad de enlaces digitales que usan los proveedores de servicio. Transmisión mediante PCM (sólo en un sentido). Importante!: No puede haber conversion análogo-digital pues introduce ruido de cuantización. Velocidades máximas (teóricas) de 56 kbps. NO se realiza modulación de portadora sinusoidal!!! En este caso: V. 90

53 Dpto. Telemática ISPJAE 53 V. 90

54 Dpto. Telemática ISPJAE 54 V. 90 En el sentido usuario- proveedor de servicios no se aprovecha esta ventaja y la máxima velocidad de Tx es de 33.6 Kbps (la del protocolo V.34bis). La comunicación es asimétrica.

55 Dpto. Telemática ISPJAE 55 V. 90 Uno de los 2 extremos debe estar conectado en forma digital a la red telefónica. Soporte del protocolo V.90 en ambos extremos. No debe existir conversión análoga-digital alguna en la red telefónica en la dirección módem digital ==> módem analógico. Requisitos

56 Dpto. Telemática ISPJAE 56 V. 90 Los módems V.90 determinan si se realizan conversiones A-D en la red telefónica. Si se realiza esta conversión, se establecerá la comunicación de acuerdo al estándar V.34. Fase de negociación

57 Dpto. Telemática ISPJAE 57 V. 90 V.90 no hace uso de los 256 niveles de que dispone PCM. Los niveles cercanos a cero están muy próximos para ser discriminados en ambientes ruidosos. Menos niveles producen una operación más confiable con un costo en la velocidad de transmisión. ¿Por que no 64 K?

58 Dpto. Telemática ISPJAE 58 V. 90 Resumiendo: Máximo que permite la tecnología V.90: 56Kbps. Máximo real debido a regulaciones de la FCC: 53Kbps. Velocidades reales que se deben esperar:46.6Kbps.**

59 Dpto. Telemática ISPJAE 59 V.92 Último estándar aprobado de la UIT. 48 Kbps upstream. (Con PCM también del lado del usuario) 56 Kbps downstream. Estándar muy potente de compresión V.44 con relaciones altas de compresión. Disminuye el tiempo de conexión, guarda las condiciones en que logró la conexión con un sitio y disminuye la negociación. (Negociación inteligente). Aprovecha las facilidades de llamada en espera de las centrales digitales. Extiende la vida de los modems telefónicos por algunos pocos años más.

60 Dpto. Telemática ISPJAE 60 Otras acciones para Incrementar la velocidad de transferencia la velocidad de transferencia Además de técnicas de modulación que admiten altas velocidades se puede incrementar ésta: Disminuyendo los errores en la transmisión mediante técnicas de corrección de errores Aplicando técnicas de compresión modem red enlace virtualmente libre de errores datos compactados

61 Dpto. Telemática ISPJAE 61 Corrección de errores y compresión Necesario el establecimiento de estándares para la comunicación entre diferentes productos. Microcom Networks Protocols de Microcom IncMNP Protocolos que normaliza el intercambio de información estructurado por capas entre 2 Modems : MNP1, MNP2,..... MNP5.... emplea técnicas de compactación CCITT: Estándar V.42 y V.42bis *

62 Dpto. Telemática ISPJAE 62 MNP5MNP4MNP5 (compresión) emplea MNP4 para control de errores. V42bisV.42V42bis (compresión) emplea V.42 para control de errores. V.42bisV.42bis es superior en eficiencia que MNP5 La compresión de datos requiere un enlace libre de errores, datos erróneos arruinan proceso de descompresión Estándares con compresión

63 Dpto. Telemática ISPJAE 63 Atención Atención: Aplicar MNP5 para transferencia de información YA compactada sólo introduce demoras innecesarias Si emplea técnicas de control de errores en el Modem debe seleccionar un protocolo de transferencia de archivos sin control de errores como Ymodem-G y Zmodem- G* Estándares con compresión

64 Dpto. Telemática ISPJAE 64 Soportar multiestándares : V.32, V.32bis, V.33, V.34, V.34bis, etc. Operar en todos los ambientes: W’95, DOS, MAC, UNIX, etc. Soportar técnicas de control de errores y de compresión Facilidades típicas de un Modem moderno

65 Dpto. Telemática ISPJAE 65 Facilidades típicas de un Modem moderno Altas velocidades en la interfaz ETD- ETCD: Ej 460.8 Kbps Amplio repertorio de comandos AT, incluyendo los extendidos Operar a 2 hilos conmutados y 2 /4 hilos arrendados*

66 Dpto. Telemática ISPJAE 66 Caída automática de velocidad para intercambiar con Modems mas lentos. Detección automática de fax, voz y datos ==> Puede usarse el mismo teléfono para los 3 servicios( con algunas centrales telefónicas). Funciones de seguridad: protección de acceso con password, implementación de call-back. Pueden ser configurados remotamente. Flash EPROM que permite actualización del firmware incluso por ftp.* Facilidades típicas de un Modem moderno

67 Dpto. Telemática ISPJAE 67 Modems Telefónicos A pesar de la difusión de las tecnologías xDSL hay quienes piensan que los Modems telefónicos continuarán siendo la forma principal de acceder a Internet y a redes privadas en los próximos 3 años. V.92, estandar asimétrico que permite: – downstream 56 Kbps –upstream 48 Kbps –Con compresión V.44 adaptada a web con razones 6:1 –Mayores funcionalidades (establecimiento más ágil y llamada en espera ).**