Transmisión de Datos

Santa Ana de Coro, Marzo de 2.014

República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular Para la

DefensaUniversidad Nacional Experimental

de la Fuerza Armada BolivarianaNúcleo Falcón – Sede Coro

Ingeniería de TelecomunicacionesTransmisión de Datos

Unidad 1. Transmisión de DatosContenido: Bases teóricas de la transmisión de datos. Componentes espectrales de una señal digital. Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC. Y CCITT Nº 5 (Q. 140 ) Modelo básico de un sistema de comunicación de datos. Protocolos y estándares.

Bases teóricas de la transmisión de datos

Mediante la variación de algunas propiedades físicas, como el voltaje o la corriente, es posible transmitir información a través de cables.

Al representar el valor de este voltaje o corriente como una función simple del tiempo, por ejemplo f(t), podemos modelar el comportamiento de la señal y analizarlo matemáticamente.

Bases teóricas de la transmisión de datos

El análisis de Fourier

A principios del siglo XIX, el matemático francés Jean-Baptiste Fourier probó que cualquier función periódica de comportamiento razonable, g(t) con un periodo T, se puede construir sumando una cantidad (posiblemente infinita) de senos y cosenos:

donde f = 1/T es la frecuencia fundamental, an y bn son las amplitudes de seno y coseno de los n-ésimos (términos) armónicos y c es una constante.

Bases teóricas de la transmisión de datos

Tal descomposición se conoce como serie de Fourier. A partir de ella, es posible reconstruir la función, es decir, si se conoce el periodo T y se dan las amplitudes, la función original del tiempo puede encontrarse realizando las sumas que se muestran en la ecuación anterior.

Una señal de datos que tenga una duración finita (la cual todas poseen) se puede manejar con sólo imaginar que el patrón se repite una y otra vez por siempre (es decir, el intervalo de T a 2T es el mismo que de 0 a T, etcétera).

Bases teóricas de la transmisión de datos

Tal descomposición se conoce como serie de Fourier. A partir de ella, es posible reconstruir la función, es decir, si se conoce el periodo T y se dan las amplitudes, la función original del tiempo puede encontrarse realizando las sumas que se muestran en la ecuación anterior.

Una señal de datos que tenga una duración finita (la cual todas poseen) se puede manejar con sólo imaginar que el patrón se repite una y otra vez por siempre (es decir, el intervalo de T a 2T es el mismo que de 0 a T, etcétera).

Bases teóricas de la transmisión de datos

Señales de ancho de banda limitado

Para ver cómo se relaciona todo esto con la comunicación de datos, consideremos un ejemplo específico: la transmisión del carácter “b” ASCII codificado en un byte de 8 bits. El patrón de bits que se va a transmitir es 01100010. La parte izquierda de la Serie de Fourier muestra la salida de voltaje que produce la computadora transmisora. El análisis de Fourier de la señal produce los coeficientes:

Bases teóricas de la transmisión de datos

(a) Una señal binaria y sus amplitudes de raíz cuadrada media de Fourier.

(b) (e) Aproximaciones sucesivas a la señal original.

Bases teóricas de la transmisión de datos

Por lo general, las amplitudes se transmiten sin ninguna disminución desde 0 hasta cierta frecuencia fc [medida en ciclos/seg o Hertz (Hz)], y todas las frecuencias que se encuentren por arriba de esta frecuencia de corte serán atenuadas. El rango de frecuencias que se transmiten sin atenuarse con fuerza se conoce como ancho de banda.

El ancho de banda es una propiedad física del medio de transmisión y por lo general depende de la construcción, grosor y longitud de dicho medio. En algunos casos, se introduce un filtro en el circuito para limitar la cantidad de ancho de banda disponible para cada cliente.

Bases teóricas de la transmisión de datos

La tasa de datos máxima de un canal

En 1924, un ingeniero de AT&T, Henry Nyquist, se dió cuenta de que incluso un canal perfecto tiene una capacidad de transmisión finita. Nyquist probó que si se pasa una señal cualquiera a través de un filtro pasa-bajas de ancho de banda H, la señal filtrada se puede reconstruir por completo tomando sólo 2H muestras (exactas) por segundo.

No tiene sentido muestrear la línea a una rapidez mayor que 2H veces por segundo porque los componentes de mayor frecuencia que tal muestreo puede recuperar ya se han filtrado.

Bases teóricas de la transmisión de datos

Si la señal consiste en V niveles discretos, el teorema de Nyquist establece:

Hasta aquí sólo hemos considerado canales sin ruido. Si el ruido aleatorio está presente, la situación se deteriora rápidamente. El resultado principal de Shannon es que la tasa de datos máxima de un canal ruidoso cuyo ancho de banda es H Hz y cuya relación señal a ruido es S/N, está dada por:

Componentes espectrales de una señal digital

En palabras sencillas representa a cada frecuencia contenida en una señal y su intensidad. Por ejemplo para las ondas de radio de la tv; estas señales se componen de diversas frecuencias con distintas amplitudes (para enviar toda la información de imágenes y sonido) - el conjunto de estas sería el espectro de frecuencias de esa señal.

Ahora bien para el caso que nos interesa, las señales digitales son pulsos discontinuos discretos que tienen uno de dos niveles de voltaje.

Componentes espectrales de una señal digital

)2()( ftsentf

))3(2(3/1)( tfsentf

])3(2()3/1()2([/4)( tfsenftsentf

La sumatoria de señales de varias frecuencias, contiene todas las frecuencias involucradas en los sumandos.

Componentes espectrales de una señal digital

La señal de información es discreta, tanto en amplitud como en tiempo, permitiendo la transmisión digital como una secuencia de pulsos codificados, todos de la misma amplitud. Este tipo de transmisión no tiene contraparte en los sistemas de onda continua.

La señal de información es un flujo binario compuesto por señales binarias, es decir cuyos niveles de voltaje sólo son dos y corresponden a ceros y unos

Componentes espectrales de una señal digital

Para una mejor transmisión de la información digital, es necesario que el ancho de banda disponible sea suficiente para dejar pasar la mayor cantidad de armónicos posibles de los pulsos digitales.

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)Código Baudot

El código Baudot fue inventado por Emile Baudot en 1874 y se utilizó en las primeras transmisiones telegráficas y radioeléctricas. Se trata de un código de 5 bits capaz de representar hasta 32 caracteres distintos, pero tiene además dos de ellos que permiten conmutar entre dos grupos denominados letras y figuras.

El grupo de letras contiene el abecedario completo de mayúsculas de la A a la Z, mientras que el grupo de figuras contiene las cifras del 0 al 9, los signos de puntuación y caracteres especiales hasta un total de 26.

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)Código Baudot

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)Código BCD

El código BCD (Binary Coded Digit) es un código estándar de 6 bits usado por computadores mainframe: Borroughs, Bull, CDC, IBM, General Electric, NCR, Siemens, Sperry-Univac.

El código BCD (6-bit) es pues un código binario que representa caracteres alfanuméricos y signos de puntuación. Cada carácter está compuesto por 6 bits, con estos 6 bits se pueden definir un total de 64 caracteres (26).

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)Código BCD

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)Código ASCII

ASCII (acrónimo inglés de American Standard Code for Information Interchange — Código Estándar Estadounidense para el Intercambio de Información), pronunciado generalmente áski o ásci, es un código de caracteres basado en el alfabeto latino, tal como se usa en inglés moderno y en otras lenguas occidentales

El código ASCII utiliza 7 bits para representar los caracteres, aunque inicialmente empleaba un bit adicional (bit de paridad) que se usaba para detectar errores en la transmisión.

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)Código ASCII

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)Código EBCDIC

(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) es un código estándar de 8 bits usado por computadoras mainframe IBM. IBM adaptó el EBCDIC del código de tarjetas perforadas en los años 1960.

Es un código binario que representa caracteres alfanuméricos, controles y signos de puntuación. Cada carácter está compuesto por 8 bits = 1 byte, por eso EBCDIC define un total de 256 caracteres.

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)Código EBCDIC

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)El SS5, CCITT 5 Ó Recomendación ITU-T Q.140

El sistema de señalización Nº 5 fue un protocolo simple para enviar la señalización telefónica a través de los enlaces internacionales por satélite, así como entre las compañías locales dentro de un país.

Se describe en ITU-T Q.140-180 (antiguo CCITT). Las señales se transmiten dentro de banda, es decir, que fueron enviados como tonos en la banda de frecuencias del habla. El beneficio era que no había ningún canal de señalización común requerido.

Codificación de la información: Código Baudat, BCD, ASCCII, EBCDIC

y SS5 (Q. 140)El SS5, CCITT 5 Ó Recomendación ITU-T Q.140

Todos los canales se podrían utilizar para las llamadas telefónicas. Enviaron sus propias señales a las llamadas telefónicas de ruta hacia el destino que querían, y se les cobre por la llamada que marcan inicialmente - una llamada de teléfono gratuito.

Emplea dos frecuencias f1 (2400 Hz) y f2 (2600 Hz) transmitidas aislada o conjuntamente, como muestra el Cuadro 1 (Ver anexo 1 del material enviado). El empleo de señales compuestas para la señal de fin y para la señal de liberación de guarda mejora la protección contra las liberaciones intempestivas debidas a imitaciones de señales.

Modelo básico de un sistema de comunicación de datos

Fuente de información

Información digital

Información textual

Información analógica

Formateo

Mue

stre

o

Cuan

tifica

ción

Codi

ficac

ión

Modulación de pulso Transmisión

Canal

RecepciónDemodulacióny/o Detección

Deco

dific

ació

nFiltro Pasa

Bajo

Receptor de información

Información analógica

Información textual

Información digital

Formas de onda de

pulsoBit stream

Modelo básico de un sistema de comunicación de datos

Si la data de entrada consiste de texto alfanumérico, el mismo será codificado por caracteres con alguno de los siguientes códigos:

ASCII: American Standard Code for Information Interchange.

EBCDIC: Extended Binary Coded Decimal Interchange Code.

Baudot Hollerith

Protocolos y Estándares Se conoce como protocolo de

comunicaciones a una serie de normas que usan los equipos informáticos para gestionar sus diálogos en los intercambios de información. Dos equipos diferentes de marcas diferentes se pueden comunicar sin problemas en el caso en que usen el mismo protocolo de comunicaciones.

A lo largo del tiempo ha ido mejorando la tecnología de las comunicaciones, y se han podido ir usando protocolos mas útiles para las nuevas máquinas. Por ello han ido apareciendo nuevos protocolos a los que se han ido adaptando los productos de cada fabricante para asegurarse la compatibilidad con el resto de las marcas