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1 William Stallings Comunicaciones y Redes de Computadores Capítulo 5 Codificación de datos Modulación.

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1 1 William Stallings Comunicaciones y Redes de Computadores Capítulo 5 Codificación de datos Modulación

2 2 Técnicas de comunicación La comunicación de datos puede ser de: zDatos digitales en señales digitales zDatos analógicos en señales digitales zDatos digitales en señales analógicas zDatos analógicos en señales analógicas

3 3 Datos digitales en señales digitales z¿Qué es una señal digital? yEs una secuencia de pulsos de voltaje discretos y discontinuos yCada pulso se llama elemento de señal yContiene la información digital que se quiere transmitir

4 4 Términos Las señales digitales pueden ser: zSeñales unipolares yTodos los elementos de la señal tienen el mismo signo (todos positivos o todos negativos) zSeñal polar yLos elementos de la señal pueden ser positivos y negativos

5 5 A considerar en la transmisión: (1) zVelocidad de transmisión yCantidad de bits que se transmites por segundo zDuración o longitud de un bit yTiempo tomado por el transmisor para emitir un bit. Para una velocidad de transmisión R, la duración debit es 1/R zVelocidad de modulación yVelocidad a la cual la señal cambia de nivel yMedida en baudios = elementos de señal por segundo

6 6 A considerar en la transmisión: (2) zEl receptor debe conocer: yLa duración del bit (inicio y final) yNivel de la señal (1 y 0) zFactores que afectan la recepción exitosa de datos yLa relación señal a ruido yVelocidad de transmisión yAncho de banda disponible

7 7 A considerar en la codificación: (1) zEspectro de la señal yLa ausencia de altas frecuencias reduce la necesidad de ancho de banda yLa ausencia de componente dc reduce el ruido yLa mayor energía se encuentra en un reducido espacio del espectro zSincronización (Clocking) ySincronización entre el emisor y el receptor yExistencia de relojes externos yLa sincronía a partir de la señal de entrada

8 8 A considerar en la codificación: (2) zDetección de errores ySe detectan a partir del código que traen los datos zInterferencias e inmunidad al ruido yAlgunos códigos son mejores que otros zCosto y complejidad yA mayor velocidad de transmisión, mayor es el costo del equipo yAlgunos códigos implican una velocidad de transmisión de elementos mayor que la tasa real de datos

9 9 Esquemas de codificación zNonreturn to Zero-Level (NRZ-L) zNonreturn to Zero Inverted (NRZI) zBipolar -AMI zPseudoternary zManchester zDifferential Manchester zB8ZS zHDB3

10 10 Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) zUn voltaje representa un 0 y otro un 1 zEl voltaje es constante mientras dure el bit zPor ejemplo, Ausencia de voltaje para 0, constante voltaje positivo para 1 zFrecuentemente, voltaje negativo para un valor y voltaje positivo para el otro

11 11 NRZ-L y NRZI

12 12 Codificación diferencial zNRZI es un ejemplo de codificación diferencial zCodificación con ausencia o presencia de una transición zSi se trata de un 0, se codifica con la señal anterior, si se trata de un 1, la codificación sufreuna transición zEs más facil detectar transiciones

13 13 NRZ pros y contras zPros yFácil de implementar yHace buen uso del ancho de banda zContras yCuneta con una componente de dc yNo cuenta con capacidad de sincronización zNo es utilizada con frecuencia para transmision de datos

14 14 Codificación binaria multinivel zUtiliza más de dos niveles zBipolar-AMI yEl 0 es aunsencia de señal yEl 1 es un pulso negativo o positivo yCon cada uno hay alternancia de polaridad yNo se pierde la sincronía en largas cadenas de 1s (los ceros si son problema) yNo tiene una componente de dc yBajo ancho de banda yFácil detección de error

15 15 Bipolar-AMI y Pseudoternario

16 16 Características de codificación binaria multinivel zCada elemento de la señal sólo representa un bit zLa lógica del receptor debe distinguir entre tres niveles diferentes (+A, -A, 0) zRequiere aprox. 3dB más potencia de señal para dada probabilidad de bit de error

17 17 Codificación bifase zManchester yTransición a la mitad de cada periodo de bit yLa transición sirve para recuperar el reloj yBajo a alto representa un uno yAlto a bajo representa un cero yUsado por IEEE para redes LAN zManchester Diferencial yLa transición se utiliza para sincronizar el reloj yTransición al inicio de un periodo de bit representa un cero yAusencia de transición al inicio del bit representa un uno yUsado por IEEE para redes LAN en anillo

18 18 Pros y contras zContras yLa velocidad de modulación es del doble que cualquier otro código yRequiere más ancho de banda zPros yEl fácil reconocer el reloj a partir del código yNo contiene componente de cd yFacilita la detección de error

19 19 Velocidad de modulación

20 20 Scrambling zSe usa scrambling para evitar secuencias con voltajes constantes a altas frecuencias zNo contiene componentes de cd zNo reduce la velocidad de transmisión de los datos zTiene cierta capacidad para detectar errores

21 21 Scrambling B8ZS zBipolar With 8 Zeros Substitution zBasado en bipolar-AMI zCuenta con un algoritmo basado en la cantidad de ceros en un bit zAyuda a la detección de errores

22 22 Scrambling HDB3 zHigh Density Bipolar 3 Zeros zBasado en bipolar-AMI zLas cadenas de cuatro ceros se reemplazan con uno o dos pulsos

23 23 B8ZS and HDB3

24 24 Datos digitales en señales analógicas zSe utiliza en sistemas telefónicos y300Hz a 3400Hz yPor ejemplo, un modem (modulador-demodudator) Técnicas de codificación zDesplazamiento de amplitud (ASK) zDesplazamiento de frecuencia (FSK) zDesplazamiento de fase (PK)

25 25 Técnicas de modulación

26 26 Amplitude Shift Keying zLos valores son representados por diferentes amplitudes de la portadora zEs suceptible al ruido zPoco eficiente zSe puede utilizar sobre fibra óptica

27 27 Frequency Shift Keying zLos valores son representados por diferentes frecuencias (cerca de la portadora) zMenos suceptible a errores que ASK zSe utiliza para radio de alta frecuencia zSe utiliza sobre algunas LANs sobre cable coaxial

28 28 FSK en una transmisión full duplex

29 29 Phase Shift Keying zLa fase de la señal portadora es desplazada para representar el dato

30 30 PSK en cuadratura Q-PSK zMuy eficiente porque cada elemento de señal representa más de un bit ye.g. shifts of /2 (90 o ) yCada elemento representa dos bits yModems de 9600bps utilizan 12 angles, cuatro de los cuales tienen dos amplitudes

31 31 Datos analógicos en señales digitales zDigitalización yConversión de un dato analógico a uno digital yLos datos digitalizados se pueden transmitir con NRZ- L yLos datos digitales se pueden transmitir de nuevo con señales analógicas yEs necesario utilizar un codec ySe utiliza modulación por codificación de impulsos yÓ se utiliza modulación delta

32 32 Modulación por codificación de impulsos (PCM) (1) zSi una señal se muestrea a intervalos regulares con una frecuencia del doble de la frecuencia más alta de la señal a transmitir, las muestras obtenidas contienen toda la información zUna señal de voz de 4000Hz requiere un muestreo de 8000 muestras por segundo zA cada muestra se le asigna un byte

33 33 Modulación por codificación de impulsos (2) zSistemas de 4 bits proporcionan 16 niveles diferentes z8 bits por mmuestra dan 256 niveles zLa calidad se compara con la transmisión a analógica z8000 muestras por segundo de 8 bits dan 64kbps

34 34 Codificación no lineal zLo niveles de cuantización no están igualmente separados zMás niveles para señales de amplitud pequeña y viceversa zReduce el error de cuantización

35 35 Modlación Delta zLa entrada analógica se aproxima mediante una función escalera zVer figura

36 36 Delta Modulation - ejemplo

37 37 Datos analógicos en señales analógicas zPor qué modular señales analógicas? yAltas frecuencias para mejor transmisión yPermite la multiplexación por división de frecuencia (capítulo 8) zTipos de modulación yAmplitud yFrecuencia yFase

38 38 Modulación Analógica

39 39 Fin de la presentación 3 TELECOMUNICACIONES


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