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Transmisión y Comunicación de Datos




Enviado por goodlafa



    1. Protocolos y arquitectura de
      protocolos
    2. La arquitectura del protocolo
      TCP/IP
    3. El modelo
      OSI
    4. TCP/IP vs. OSI
    5. Datos
    6. Frecuencia, espectro y ancho de
      banda
    7. Señales
    8. Perturbaciones en la
      transmisión
    9. Capacidades de
      transmisión
    10. Conclusiones
    11. Referencias

    1.INTRODUCCIÓN.

    Al intercambio de información entre computadoras
    se le llama Comunicación entre Computadores y al
    conjunto de esos computadores que se interconectan se les
    denomina Red de Computadoras.

    El estudio de las comunicaciones
    contempla la denominada transmisión de señales
    de tal forma que esta sea eficaz y segura. En este trabajo
    veremos, entre otras cosas la transmisión y codificación de señales, los
    medios de
    transmisión, las interfaces y el control del
    enlace de datos.
    Además, en principio debemos considerar algunos puntos
    importantes:

    • No hay grandes diferencias entre el procesamiento de
      datos (las computadoras) y las comunicaciones de datos (la
      trasmisión y los sistemas de
      conmutación).
    • No hay diferencias fundamentales entre la
      transmisión de datos, de voz o de video.
    • Las fronteras entre computadoras monoprocesador o
      multiprocesador, así como entre redes de área local
      (LAN),
      metropolitanas y de áreas amplias (WAN) son cada vez
      más difusas.

    El objetivo
    principal de todo sistema de
    comunicación es el de intercambiar información
    entre dos o más entidades
    . En todos los sistemas de
    comunicación se tienen los siguientes tres elementos los
    cuales son básicos y fundamentales:

    De forma general tenemos:

    O bien:

    Y como caso específico tenemos:

    Definiremos una Estación de Trabajo o
    Workstation como cualquier elemento cuya arquitectura
    permite la
    comunicación con en el exterior
    , cabe aclarar que
    este término solo se aplica a computadoras. En seguida
    explicaremos los elementos principales que mostramos en las
    figuras anteriores:

    • La Fuente: Este dispositivo es quien genera
      los datos por transmitir, por ejemplo, teléfonos o
      computadoras personales.
    • El Trasmisor: Es común que los datos
      generados por la fuente no sean transmitidos de forma directa y
      como fueron creados, sino que el transmisor transforma y
      codifica la información, generando señales
      electromecánicas susceptibles de ser transmitidas a
      través de algún sistema de transmisión,
      por ejemplo, un modem que
      convierte las cadenas de bits generadas por una computadora
      personal y las
      transforma en señales analógicas que pueden ser
      trasmitidas a través de la red de
      teléfonos.
    • El Sistema de Trasmisión: Este puede
      ser una sencilla línea de transmisión o bien, una
      compleja red que conecte a la fuente con el destino, esto es,
      el medio físico por donde se envía la
      señal.
    • El Receptor: Este acepta la señal
      proveniente del sistema de transmisión y la transforma
      de forma que pueda ser manejada por el dispositivo de destino,
      por ejemplo, un modem es capaz de captar la señal
      analógica en la red o línea de transmisión
      y la convertirá en una serie de bits.
    • Destino: Es el que toma los datos del
      receptor.

    Las tareas claves que debe realizar cualquier sistema de
    comunicación son las siguientes:

    1. Utilización del sistema de transmisión
      e implementación de la interfaz.
    2. Generación de la señal.
    3. Sincronización (tiempo
      necesario en el intercambio de información).
    4. Gestión del intercambio de
      información.
    5. Detección y corrección de errores en la
      transmisión de información.
    6. Control del flujo de datos.
    7. Direccionamiento, es decir, detectar dónde
      esta el receptor y dónde el transmisor.
    8. Encaminamiento, esto es, definir hacia dónde
      se dirigirán los datos.
    9. Recuperación de datos ante errores en la
      transmisión.
    10. Formato de los mensajes.
    11. Seguridad en el proceso de
      transmisión.
    12. Gestión de la red.

    2.PROTOCOLOS Y
    ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS.

    Para poder
    establecer comunicación entre dos o más
    computadoras situadas en sistemas diferentes se necesita definir
    y utilizar un Protocolo, esto es, un conjunto de
    reglas que nos indican cómo se de establecer la
    comunicación entre dichas computadoras
    . Los puntos que
    definen un protocolo
    son:

    1. La Sintaxis: Formato de los datos y niveles de la
      señal.
    2. La Semántica: Incluye información de
      control para la coordinación y manejo de
      errores.
    3. La Temporización: Incluye la
      sincronización de velocidades y
      secuenciación.

    Todas estas tareas se subdividen en subtareas y a todo
    esto se le llama Arquitectura de Protocolo, o bien, una
    Arquitectura de Protocolos es una estructura de capas hardware y software que facilita el
    intercambio de datos entre diversos sistemas y proporciona
    aplicaciones distribuidas
    (por ejemplo, correo
    electrónico, transferencia de archivos).

    En cada capa de la arquitectura se implementa uno o
    varios protocolos, cada uno de ellos proporciona un conjunto de
    reglas que reflejan el intercambio de datos entre computadoras.
    Las tareas típicas realizadas por un protocolo sobre los
    datos son: encapsulamiento, segmentación, ensamblado, control de
    conexión, transmisión ordenada, control de flujo y
    de errores, direccionamiento y multiplexación.

    Hay dos arquitecturas que han sido determinantes y
    básicas en el desarrollo de
    estándares de comunicación: El conjunto de
    protocolos TCP/IP y el modelo de
    referencia OSI.

    Lo que sucede cuando se establece comunicación
    entre dos o más computadoras a través de un
    protocolo es:

    • Especificación del Protocolo: Dos
      entidades en la misma capa en sistemas diferentes cooperan e
      interactúan por medio del protocolo el cual se puede
      especificar con precisión ya que están implicados
      dos sistemas abiertos diferentes.
    • Definición del Servicio: Además del protocolo o
      protocolos que operan en una capa dada, se necesitan
      normalizaciones para los servicios
      que cada capa ofrece a la capa superior contigua, regularmente,
      la definición de los servicios es equivalente a una
      descripción funcional que define
      qué servicios se están proporcionando, pero no
      cómo se están proporcionando.
    • Direccionamiento: Como ya dijimos, cada capa
      proporciona servicios a las entidades de su capa superior
      adyacente. Las entidades se especifican mediante un punto de
      acceso al servicio el cual indica una entidad de transporte
      que es usuaria del servicio.

    3.LA ARQUITECTURA
    DEL PROTOCOLO TCP/IP.

    La agencia de Proyectos de
    Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de
    los Estados Unidos de
    Norteamérica definieron un conjunto de reglas que
    establecieron cómo conectar computadoras entre sí
    para lograr el intercambio de información, soportando
    incluso desastres mayores en la red. Fue así como
    surgió TCP/IP
    (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) que
    es la arquitectura más adaptada para la
    interconexión de sistemas y se denomina globalmente como
    la familia de
    protocolos TCP/IP, la cual consiste en un extenso conjunto de
    protocolos que se han elegido como estándares de internet.
    Para los años 80s una gran cantidad de instituciones
    estaban interesadas en conectarse a esta red que se
    expandió en todo EU.

    TCP/IP proporciona los mecanismos básicos para
    transferir datos –como todos los protocolos-. Se dice que
    TCP/IP proporciona una comunicación punto a punto
    (peer-to-peer) entre dos aplicaciones que se encuentran en
    la misma o en diferentes máquinas.
    Por su parte, el protocolo de internet (IP) es el protocolo
    básico de internet.

    3.1.Las Capas de TCP/IP.

    El protocolo TCP/IP se divide en 5 capas, a saber: La
    capa de Aplicación, Capa de Origen-Destino, la Capa de
    Internet, la Capa de Acceso a Internet y por último la
    Capa Física, en
    seguida indicamos sus definiciones y funciones.

    • La Capa de Aplicación: En esta capa se
      encuentra toda la lógica necesaria para posibilitar las
      distintas aplicaciones del usuario.
    • La Capa de Origen-Destino: También
      llamada Capa de Transporte, es la que tiene aquellos procedimientos
      que garantizan una transmisión segura.
    • La Capa de Internet: En las situaciones en las
      que los dispositivos están conectados a redes
      diferentes, se necesitarán una serie de procedimientos
      que permitan que los datos atraviesen esas redes, para ello se
      hace uso de esta capa, en otras palabras, el objetivo de esta
      capa es el de comunicar computadoras en redes
      distintas.
    • La Capa de Acceso a la Red: Es la responsable
      del intercambio de datos entre el sistema final y la red a la
      cual se esta conectado, el emisor debe proporcionar a la red la
      dirección de destino. Se encuentra
      relacionada con el acceso y el encaminamiento de los datos a
      través de la red.
    • La Capa Física: Define la interfaz
      física entre el dispositivo de transmisión de
      datos (por ejemplo, la estación del trabajo del computador)
      y el medio de transmisión o red. Esta capa se encarga de
      la especificación de las características del
      medio de transmisión, la naturaleza
      de las señales, la velocidad de
      los datos y cuestiones afines.

    4.EL MODELO
    OSI.

    El modelo OSI (Open
    Systems Interconection
    ) se desarrolló por la
    organización internacional de estandarización
    ISO
    (International Standarization Organization)como una
    arquitectura para comunicaciones entre computadores con el
    objetivo de ser el marco de referencia en el desarrollo de
    protocolos estándares OSI. OSI se ha convertido en el
    modelo estándar para clasificar las funciones de
    comunicación. Señalemos aquí que OSI se
    adapta a cualquier protocolo, en cambio TCP/IP
    es solo el más utilizado y que tiene que ver mucho con la
    mercadotecnia.

    4.1.Las Capas de OSI.

    El modelo OSI consiste en siete capas, las cuales son:
    La Capa de Aplicación, La Capa de Presentación, La
    Capa de Sesión, La Capa de Transporte, La Capa de Red, La
    Capa de Enlace de Datos y La Capa Física, ahora
    explicaremos en que consisten cada una de ellas.

    • La Capa de Aplicación: Esta provee el
      acceso al entorno OSI para los usuarios y los servicios de
      información distribuida.
    • La Capa de Presentación: Proporciona
      independencia a los procesos de
      aplicación respecto a las diferencias existentes en las
      representaciones de los datos.
    • La Capa de Sesión: Facilita el control
      de la comunicación entre las aplicaciones; establece,
      gestiona y cierra las conexiones entre las aplicaciones
      cooperadoras (nivel lógico).
    • La Capa de Transporte: Ofrece seguridad,
      transferencia transparente de datos entre los puntos
      interconectados y además establece los procedimientos de
      recuperación de errores y control de flujo
      origen-destino.
    • La Capa de Red: Da a las capas superiores
      independencia en lo que se refiere a las técnicas
      de conmutación y de transmisión utilizadas para
      conectar los sistemas, es responsable del establecimiento,
      mantenimiento y cierre de las conexiones (nivel
      hardware).
    • La Capa de Enlace de Datos: Suministra un
      servicio de transferencia de datos seguro a
      través del medio físico enviando bloques de
      datos, llevando a cabo la sincronización, el control de
      errores y el de flujo de información que se
      requiere.
    • La Capa Física: Encargada de la
      transmisión de cadenas de bits no estructuradas sobre el
      medio físico, se relaciona con las
      características mecánicas, eléctricas,
      funcionales y procedimientos para acceder al medio
      físico.

    4.2.Primitivas de Servicios y
    Parámetros.

    Dentro de la arquitectura OSI los servicios entre capas
    adyacentes se describen en términos de servicios y
    mediante parámetros involucrados. Una primitiva especifica
    la función
    que se va a llevar a cabo y los parámetros se utilizan
    para pasar datos e información de control. La forma
    concreta que adopte la primitiva dependerá de su
    implementación. Para definir las interacciones entre las
    capas adyacentes de la arquitectura se utilizan cuatro
    primitivas, a saber:

    1. Solicitud: Es una primitiva emitida por el
      usuario del servicio para invocar algún servicio y
      pasar los parámetros necesarios para especificar
      completamente el servicio solicitado.

      1. Indicar que ha sido invocado un procedimiento por el usuario del servicio y
        para suministrar los parámetros
        asociados.
      2. Notificar al usuario del servicio sobre una
        acción indicada por el
        suministrador.
    2. Indicación: Primitiva emitida por el
      suministrador del servicio para:
    3. Respuesta: Primitiva producida por el usuario
      del servicio para confirmar o completar algún
      procedimiento invocado mediante una indicación a ese
      usuario.
    4. Confirmación: Primitiva generada por el
      suministrador del servicio y que es utilizada para confirmar o
      completar algún procedimiento invocado mediante una
      solicitud por parte del usuario del servicio.

    5.TCP/IP vs.
    OSI.

    El modelo OSI tiene siete niveles que fueron propuestos
    debido a que IBMÓ tenía
    un protocolo de siete capas llamado SNA (Systems Network
    Architecture
    ) y no se pretendía ir contra la corriente
    peleando contra la preponderancia de IBMÓ . Mientras se planeaba y discutía
    el modelo OSI ya se estaban trabajando y creando redes usando
    TCP/IP de forma que cuando ya estaba disponible OSI a la
    mayoría de las compañías no les interesaba
    migrar a este modelo.

    Algunas críticas que se han hecho al modelo OSI
    son:

    • El conjunto total de la pila de protocolos
      resultó ser demasiado complejo para entender e
      implantar.
    • Las capas contienen demasiadas actividades
      redundantes, por ejemplo, el control de errores se integra en
      casi todas las capas siendo que tener un único control
      en la capa de aplicación o presentación
      sería suficiente.
    • La gran cantidad de código que fue necesario para implantar
      el modelo OSI y su consecuente lentitud hizo que la palabra OSI
      fuera interpretada como "calidad pobre",
      lo que contrastó con TCP/IP que se implantó
      exitosamente en el sistema
      operativo Unix y era
      gratis.
    • OSI tuvo poca aceptación en EU porque la
      mayoría de la gente pensó que era un
      estándar implantado por la comunidad
      europea y todos sabemos que la tecnología o deporte, o casi cualquier
      otra cosa que no es inventada en los EU es discriminada
      rápidamente.

    Por su parte, TCP/IP también ha recibido
    críticas, algunas de ellas son las siguientes:

    • El modelo no distingue bien entre servicios,
      interfaces y protocolos, lo cual afecta al diseño de nuevas
      tecnologías en base a TCP/IP.
    • Las capas que le faltan con respecto al modelo OSI ni
      siquiera se mencionan y eso es lógico porque TCP/IP fue
      predecesor de OSI.
    • No se puede hablar propiamente de un modelo TCP/IP,
      pero se tienen que hablar de él por su forzado uso nivel
      mundial.
    • Algunos protocolos de TCP/IP fueron creados para
      solucionar problemas
      viejos y no se consideraron las necesidades modernas requieren
      de otros protocolos.

    Para finalizar este apartado diremos que el modelo OSI
    es muy bueno como un marco
    teórico para describir la funcionalidad de los
    dispositivos y protocolos que hacen funcionar una red, pero se acepta que
    las capas de sesión y presentación no son del todo
    útiles, por lo cual se utiliza un modelo reducido a la
    capa física, ligado de datos, red, transporte y
    aplicación.

    6.DATOS.

    Se define Datos como cualquier entidad que junto
    con otras al organizarse nos brindan algún tipo de
    información, por ejemplo, en este documento hay muchos
    datos, estos datos son las letras que hemos escrito a lo largo de
    este trabajo, pero si todas estas letras estuvieran en cualquier
    orden no entenderíamos nada, por ello debemos organizarlas
    para poder formar palabras, oraciones, párrafos, etc., y
    así obtener una información a partir de
    ellas.

    Los conceptos de datos analógicos o
    digitales son bastante sencillos. Los datos analógicos
    pueden tomar cualquier valor en un
    intervalo continuo, por ejemplo, el video, la voz, etc.,
    contienen valores cuya
    intensidad varia con el tiempo. La mayoría de los datos
    que se capturan con sensores como los
    termómetros son analógicos. Por su parte los
    datos digitales toman valores discretos, como pueden ser
    números enteros, letras, etc.

    Un ejemplo muy familiar de datos analógicos son
    las señales de audio que en forma de ondas de sonido se pueden
    percibir directamente por nuestros oídos.

    Cabe aclarar la diferencia existente
    entre datos e información, hemos mencionado aquí
    que los datos bien pueden ser letras como las de este documento,
    estos son valores que nosotros estamos poniendo en este trabajo
    mientras que la información como bien dijimos es una
    organización de estos valores para darles
    sentido y que nosotros podamos entender que es lo que se nos
    quiere decir con ellos. Sin embargo, el concepto de
    información es un tanto ambiguo, hay algunos autores que
    mencionan que información es la interpretación que nosotros como usuarios
    le damos a los datos que se organizan, otros solo se limitan al
    hecho de que simplemente deben ser los datos puramente
    organizados, el hecho esta en que deben ser la misma cosa, datos
    organizados para que tengan un sentido y que nosotros podamos
    darles una interpretación correcta y nos proporcionen
    alguna utilidad.

    6.1.Trasmisión de Datos.

    Todos los formatos de información considerados
    (voz, datos, imágenes,
    video, etc.) se pueden representar mediante señales
    electromecánicas. Dependiendo del medio de
    transmisión y del entorno donde se realicen las
    comunicaciones, se pueden utilizar señales
    analógicas o digitales para realizar el transporte de
    datos. Toda señal esta constituida por una serie de
    frecuencias constituyentes. Un parámetro clave en
    la caracterización de la señal es el ancho de
    banda
    , el cual definimos como el rango de frecuencias
    contenidas en una determinada señal
    . En
    términos generales, cuanto más grande sea el ancho
    de banda mayor será su capacidad para transportar
    información.

    El tipo de señales mencionadas aquí se
    pueden representar de la siguiente forma:

    Uno de los problemas principales en el diseño de
    sistemas de comunicaciones reside en las dificultades para
    transmitir por las líneas de comunicación o en los
    defectos en estas mismas, entre los obstáculos más
    importantes están la atenuación
    (debilitación de la señal), la distorsión de
    retardo y los distintos tipos de ruido que
    existen, en este caso existen diferentes tipos de ruido, entre
    ellos, el térmico, de intermodulación,
    diafonía e impulso. Más adelante detallaremos
    algunos de estos problemas. Las dificultades en la
    transmisión de señales analógicas causan
    efectos aleatorios que degradan la calidad de la
    información transmitida y puede afectar su
    inteligibilidad; cuando se utilizan señales digitales, los
    defectos en el envío de datos pueden introducir bits
    erróneos en la recepción.

    El diseñador de un sistema de comunicaciones debe
    tomar en cuenta cuatro factores determinantes, estos son, el
    ancho de banda de la señal, la velocidad a la que se
    transmiten los datos, la cantidad de ruido presente en el proceso
    de envío de datos y finalmente la porción o tasa de
    errores que se pueden tolerar. El ancho de banda disponible
    está limitado por el medio a través del cual se
    transmite, así como por la necesidad de evitar
    interferencias con señales cercanas. Debido a que el ancho
    de banda es un recurso escaso, es conveniente maximizar la
    velocidad de transmisión para el ancho de banda del cual
    se dispone. Por su parte la velocidad de transmisión esta
    limitada por el ancho de banda, la presencia de defectos en las
    líneas de transmisión como el ruido y otros y por
    la tasa de errores que se tolera. El éxito
    en la transmisión de datos depende fundamentalmente de dos
    factores: la calidad de la señal transmitida y las
    características del medio de
    transmisión.

    6.2.Terminología Utilizada en la
    Transmisión de Datos.

    La transmisión de datos entre un emisor y un
    receptor siempre se realiza a través de un medio, estos
    medios de
    transmisión se pueden clasificar como guiados y no
    guiados, en ambos casos, la comunicación se realiza en
    ondas electromagnéticas.

    Los medios guiados son, por ejemplo, los pares
    trenzados, cables coaxiales, fibras ópticas, etc., la
    característica principal de ellos es que la
    transmisión se hace confinando las ondas a lo largo del
    camino físico. Por el contrario, los medios no
    guiados
    transmiten de forma que las ondas
    electromagnéticas no se confinen, ejemplos de estos medios
    lo son transmisión vía radio, vía
    satélite, etc. Se considera que el mejor de los medios
    guiados es la fibra
    óptica y en los no guiados en los últimos
    años ha habido una tendencia hacia el uso del
    satélite.

    El concepto enlace directo hace referencia al
    camino de transmisión entre dos dispositivos en el que la
    señal se propaga directamente del emisor al receptor sin
    ningún otro dispositivo intermedio que no sea u
    amplificador o repetidor, dichos dispositivos se utilizan para
    poder incrementar la señal que es enviada y pueden ser
    empleados tanto para medios guiados como no guiados.

    Un medio de transmisión guiado es punto a
    punto (peer-to-peer)
    si proporciona un enlace directo entre
    dos únicos dispositivos que compartan ese medio. En una
    configuración guiada multipunto el mismo medio es
    compartido por varios dispositivos.

    Un medio de transmisión puede ser:

    • Simplex: Se da cuando las señales se
      transmiten solo en una dirección, por ejemplo, las
      señales de televisión o de radio.
    • Half-Duplex: Cuando dos estaciones transmiten
      en ambas direcciones pero no lo hacen al mismo tiempo, un
      ejemplo puede ser el radio comunicador.
    • Full-Duplex: Para este tipo de medio ambas
      estaciones si pueden enviar señales en ambas direcciones
      y de forma simultánea, como por ejemplo, el teléfono.

    6.3.Relación entre Velocidad y Ancho de
    Banda.

    Aunque una forma de onda contenga frecuencias en un
    rango extenso, por cuestiones prácticas, el sistema de
    transmisión (transmisor + medio + receptor) solo
    podrá transferir una banda de frecuencias limitada, lo
    cual hace que la velocidad de transmisión máxima en
    el medio este limitada.

    6.4.Transmisión de Datos Analógicos y
    Digitales.

    En la transmisión de datos desde una fuente hacia
    un destino se debe tener en cuanta la naturaleza de los datos,
    cómo se logra su propagación física y
    qué procesamiento o ajustes se necesitan a lo largo del
    camino para asegurar que los datos que se reciban sean los
    correctos. Para todas estas consideraciones, el punto crucial es
    el de decidir si se tratan de entidades analógicas o
    digitales (los términos analógicos y digitales
    corresponden a continua y discreta, respectivamente). Estos dos
    términos se aplican regularmente a datos,
    señalización y transmisión, esto es, en los
    tres casos, todos pueden ser analógicos o digitales, en
    los siguientes apartados veremos con un poco más de
    detalles todos estos conceptos y lo que conlleva cada uno de
    ellos.

    7.FRECUENCIA, ESPECTRO Y
    ANCHO DE BANDA.

    Las señales electromagnéticas desde el
    punto de vista de la transmisión de datos son funciones
    del tiempo y se pueden expresar también en función
    de la frecuencia, es decir, la señal esta constituida por
    componentes a diferentes frecuencias. Para comprender y
    caracterizar mejor el funcionamiento de la transmisión de
    datos el dominio de la
    frecuencia resulta ser más ilustrativo que el del tiempo,
    veamos la siguiente figura:

    La señal electromagnética considerada como
    una función del tiempo puede ser tanto discreta como
    continua, una señal continua es aquella en la que
    su intensidad varia con el tiempo, esto es, que no se presentan
    saltos o discontinuidades. Una señal discreta es
    aquella cuya intensidad se mantiene constante durante un cierto
    intervalo de tiempo tras el cual la señal cambia a otro
    valor constante. Veamos las siguientes figuras:

    El tipo de señales más sencillas que se
    puede considerar son las señales periódicas que se
    caracterizan por tener un patrón que se repite a lo largo
    del tiempo.

    Matemáticamente, una señal s(t)
    se dice que es periódica si y solo si s(t+T) =
    s(t)
    , donde a T se le llama periodo de la
    función, en nuestro caso es el periodo de una
    señal
    , algunos ejemplos son:

    1. f(t+5)² ¹
      f(t)²
      , en este caso T = 5 pero como vemos, esta
      función no es periódica.
    2. f(t+2) ¹ f(t),
      para este ejemplo T = 2, aunque también vemos que
      la señal no es periódica.
    3. Sen(A+3) = SenA, ya que si revisamos algunas
      propiedades de las funciones trigonométricas veremos que
      Sen(A+3) = SenACos(3) + CosASen(3) = SenA(0.99…) +
      CosASen(0.05) = SenA
      ; por tanto la señal es
      periódica.

    1. Cos(A+p /2) = CosA, de igual forma debemos
      revisar algunas de las propiedades de las funciones
      trigonométricas y obtendremos que Cos(A+p /2) =
      CosACos(p /2) = CosA(1) = CosA
      ; por lo cual podemos decir
      que esta función si es periódica

      Si de forma general tenemos una
      función de la forma Sen(at), entonces esta
      tiene periodo 2p /a ya que:

    Sen[a(t+2p /a)] = Sen[at+2p ] =
    Sen(at);

    De la misma forma podemos obtener que el periodo de una
    función de la forma Cos(at) es también 2p
    /a
    .

    Ahora veamos la siguiente figura de donde podremos
    identificar varios de los elementos que componen a una
    señal que es una función
    periódica:

    Donde A es la Amplitud, Æ es el valor en
    radianes de la fase de la señal, como ya dijimos
    anteriormente T es el periodo y la frecuencia f es
    1/T, lo que significa que T = 1/f, ambos casos son
    aproximaciones, veamos algunos ejemplos:

    Si contamos con una función de la forma C +
    A Sen ( a ( t + b ) ) o C + A Cos( a ( t + b ) )
    su
    periodo, como bien dijimos anteriormente, es 2p /a y
    además su amplitud es A.

    Cabe aclarar que no es forzoso graficar o tabular
    los valores de
    una función que representa una señal, o en general
    de cualquier función de la forma coseno o seno para poder
    obtener su periodo, frecuencia o amplitud, el graficado y/o
    tabulado de éstas se requiere en ocasiones cuando la
    función es muy compleja, pero teniendo los casos generales
    que aquí presentamos es mucho más fácil
    realizar estos cálculos.

    Con mayor formalidad diremos que la onda seno es la
    señal continua fundamental por excelencia, cualquier onda
    se representa mediante tres parámetros, los cuales ya
    hemos mencionado antes y que es importante que resaltemos: la
    amplitud A, la frecuencia f y la fase Æ . La
    amplitud es el valor máximo (o la energía) de la
    señal en el tiempo, normalmente este valor se mide en
    volts. La frecuencia es la razón (en ciclos por segundo o
    Hz) a la que la señal se repite, un parámetro
    equivalente es el periodo T definido como la cantidad de tiempo
    transcurrido entre dos repetidores consecutivos de la
    señal, por lo cual T = 1/f y f = 1/T. La
    fase una medida de la posición relativa de la señal
    dentro de un periodo de la misma.

    La expresión general para una onda
    senoidal
    es: s(t) = A· Sen(2p ft + Æ ,
    veamos los siguientes ejemplos:

    1. s(t) = 25· Sen( 4p ft +
      3/4p ), aquí A = 25; f = 2 y Æ = 3/4p
      ;
    2. s(t) = 15· Sen( 8p ft +
      1/2p ), donde A = 15; f = 4 y Æ =
      1/2p ;
    3. s(t) = 2.5· Sen( 8/145p ft
      + 1/25p ), donde A = 2.5; f = 4/145 y
      Æ = 1/25p ;
    4. s(t) = 0.75· Sen( 14p ft +
      1/25p ), donde A = 0.75; f = 7 y Æ =
      1/25p ;

    Decimos que la longitud de onda es la distancia
    que ocupa un punto, en otras palabras, la distancia entre dos
    puntos de la misma fase. En dos puntos consecutivos suponga que
    la señal se propaga a una velocidad V, en ese caso la
    longitud de onda se puede relacionar con el periodo de la
    señal por medio de la expresión l = VT o bien, como
    T = 1/f y f = 1/T, entonces, l f = V, frecuentemente V es igual a
    C, donde C es la velocidad de la luz, esto es, C =
    3· 108 m/s , lo cual significa que podemos
    expresar lo siguiente: l = CT y l f = C.

    Se define el espectro de una señal como el
    conjunto de frecuencias que la constituyen y el ancho de banda
    absoluto
    como la anchura de ese espectro. Sin embargo, la
    mayor parte de la energía de la señal se concentra
    en una banda de frecuencias la cual se denomina ancho de banda
    efectivo
    o simplemente ancho de banda.

    8.SEÑALES.

    En un sistema de comunicaciones los datos se propagan de
    un punto a otro mediante señales electromagnéticas.
    Una señal analógica –como ya lo dijimos con
    anterioridad- es una onda electromagnética que varia
    constantemente con el tiempo y que, según sea su espectro,
    puede propagarse a través de una serie de medios como
    puede ser un cable coaxial,
    fibra óptica,
    etc.

    Por su parte, una señal digital, que
    también ya hemos mencionado antes, es una secuencia de
    pulsos de tensión que se pueden transmitir a través
    de un medio conductor, por ejemplo, un nivel de tensión
    positiva constante representaría un 1 binario y un nivel
    contante negativo un 0.

    8.1.Transmisión de
    Señales.

    Tanto las señales analógicas como las
    digitales se pueden propagar a través de un medio
    conductor, este medio determinará como serán
    tratadas estas señales, en la siguiente tabla observamos
    los métodos de
    transmisión de datos y como son tratadas las
    señales involucradas:

    DATOS Y SEÑALES.

     

    Señal Analógica.

    Señal Digital.

    Datos Analógicos.

    Hay dos alternativas: 1) La señal ocupa el
    mismo espectro que los datos analógicos y 2) Los
    datos analógicos se codifican ocupando una
    porción distinta del espectro.

    Los datos analógicos se codifican
    utilizando un codec para generar una cadena de
    bits.

    Datos Digitales.

    Los datos se codifican usando un modem para
    generar las señales analógicas.

    Hay dos opciones: 1) La señal consiste en
    dos niveles de tensión que representan dos valores
    binarios y 2) Los datos digitales se codifican para
    producir una señal digital con las propiedades
    adecuadas.

    PROCESAMIENTO DE SEÑALES.

     

    Transmisión
    Analógica.

    Transmisión Digital.

    Señal Analógica.

    Se propaga a través de amplificadores, se
    trata de igual manera si los datos son analógicas o
    digitales.

    Para este caso se supone que las señales
    analógicas representan datos digitales, por lo cual
    la señal se propaga a través de repetidores,
    en cada uno de ellos los datos digitales se obtienen a
    partir de la señal de entrada y se usan para generar
    una nueva señal analógica de
    salida.

    Señal Digital.

    No se usa.

    Aquí la señal digital representa una
    cadena de 1s o 0s los cuales pueden representar datos
    digitales o pueden ser resultado de la codificación
    de datos analógicos. La señal se propaga a
    través de repetidores, y en cada uno de ellos se
    recupera la cadena de bits a partir de la señal que
    entra y por medio de esta se genera una nueva cadena de
    salida.

    La transmisión analógica es una forma de
    transmitir las señales analógicas
    independientemente de su contenido, las señales pueden
    representar datos analógicos como la voz o digitales como
    los datos generados por una computadora. En cualquier caso la
    señal analógica se irá debilitando
    (atenuándose) con la distancia. Para solucionar esto, el
    sistema de transmisión analógico incluye
    amplificadores que "inyectan" energía a la señal.
    Por desgracia estos amplificadores también dan
    energía a las señales de ruido. Para conseguir
    distancias mayores al utilizar amplificadores en cascada, la
    señal se distorsiona cada vez más. Para datos
    analógicos como la voz se puede tolerar una pequeña
    distorsión ya que en este caso los datos siguen siendo
    inteligibles. Una solución a estos problemas son los
    llamados filtros que son utilizados para lograr disminuir las
    señales de ruido que se insertan en la transmisión
    de nuestros datos.

    Sin embargo, para los datos digitales, los
    amplificadores introducirán errores. La transmisión
    digital es dependiente del contenido de la señal. Una
    señal digital solo se puede transmitir a una distancia
    limitada ya que la atenuación y otros aspectos negativos
    pueden afectar la integridad de los datos que se transmiten. Para
    conseguir distancias mayores se utilizan repetidores. Un
    repetidor recibe la señal de entrada digital, regenera la
    cadena de bits correspondiente y los retransmite, de esta forma
    se evita la atenuación.

    Para señales analógicas se puede usar la
    misma técnica anterior si la señal transmitida
    contiene datos digitales. En este caso el sistema de
    transmisión tendrá repetidores convenientemente
    espaciados en lugar de amplificadores. Dichos repetidores
    recuperan los datos digitales a partir de la señal
    analógica y genera una nueva señal analógica
    limpia, así el ruido no es acumulativo.

    Uno de los problemas a resolver es el mejor método
    para transmitir. A pesar de que los métodos de
    transmisión analógicos han absorbido grandes
    inversiones,
    la industria de
    las telecomunicaciones y los usuarios han optado por
    la transmisión digital (esto s más por moda que por
    prestaciones).
    Tanto las comunicaciones a larga distancia como los servicios de
    comunicación a distancias muy cortas se están
    orientando gradualmente a la tecnología digital, y
    aún más, de la misma manera se esta introduciendo
    la señalización digital en todos los sistemas donde
    sea factible. Algunas de las razones que justifican esto
    son:

    • Tecnología Digital: Las mejoras en la
      tecnología a gran escala (LSI) y
      muy gran escala se han traducido en una disminución
      continua tanto en costo como
      en el tamaño de la circuitería digital y, por
      supuesto, dejando más beneficios para quienes la
      utilizan. El instrumental analógico no ha experimentado
      una reducción similar.
    • Integridad de los Datos: Al usar repetidores
      en vez de amplificadores, el ruido y otros aspectos negativos
      no son acumulativos. Por tanto, al usar tecnología
      digital es posible transmitir datos conservando su integridad a
      distancias mayores utilizando incluso líneas de calidad
      inferior.
    • Utilización de la Capacidad: En
      términos económicos, el tendido de líneas
      de transmisión de banda ancha
      ha llegado a ser factible incluso para medios tales como
      canales vía satélite y fibra
      óptica.

    9.PERTURBACIONES
    EN LA TRANSMISIÓN.

    En cualquier sistema de comunicaciones se debe
    considerar el hecho de que la señal que se recibe
    diferirá de la señal transmitida debido a varias
    adversidades y dificultades en el proceso de transmisión
    de datos. En las señales analógicas, estas
    dificultades producen alteraciones aleatorias que degradan la
    calidad de las mismas. En el caso de las señales digitales
    se pueden producir bits erróneos, por ejemplo, un 1 se
    puede transformar en 0 y viceversa.

    Aunque hay muchas, las perturbaciones más
    significativas son:

    • La atenuación.
    • La distorsión de retardo.
    • El ruido.

    En seguida las discutiremos de forma somera.

    9.1.Atenuación.

    La energía de la señal decae con la
    distancia en cualquier medio de trasmisión. En medios
    guiados esta reducción de la energía es,
    generalmente, logarítmica, y por lo tanto se expresa
    típicamente como un número constante en decibelios
    por unidad de longitud. En medos no guiados, la atenuación
    es un función más compleja de la distancia y
    dependiente a su vez de las condiciones atmosféricas. Se
    pueden establecer tres condiciones respecto a la
    atenuación:

    1. La señal recibida debe tener suficiente
      energía para que la circuitería electrónica en el receptor pueda detectar
      e interpretar la señal adecuadamente.
    2. Para que la señal sea percibida sin errores se
      debe conservar un nivel de energía suficientemente mayor
      que el ruido.
    3. La atenuación es una función frecuente
      de la frecuencia.

    Los dos primeros problemas se resuelven controlando la
    energía de la señal, para lo cual se utilizan
    amplificadores o repetidores. En un enlace punto a punto, la
    energía en el transmisor debe ser lo suficientemente
    elevada para que sea recibida con claridad, pero no tan elevada,
    ya que esto podría saturar la circuitería del
    transmisor, lo que generaría una señal
    distorsionada.

    A partir de cierta distancia, la atenuación es
    inaceptable, lo que requiere la utilización de repetidores
    o amplificadores que revitalicen la señal
    periódicamente. Este tipo de problemas son aún
    más complejos en líneas multipunto en las que la
    distancia entre el transmisor y el receptor es
    variable.

    El tercer problema es especialmente relevante para el
    caso de las señales analógicas. Debido a que la
    atenuación varía en función de la
    frecuencia, la señal recibida esta distorsionada,
    reduciéndose así, la inteligibilidad. Para resolver
    este problema existen técnicas para ecualizar la
    atenuación en una banda de frecuencias. En las
    líneas telefónicas esto se realiza normalmente
    usando bobinas de carga que cambian las propiedades
    eléctricas de la línea dando lugar a un suavizado
    de los efectos de atenuación. Otra aproximación
    alternativa es la utilización de amplificadores que
    energicen más las frecuencias altas que las bajas. La
    distorsión por atenuación es un problema mucho
    menor para las señales digitales. Como ya se ha
    mencionado, la energía de la señal digital decae
    rápidamente con la frecuencia, la mayor parte de sus
    componentes están concentrados entorno a la frecuencia
    fundamental o a la velocidad de transmisión (en bits por
    segundo o bps) de la señal.

    Veamos ahora como se calcula la atenuación que se
    produce en la transmisión de una señal y la
    amplificación necesaria para evitar este
    problema:

    Atenuación = 10· log10· (PST/PSR)dB;

    Amplificación = 10· log10· (PSR/PST)dB;

    Donde PST = Potencia de la
    Señal Transmitida y PSR = Potencia de la Señal
    recibida. Ambos cálculos se dan en decibelios, veamos un
    ejemplo.

    • Ejemplo: Calcule la atenuación que
      sufrirá una señal que se transmite con una
      potencia de 1000W y se recibe con 895W, así como la
      amplificación necesaria para subsanar el
      problema.

    Solución: Tenemos que PST = 1000W y PSR =
    895W, entonces:

    Atenuación = 10· log10· (1000/895)dB = 10· log10· (1.117318436)dB = 10· (0.048176964)dB =

    0.481769646dB y ;

    Amplificación = 10· log10· (895/1000)dB = 10· log10· (0.895)dB = 10· (-0.048176964)dB =

    -0.481769646dB;

    Por tanto la Atenuación es de
    0.481769646dB y la Amplificación necesaria
    es de -0.481769646dB (es un valor negativo ya que nos
    indica que en ese nivel se disminuye la
    atenuación).

    9.2.Distorsión de Retardo.

    La distorsión de retardo es un fenómeno
    peculiar de los medios guiados, significa que al enviar
    determinada señal una parte de ella se transmita
    más rápido que otra parte o partes de la misma
    causando efectos negativos en el envío de
    información. Esta distorsión es causada por el
    hecho de que la velocidad de propagación de la
    señal varía con la frecuencia, para una
    señal de banda limitada, la velocidad tiende a ser mayor
    en la frecuencia central y disminuye al acercarse a los extremos
    de la banda. Por tanto, las distintas componentes en frecuencia
    de la señal llegarán al receptor en instantes
    diferentes de tiempo, dando lugar a desplazamientos en fases
    entre las diferentes frecuencias.

    El efecto es llamado distorsión de retardo, ya
    que la señal recibida esta distorsionada debido al retardo
    variable que sufren sus componentes. La distorsión de
    retardo es particularmente crítica
    en la transmisión de datos digitales, por ejemplo, si se
    está transmitiendo una secuencia de bits, utilizando una
    señal analógica o digital, debido a la
    distorsión de retardo, algunas componentes de la
    señal en un bit se desplaza hacia otras posiciones
    provocando interferencia entre símbolos. Este hecho es el factor que
    limita principalmente la velocidad de transmisión
    máxima en un canal de transmisión.

    9.3.Ruido.

    En cualquier dato transmitido, la señal recibida
    consistirá en la señal transmitida modificada
    debido a las distorsiones introducidas por el sistema de
    comunicación y a las señales no deseadas que se
    insertarán entre algún punto entre el emisor y el
    receptor. A estas últimas señales no deseadas se
    les denomina ruido, es decir, el ruido es toda aquella
    señal que se inserta entre el receptor y el emisor y que
    no es deseada. El ruido es el factor de mayor importancia cuando
    se limitan las prestaciones del sistema de
    transmisión.

    El ruido se puede clasificar en cuatro
    categorías:

    1. Ruido Térmico: Es producido por la
      agitación térmica de electrones dentro del medio
      conductor.
    2. Ruido de Intermodulación: Consiste en
      que cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de
      transmisión provocan entre sí señales de
      ruido.
    3. Diafonía: Se produce cuando hay un
      acoplamiento entre líneas que transportan las
      señales.
    4. Ruido Impulsivo: Se trata de impulsos
      discontinuos de poca duración y de gran amplitud que
      afectan a la señal.

    El ruido térmico está presente en
    todos los medios
    electrónicos utilizados para transmitir
    señales, como su nombre lo indica, es función de la
    temperatura y
    está uniformemente distribuido en el espectro de
    frecuencias y por ello en ocasiones se le denomina ruido
    blanco
    .

    El ruido térmico no se puede eliminar y por esa
    razón impone un límite superior en las prestaciones
    de los sistemas de comunicaciones. La cantidad de ruido
    térmico en un ancho de banda de 1Hz en cualquier
    dispositivo o conductor es:

    No = KT vatios/Hz;

    Donde:

    • No = Densidad de
      potencia del ruido, en vatios por 1Hz de ancho de
      banda.
    • K = Contante de Boltzmanz = 1.3803· 10-23 J/°K.
    • T = Temperatura en grados Kelvin
      (°K).

    Veamos un ejemplo:

    Ejemplo: A temperatura ambiente T =
    290°K la densidad de potencia del ruido térmico
    es:

    Solución: No = (1.3803· 10-23
    J/°K)(290°K)(vatios/Hz) = 4.00287 · 10-21 vatios/Hz;

    Por tanto la densidad del ruido térmico es
    4.00287 · 10-21
    vatios/Hz
    .

    Se supone que si el ruido es independiente de la
    frecuencia, entonces, el ruido térmico presente en un
    ancho de banda de B Hz se puede expresar en vatios
    como:

    N = KTB vatios;

    O en dB-vatios así:

    N = 10·
    log10K + 10·
    log10T + 10·
    log10B = -228.6 dB-vatios + 10· log10T dB-vatios +
    10· log10B
    dB-vatios;

    Veamos un ejemplo:

    Ejemplo: Un receptor a una temperatura ambiente
    de 98°K y 10 MHz de ancho de banda tiene un nivel de ruido
    térmico de:

    N = -228.6dB-vatios + 10· log1098dB-vatios +
    10· log1010 000 000
    dB-vatios = -228.6dB-vatios + 19.9122dB-vatios + 70dB-vatios =
    -138.6878 db-vatios;

    Por tanto el nivel de ruido térmico es
    -138.6878 db-vatios;

    Cuando señales de distintas frecuencias comparten
    el mismo medio de transmisión puede producirse el
    denominado ruido de intermodulación. El efecto que
    causa este ruido es la aparición de señales a
    frecuencias que sean suma o diferencia de las dos originales o
    múltiplos de estas, por ejemplo, la mezcla de las
    señales de frecuencias f1 y
    f2 pueden producir energía a frecuencias
    f1 + f2, estas
    componentes podían interferir con algunas
    otras.

    El ruido de intermodulación se produce cuando hay
    alguna falta de linealidad en el transmisor, receptor o en el
    propio sistema de transmisión. Normalmente estos sistemas
    se comportan de forma lineal, es decir, la salida es igual a la
    entrada multiplicada por una constante. En los sistemas no
    lineales la salida es una función más compleja que
    la entrada. Estas componentes pueden aparecer debido al
    funcionamiento incorrecto de los sistemas o por el uso excesivo
    de energía en la señal. Bajo estas circunstancias
    aparecen términos o diferencias, es decir, ruido de
    intermodulación.

    En el caso de la diafonía podemos decir
    que ésta la hemos podido experimentar la mayoría de
    las personas cuando hacemos uso del teléfono, se trata en
    realidad de un acoplamiento no deseado en las líneas que
    transportan las señales. Esto puede ocurrir por el
    acoplamiento eléctrico entre pares de cables cercanos o en
    raras ocasiones en líneas de cable coaxial que transportan
    varias señales. La diafonía también puede
    aparecer cuando varias señales no deseadas se captan en
    las antenas de
    microondas,
    aunque estas se caracterizan por ser direccionables, la
    energía de las microondas se dispersa durante la
    transmisión. Normalmente la diafonía es del mismo
    orden de magnitud o inferior que el ruido
    térmico.

    Los ruidos antes descritos son de magnitud constante y
    razonablemente predecibles. Así pues, es posible
    diseñar un sistema de transmisión que les haga
    frente. Por el contrario, el ruido impulsivo es
    no-continuo y esta constituido por pulsos ópticos,
    irregulares de corta duración y de amplitud relativamente
    grande; se genera por una gran diversidad de causas, por ejemplo,
    por perturbaciones electromagnéticas exteriores producidas
    por tormentas atmosféricas o fallos y defectos en los
    sistemas de comunicación.

    Generalmente el ruido impulsivo no tiene mucha
    trascendencia para os datos analógicos, por ejemplo, la
    transmisión de voz se puede perturbar mediante
    "chasquidos" o "crujidos" cortos sin ninguna pérdida de
    inteligibilidad. Sin embargo, el ruido impulsivo es una de las
    fuentes
    principales de errores en la transmisión de datos
    digitales ya que los bits pueden corromperse con alguno de estos
    "chasquidos" o "crujidos".

    10.CAPACIDADES DE
    TRANSMISIÓN.

    Se ha visto que hay una gran variedad de efectos nocivos
    que distorsionan o corrompen las señales de las que hemos
    hablado. Para los datos digitales, la cuestión a resolver
    es en qué medida éstos defectos limitan la
    velocidad con la que se pueden transmitir los datos en un canal o
    ruta de comunicación de datos.

    Hay cuatro conceptos relacionados con la capacidad, que
    son:

    1. La velocidad de transmisión de los
      datos es la velocidad expresada en bits por segundo (bps) a ala
      que se pueden transmitir los datos.
    2. El ancho de banda de la señal
      transmitida que estará limitada por el medio de
      transmisión y el propio transmisor, se mide en ciclos
      por segundo o Hz.
    3. El nivel medio de ruido a través del
      camino de transmisión.
    4. La tasa de errores, se considera que ha habido
      un error cuando se recibe un 1 habiendo enviado un 0 o
      viceversa.

    El problema es que los servicios de comunicación
    son por lo general caros y, normalmente, cuanto mayor es el ancho
    de banda requerido por el servicio, mayor es el costo. Es
    más, todos los canales de transmisión de interés
    práctico están limitados en banda. Las limitaciones
    surgen de las propiedades físicas de los medios de
    transmisión o por las limitaciones que se imponen
    deliberadamente en el transmisor para prevenir interferencias con
    otras fuentes. Por consiguiente, es deseable hacer un uso tan
    eficiente como sea posible dado un ancho de banda limitado. Para
    los datos digitales, esto significa que, para un ancho de banda
    determinado sería deseable conseguir la mayor velocidad de
    datos posible superando la tasa de errores permitida. El mayor
    inconveniente para conseguir este objetivo es la existencia de
    ruido.

    10.1.Ancho de Banda de Nyquist.

    Para comenzar, considérese el caso de un canal
    excento de ruido. En este entorno, la limitación de la
    velocidad de datos está impuesta por el canal de
    transmisión. Nyquist formalizó esta
    limitación afirmando que si la velocidad de
    transmisión de la señal es 2· B (el doble del ancho de banda),
    entonces, una señal con frecuencia no superior a B es
    suficiente para transportar a esta velocidad de
    transmisión y viceversa, dado un ancho de banda de B, la
    velocidad mayor de transmisión de la señal se que
    se puede conseguir es 2· B.
    Esta limitación esta dada por el efecto de
    distorsión de retardo.

    La formulación de Nyquist para el caso de
    señales multinivel es: C = 2· B·
    log2M bps
    ; donde M es el número de
    señales discretas a niveles de tensión. Veamos un
    ejemplo:

    Ejemplo: Calcular la capacidad del canal si la
    velocidad de transmisión es igual a 1200 bps con 5 niveles
    de señal.

    Solución: C = 2(1200)log25 = (2400)(
    ln5 / ln2 ) = 5572.62 bps.

    Recordemos que logxy = lny / lnx.

    Si las señales a transmitir son binarias (dos
    niveles de tensión) la velocidad de transmisión de
    datos que se puede conseguir con BHz es de 2· Bbps, esto es que porque, si en la
    formulación de Nyquist M = 2, entonces tenemos:

    C = 2· B· log22 bps = 2· B(ln2/ln2)bps = 2· B bps, los logaritmos son
    eliminados.

    Por tanto, para un ancho de banda dato, la velocidad de
    transmisión de datos se puede incrementar considerando un
    número de señales mayor diferentes. Sin embargo,
    esto supone una dificultad más en el receptor, este, en
    lugar de tener que distinguir una entre dos señales,
    deberá distinguir entre M señales posibles. El
    ruido y otras dificultades en la línea de
    transmisión limitarán el valor de M.

    10.2.Fórmula para la Capacidad de
    Shannon.

    La fórmula de Nyquist implica que al duplicar el
    ancho de banda se duplica la velocidad de transmisión, si
    todo lo demás se mantiene inalterado. Ahora se establece
    una relación entre la velocidad de transmisión, el
    ruido y la tasa de errores.

    La presencia de ruido puede corromper uno o más
    bits, si se aumenta la velocidad de transmisión el bit se
    hace más corto de tal manera que dado un patrón de
    ruido, este afectará a un mayor número de bits.
    Así pues, dado un nivel de ruido, cuanto mayor es la
    velocidad de transmisión, mayor es la tasa de
    errores.

    Todos estos conceptos se pueden relacionar con la
    fórmula desarrollada por el matemático Claude
    Shannon. Como se ha comentado, cuanto mayor es la velocidad de
    transmisión, mayor es el daño
    que puede causar el ruido. Dado un nivel de ruido, es de
    esperarse que incrementado la energía de la señal
    se mejoraría la recepción de datos en presencia de
    ruido. Un parámetro fundamental en el desarrollo de este
    razonamiento es la relación señal-ruido (SNR) que
    se define como el cociente entre la potencia de la señal y
    la potencia del ruido presente en un punto determinado en el
    medio de transmisión. Generalmente este cociente se mide
    en el receptor, ya que es aquí donde se realiza el
    procesado de la señal y la eliminación del ruido no
    deseado. Por cuestiones de comodidad el SNR se mide en decibelios
    (dB), la fórmula es:

    SNRdB = 10log10(Potencia de la
    Señal / Potencia del Ruido);

    Esta expresión muestra, en
    decibelios, cuanto excede la señal al nivel del ruido. Un
    SNR alto significa una señal de alta calidad y la
    necesidad de un número reducido de repetidores. La
    relación señal-ruido es importante en la
    transmisión de datos digitales ya que determina la
    máxima velocidad de transmisión que se puede
    conseguir. Una de las conclusiones de Shannon es que la velocidad
    máxima en bps de un determinado canal se verifica con la
    ecuación:

    C = Blog2( 1 + SNR ) bps;

    Donde C es la capacidad del canal y b es el ancho de
    banda en Hz. La fórmula de Shannon muestra el
    máximo nivel teórico que se puede conseguir. Sin
    embargo, en la práctica se consiguen razones de bits mucho
    menores. Esto se debe al hecho de que la fórmula anterior
    supone ruido blanco, además, no se ha tomado en cuenta el
    ruido impulsivo, la atenuación o la distorsión de
    retardo. La capacidad tal como se ha calculado en la
    fórmula precedente se denomina capacidad libre de
    errores
    , para finalizar veamos el siguiente
    ejemplo.

    Ejemplo: Si la potencia de la señal es de
    290W y la potencia del ruido de 54W con un ancho de banda de
    1520Hz, calcular la capacidad del canal de
    transmisión.

    Solución: Primero calculamos el SNR y
    posteriormente C.

    SNR = 10·
    log10( 290 / 54 ) = 7.3dB; entonces,

    C = ( 1520Hz )log2( 1 + 7.3 )bps = ( 1520 )(
    ln8.3 / ln2 )bps = 4640.729231 bps.

    Por tanto la capacidad del canal de transmisión
    es de 4640.729231 bps.

    11.CONCLUSIONES.

    En el presente trabajo hemos abarcado los más
    importantes conceptos involucrados en la transmisión y
    comunicación de datos, vimos conceptos que nos dan una
    idea muy general del cómo es posible comunicar dos
    sistemas del mismo o de diferente tipo así como los
    problemas que se nos presentan cuando se realiza un proceso de
    envío de datos a través de un medio de
    transmisión.

    Todo lo que se refiere a la transmisión y
    comunicación de datos a escala mundial y a redes en los
    últimos años ha adquirido una espectacular
    importancia, es una de las áreas de donde podemos
    encontrar cada vez más mejoras y cosas interesantes, es
    por ello que se hace imprescindible conocer el funcionamiento,
    por lo menos básico, de todo lo que implica comunicarnos a
    través de sistemas electrónicos, además,
    todos estos temas, representan una de las mayores oportunidades
    para las personas que les interesan las comunicaciones y
    cuestiones afines.

    12.REFERENCIAS.

    1. Halsall Fred. (2001) Comunicación de
      Datos
      , Redes de Computadoras y
      Sistemas Abiertos, Prentice Hall, México.
    2. Purcell Edwin J., Varberg Dale, Rigdon Steven E.
      (2001) Cálculo, Prentice Hall,
      México.
    3. Levine Guillermo. (2001) Computación y
      Programación Moderna
      , Pearson
      Educación, México.
    4. Galicia Hernández Yalú. (2004) Notas
      de Programación de Sistemas
      , Benemérita
      Universidad
      Autónoma de Puebla, Facultad de Ciencias de
      la Computación, México.

    Luis Antonio Fernández
    Aldana

    Estudiante del Séptimo Cuatrimestre de Ingeniería en Ciencias de la
    Computación.

    Benemérita Universidad Autónoma de
    Puebla.

    Facultad de Ciencias de la
    Computación.

    5 / Agosto / 2005.

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