2 . TRANSMISION DE DATOS
2 .1 . Conceptos y terminología
2.1.1. Terminología utilizada en transmisión de datos
Los medios de transmisión pueden ser :
v Guiados si las ondas electromagnéticas van encaminadas a lo largo de un camino físico ; no guiados si el medio es sin encauzar ( aire , agua , etc..) .
v Simplex si la señal es unidireccional ; half-duplex si ambas estaciones pueden trasmitir pero no a la vez ; full-duplex si ambas estaciones pueden transmitir a la vez .
2.1.2. Frecuencia , espectro y ancho de banda
1. Conceptos en el dominio temporal . Una señal , en el ámbito temporal , puede ser continua o discreta . Puede ser periódica o no periódica . Una señal es periódica si se repite en intervalos de tiempo fijos llamados periodo . La onda seno es la más conocida y utilizada de las señales periódicas . En el ámbito del tiempo , la onda seno se caracteriza por la amplitud , la frecuencia y la fase .
S(t) = A x Sen ( 2 x pi x f x t + fase )
La longitud de onda se define como el producto de la velocidad de
propagación de la onda por su fase .
2. Conceptos del dominio de la frecuencia . En la práctica , una señal electromagnética está compuesta por muchas frecuencias . Si todas las frecuencias son múltiplos de una dada , esa frecuencia se llama frecuencia fundamental . El periodo ( o inversa de la frecuencia ) de la señal suma de componentes es el periodo de la frecuencia fundamental . Se puede demostrar que cualquier señal está constituida por diversas frecuencias de una señal seno .
El espectro de una señal es el conjunto de frecuencias que constituyen la señal .
El ancho de banda es la anchura del espectro . Muchas señales tienen un ancho de banda infinito , pero la mayoría de la energía está concentrada en un ancho de banda pequeño .
Si una señal tiene una componente de frecuencia 0 , es una componente continua .
3. Relación entre la velocidad de transmisión y el ancho de banda . El medio de transmisión de las señales limita mucho las componentes de frecuencia a las que puede ir la señal , por lo que el medio sólo permite la transmisión de cierto ancho de banda .
En el caso de ondas cuadradas ( binarias ) , estas se pueden simular con ondas senoidales en las que la señal sólo contenga múltiplos impares de la frecuencia fundamental . Cuanto más ancho de banda , más se asemeja la función seno ( multifrecuencia ) a la onda cuadrada . Pero generalmente es suficiente con las tres primeras componentes .
Se puede demostrar que al duplicar el ancho de banda , se duplica la velocidad de transmisión a la que puede ir la señal .
Al considerar que el ancho de banda de una señal está concentrado sobre una frecuencia central , al aumentar esta , aumenta la velocidad potencial de transmitir la señal .
Pero al aumentar el ancho de banda , aumenta el coste de transmisión de la señal aunque disminuye la distorsión y la posibilidad de ocurrencia de errores .
2 . 2 . Transmisión de datos analógicos y digitales
Los datos analógicos toman valores continuos y los digitales , valores discretos .
Una señal analógica es una señal continua que se propaga por ciertos medios .
Una señal digital es una serie de pulsos que se transmiten a través de un cable ya que son pulsos eléctricos .
Los datos analógicos se pueden representar por una señal electromagnética con el mismo espectro que los datos .
Los datos digitales se suelen representar por una serie de pulsos de tensión que representan los valores binarios de la señal .
La transmisión analógica es una forma de transmitir señales analógicas ( que pueden contener datos analógicos o datos digitales ). El problema de la transmisión analógica es que la señal se debilita con la distancia , por lo que hay que utilizar amplificadores de señal cada cierta distancia .
La transmisión digital tiene el problema de que la señal se atenúa y distorsiona con la distancia , por lo que cada cierta distancia hay que introducir repetidores de señal .
Ultimamente se utiliza mucho la transmisión digital debido a que :
v La tecnología digital se ha abaratado mucho .
v Al usar repetidores en vez de amplificadores , el ruido y otras distorsiones no es acumulativo .
v La utilización de banda ancha es más aprovechada por la tecnología digital .
v Los datos transportados se pueden encriptar y por tanto hay más seguridad en la información .
v Al tratar digitalmente todas las señales , se pueden integrar servicios de datos analógicos ( voz , vídeo, etc..) con digitales como texto y otros .
2 . 3 . Perturbaciones en la transmisión
2.3.1. Atenuación
La energía de una señal decae con la distancia , por lo que hay que asegurarse que llegue con la suficiente energía como para ser captada por la circuitería del receptor y además , el ruido debe ser sensiblemente menor que la señal original ( para mantener la energía de la señal se utilizan amplificadores o repetidores ) .
Debido a que la atenuación varía en función de la frecuencia , las señales analógicas llegan distorsionadas , por lo que hay que utilizar sistemas que le devuelvan a la señal sus características iniciales ( usando bobinas que cambian las características eléctricas o amplificando más las frecuencias más altas ) .
2.3.2. Distorsión de retardo
Debido a que en medios guiados , la velocidad de propagación de una señal varía con la frecuencia , hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma señal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia de la señal llegan en instantes diferentes al receptor . Para atenuar este problema se usan técnicas de ecualización .
2.3.3. Ruido
El ruido es toda aquella señal que se inserta entre el emisor y el receptor de una señal dada . Hay diferentes tipos de ruido : ruido térmico debido a la agitación térmica de electrones dentro del conductor , ruido de intermodulación cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de transmisión , diafonía se produce cuando hay un acoplamiento entre las líneas que transportan las señales y el ruido impulsivo se trata de pulsos discontinuos de poca duración y de gran amplitud que afectan a la señal .
2.3.4. Capacidad del canal
Se llama capacidad del canal a la velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal de comunicación de datos .
La velocidad de los datos es la velocidad expresada en bits por segundo a la que se pueden transmitir los datos .
El ancho de banda es aquel ancho de banda de la señal transmitida y que está limitado por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmisión ( en hertzios ).
La tasa de errores es la razón a la que ocurren errores .
Para un ancho de banda determinado es aconsejable la mayor velocidad de transmisión posible pero de forma que no se supere la tasa de errores aconsejable . Para conseguir esto , el mayor inconveniente es el ruido .
Para un ancho de banda dado W , la mayor velocidad de transmisión posible es 2W , pero si se permite ( con señales digitales ) codificar más de un bit en cada ciclo , es posible transmitir más cantidad de información .
La formulación de Nyquist nos dice que aumentado los niveles de tensión diferenciables en la señal , es posible incrementar la cantidad de información transmitida .
C= 2W log2 M
El problema de esta técnica es que el receptor debe de ser capaz de diferenciar más niveles de tensión en la señal recibida , cosa que es dificultada por el ruido .
Cuanto mayor es la velocidad de transmisión , mayor es el daño que puede ocasionar el ruido .
Shannon propuso la fórmula que relaciona la potencia de la señal ( S ) , la potencia del ruido ( N ) , la capacidad del canal ( C ) y el ancho de banda ( W ) .
C = W log2 ( 1+S/N )
Esta capacidad es la capacidad máxima teórica de cantidad de transmisión , pero en la realidad , es menor debido a que no se ha tenido en cuenta nada más que el ruido térmico .
