1 william stallings comunicaciones y redes de computadores capítulo 5 codificación de datos...
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William Stallings
Comunicaciones y Redes de Computadores
Capítulo 5Codificación de datosModulación
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Técnicas de comunicación
La comunicación de datos puede ser de:Datos digitales en señales digitalesDatos analógicos en señales digitalesDatos digitales en señales analógicasDatos analógicos en señales analógicas
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Esquemas de codificaciónNonreturn to Zero-Level (NRZ-L)Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)Bipolar -AMIPseudoternaryManchesterDifferential ManchesterB8ZSHDB3
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Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)Un voltaje representa un 0 y otro un 1El voltaje es constante mientras dure el bitPor ejemplo, Ausencia de voltaje para 0,
constante voltaje positivo para 1Frecuentemente, voltaje negativo para un
valor y voltaje positivo para el otro
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NRZ-L y NRZI
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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
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NRZ pros y contrasPros
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
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Codificación binaria multinivelUtiliza más de dos nivelesBipolar-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
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Bipolar-AMI y Pseudoternario
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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
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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
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Pros y contrasContras
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
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Velocidad de modulación
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Scrambling
Se usa scrambling para evitar secuencias con voltajes constantes a altas frecuencias
No contiene componentes de cdNo reduce la velocidad de transmisión de
los datosTiene cierta capacidad para detectar
errores
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Scrambling B8ZS
Bipolar With 8 Zeros SubstitutionBasado en bipolar-AMICuenta con un algoritmo basado en la
cantidad de ceros en un bitAyuda a la detección de errores
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Scrambling HDB3High Density Bipolar 3 ZerosBasado en bipolar-AMILas cadenas de cuatro ceros se
reemplazan con uno o dos pulsos
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B8ZS and HDB3
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Datos digitales en señales analógicasSe utiliza en sistemas telefónicos
300Hz a 3400Hz Por ejemplo, un modem (modulador-
demodudator)
Técnicas de codificaciónDesplazamiento de amplitud (ASK)Desplazamiento de frecuencia (FSK)Desplazamiento de fase (PK)
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Técnicas de modulación
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Amplitude Shift KeyingLos valores son representados por
diferentes amplitudes de la portadoraEs suceptible al ruidoPoco eficienteSe puede utilizar sobre fibra óptica
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Frequency Shift Keying
Los valores son representados por diferentes frecuencias (cerca de la portadora)
Menos suceptible a errores que ASKSe utiliza para radio de alta frecuenciaSe utiliza sobre algunas LAN’s sobre cable
coaxial
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FSK en una transmisión full duplex
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Phase Shift Keying
La fase de la señal portadora es desplazada para representar el dato
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PSK en cuadratura Q-PSKMuy 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
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Datos analógicos en señales digitalesDigitalización
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
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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
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Modulación por codificación de impulsos (2)
Sistemas de 4 bits proporcionan 16 niveles diferentes
8 bits por mmuestra dan 256 nivelesLa calidad se compara con la transmisión
a analógica8000 muestras por segundo de 8 bits dan
64kbps
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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
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Modlación Delta
La entrada analógica se aproxima mediante una función escalera
Ver figura
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Delta Modulation - ejemplo
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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
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ModulaciónAnalógica
