William Stallings Comunicaciones y Redes de Computadores

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

2. Técnicas de comunicación La comunicación de datos puede ser de: • Datos digitales en señales digitales • Datos analógicos en señales digitales • Datos digitales en señales analógicas • Datos analógicos en señales analógicas

3. Datos digitales en señales digitales • ¿Qué es una señal digital? • Es una secuencia de pulsos de voltaje discretos y discontinuos • Cada pulso se llama elemento de señal • Contiene la información digital que se quiere transmitir

4. Términos Las señales digitales pueden ser: • Señales unipolares • Todos los elementos de la señal tienen el mismo signo (todos positivos o todos negativos) • Señal polar • Los elementos de la señal pueden ser positivos y negativos

5. A considerar en la transmisión: (1) • Velocidad de transmisión • Cantidad de bits que se transmites por segundo • Duración o longitud de un bit • Tiempo tomado por el transmisor para emitir un bit. Para una velocidad de transmisión R, la duración debit es 1/R • Velocidad de modulación • Velocidad a la cual la señal cambia de nivel • Medida en baudios = elementos de señal por segundo

6. A considerar en la transmisión: (2) • El receptor debe conocer: • La duración del bit (inicio y final) • Nivel de la señal (1 y 0) • Factores que afectan la recepción exitosa de datos • La relación señal a ruido • Velocidad de transmisión • Ancho de banda disponible

7. A considerar en la codificación: (1) • Espectro de la señal • La ausencia de altas frecuencias reduce la necesidad de ancho de banda • La ausencia de componente dc reduce el ruido • La mayor energía se encuentra en un reducido espacio del espectro • Sincronización (Clocking) • Sincronización entre el emisor y el receptor • Existencia de relojes externos • La sincronía a partir de la señal de entrada

8. A considerar en la codificación: (2) • Detección de errores • Se detectan a partir del código que traen los datos • Interferencias e inmunidad al ruido • Algunos códigos son mejores que otros • Costo y complejidad • A mayor velocidad de transmisión, mayor es el costo del equipo • Algunos códigos implican una velocidad de transmisión de elementos mayor que la tasa real de datos

9. Esquemas de codificación • Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) • Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) • Bipolar -AMI • Pseudoternary • Manchester • Differential Manchester • B8ZS • HDB3

10. Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) • Un voltaje representa un 0 y otro un 1 • El voltaje es constante mientras dure el bit • Por ejemplo, Ausencia de voltaje para 0, constante voltaje positivo para 1 • Frecuentemente, voltaje negativo para un valor y voltaje positivo para el otro

11. NRZ-L y NRZI

12. Codificación diferencial • NRZI es un ejemplo de codificación diferencial • Codificación con ausencia o presencia de una transición • Si se trata de un 0, se codifica con la señal anterior, si se trata de un 1, la codificación sufreuna transición • Es más facil detectar transiciones

13. NRZ pros y contras • Pros • Fácil de implementar • Hace buen uso del ancho de banda • Contras • Cuneta con una componente de dc • No cuenta con capacidad de sincronización • No es utilizada con frecuencia para transmision de datos

14. Codificación binaria multinivel • Utiliza más de dos niveles • Bipolar-AMI • El 0 es aunsencia de señal • El 1 es un pulso negativo o positivo • Con cada uno hay alternancia de polaridad • No se pierde la sincronía en largas cadenas de 1’s (los ceros si son problema) • No tiene una componente de dc • Bajo ancho de banda • Fácil detección de error

15. Bipolar-AMI y Pseudoternario

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

17. Codificación bifase • Manchester • Transición a la mitad de cada periodo de bit • La transición sirve para recuperar el reloj • Bajo a alto representa un uno • Alto a bajo representa un cero • Usado por IEEE 802.3 para redes LAN • Manchester Diferencial • La transición se utiliza para sincronizar el reloj • Transición al inicio de un periodo de bit representa un cero • Ausencia de transición al inicio del bit representa un uno • Usado por IEEE 802.5 para redes LAN en anillo

18. Pros y contras • Contras • La velocidad de modulación es del doble que cualquier otro código • Requiere más ancho de banda • Pros • El fácil reconocer el reloj a partir del código • No contiene componente de cd • Facilita la detección de error

19. Velocidad de modulación

20. Scrambling • Se usa scrambling para evitar secuencias con voltajes constantes a altas frecuencias • No contiene componentes de cd • No reduce la velocidad de transmisión de los datos • Tiene cierta capacidad para detectar errores

21. Scrambling B8ZS • Bipolar With 8 Zeros Substitution • Basado en bipolar-AMI • Cuenta con un algoritmo basado en la cantidad de ceros en un bit • Ayuda a la detección de errores

22. Scrambling HDB3 • High Density Bipolar 3 Zeros • Basado en bipolar-AMI • Las cadenas de cuatro ceros se reemplazan con uno o dos pulsos

23. B8ZS and HDB3

24. Datos digitales en señales analógicas • Se utiliza en sistemas telefónicos • 300Hz a 3400Hz • Por ejemplo, un modem (modulador-demodudator) Técnicas de codificación • Desplazamiento de amplitud (ASK) • Desplazamiento de frecuencia (FSK) • Desplazamiento de fase (PK)

25. Técnicas de modulación

26. Amplitude Shift Keying • Los valores son representados por diferentes amplitudes de la portadora • Es suceptible al ruido • Poco eficiente • Se puede utilizar sobre fibra óptica

27. Frequency Shift Keying • Los valores son representados por diferentes frecuencias (cerca de la portadora) • Menos suceptible a errores que ASK • Se utiliza para radio de alta frecuencia • Se utiliza sobre algunas LAN’s sobre cable coaxial

28. FSK en una transmisión full duplex

29. Phase Shift Keying • La fase de la señal portadora es desplazada para representar el dato

30. PSK en cuadratura Q-PSK • Muy eficiente porque cada elemento de señal representa más de un bit • e.g. shifts of /2 (90o) • Cada elemento representa dos bits • Modem’s de 9600bps utilizan 12 angles , cuatro de los cuales tienen dos amplitudes

31. Datos analógicos en señales digitales • Digitalización • Conversión de un dato analógico a uno digital • Los datos digitalizados se pueden transmitir con NRZ-L • Los datos digitales se pueden transmitir de nuevo con señales analógicas • Es necesario utilizar un codec • Se utiliza modulación por codificación de impulsos • Ó se utiliza modulación delta

32. Modulación por codificación de impulsos (PCM) (1) • Si 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 • Una señal de voz de 4000Hz requiere un muestreo de 8000 muestras por segundo • A cada muestra se le asigna un byte

33. Modulación por codificación de impulsos (2) • Sistemas de 4 bits proporcionan 16 niveles diferentes • 8 bits por mmuestra dan 256 niveles • La calidad se compara con la transmisión a analógica • 8000 muestras por segundo de 8 bits dan 64kbps

34. Codificación no lineal • Lo niveles de cuantización no están igualmente separados • Más niveles para señales de amplitud pequeña y viceversa • Reduce el error de cuantización

35. Modlación Delta • La entrada analógica se aproxima mediante una función escalera • Ver figura

36. Delta Modulation - ejemplo

37. Datos analógicos en señales analógicas • Por qué modular señales analógicas? • Altas frecuencias para mejor transmisión • Permite la multiplexación por división de frecuencia (capítulo 8) • Tipos de modulación • Amplitud • Frecuencia • Fase

38. ModulaciónAnalógica

39. Fin de la presentación 3 TELECOMUNICACIONES http://redesudg.tripod.com.mx redesudg@terra.com.mx