1. MAESTRIA EN TECNOLOGIAS DE INFORMACIÓN
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN EN LAS ORGANIZACIONES
MTI. ROSA IMELDA GARCÍA CHI
UNIDAD 5. TECNOLOGÍA DE REDES

2. MTI. ROSY CHI
Temas de la Unidad 5

3. MTI. ROSY CHI
Introducción
El desarrollo de la computación y su integración con las telecomunicaciones en la
telemática han propiciado el surgimiento de nuevas formas de comunicación, que
son aceptadas cada vez por más personas, dicha comunicación hoy día como
redes, entendiéndose por esta la interconexión de dos o más computadoras con el
fin de intercambiar información
En base a ello, el objetivo de la presente guía es ofrecer un marco teórico sobre la
fundamentación de las redes, a fin de que el alumno pueda conocer que es una
red, como se compone, cual es su estructura, las diferentes topologías que existen
así como la interconexión y medios de comunicación que se pueden utilizar a la
hora de diseñar y crear un red.
De igual manera, al finalizar la guía el alumno encontrara una series de preguntas
relacionado sobre el tema de las redes.

4. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
¿Qué son Redes?
Colección interconectada de computadores autónomos.
conjunto de equipos (computadoras y/o dispositivos)
conectados por medio de cables, señales, ondas o cualquier
otro método de transporte de datos, que comparten
información (archivos), recursos (CD-ROM, impresoras, etc.) y
servicios (acceso a internet, e-mail, chat, juegos), etc.
Sistema de Comunicaciones que conecta a varias unidades y
que les permite intercambiar información.

5. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Objetivos de las Redes
Compartir recursos:
hacer que todos los Ahorro Económico. Los
proporcionar un
programas, datos y ordenadores pequeños
proporcionar una alta poderoso medio de
equipo estén disponibles tienen una mejor
fiabilidad, al contar con comunicación entre
para cualquiera de la red relación costo /
fuentes alternativas de personas que se
que así lo solicite, sin rendimiento, comparada
suministro encuentran muy alejadas
importar la localización con la ofrecida por las
entre s
física del recurso y del máquinas grandes
usuario

6. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Características de las Redes
Servicios de archivos
Compartir recursos
SFT(Sistema de tolerancia a fallas)
Sistema de Control de Transacciones
Seguridad.-
Acceso Remoto
Conectividad entre Redes
Comunicaciones entre usuarios.
Servidores de impresoras
Colas de impresión

7. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Estructura de las Redes
• En una red punto a punto cualquiera de sus estaciones puede funcionar
Sistemas punto a como servidor, puesto que puede ofrecer sus recursos a las restantes
estaciones de trabajo. Así mismo pueden ser receptores, que pueden
punto.- acceder a los recursos de otras estaciones sin compartir la suyas propias.
Sistemas con • Un sistema operativo de red local ejecutándose en modo dedicado
utilizará todos los recursos de su procesador, memoria y disco fijo a su uso
servidor por parte de la red. El Netware de Novell se puede usar en modo
dedicado.
dedicado.-
Sistemas con
• Ofrece las mismas posibilidades que un sistema dedicado, añadiendo la
servidor no posibilidad de utilizar el servidor como estación de trabajo.
dedicado.-

8. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Componentes Básicos de una Red
• Es una computadora utilizada para gestionar
el sistema de archivos de la red, da servicio a
Servidor.- las impresoras, controla las comunicaciones
y realiza otras funciones.
Estaciones de • Se pueden conectar a través de la placa de
conexión de red y el cableado
Trabajo.- correspondiente
Tarjetas de
Conexión de Red • Permiten conectar el cableado entre
(Interface servidores y estaciones de trabajo.
Cards).-
• Una vez que tenemos las estaciones de
Cableado: trabajo, el servidor y las placas de red,
requerimos interconectar todo el conjunto

9. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Redes según la cobertura del servicio
• Redes de área local (LAN)
• Redes de área extensa (WAN)
• Redes Metropolitana

10. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Topología de Red
Topología estrella
• Se utiliza un dispositivo como punto de
conexión de todos los cables que
parten de las estaciones de trabajo.
• El dispositivo central puede ser el
servidor de archivos en sí o un
dispositivo especial de conexión. Ej:
Starlan de AT&T.
• El diagnóstico de problemas es
fácil, debido a que las estaciones de
trabajo se comunican a través del
equipo central.
• La colisión entre datos es imposible, ya
que cada estación tiene su propio
cable, y resulta fácil ampliar el sistema.

11. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Topología de Red
Topología Bus
• El servidor y todas las estaciones están
conectadas a un cable general central.
• Las señales y los datos van y vienen por
el cable, asociados a una dirección
destino.
• Cada nodo verifica las direcciones de los
paquetes que circulan por la red para ver
si alguna coincide con la suya propia.
• La topología bus usa una cantidad
mínima de cable y el cable es muy fácil
de instalar, ya que puede extenderse por
un edificio en las mejores rutas posibles.

12. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Topología de Red
Topología Anillo
• Las señales viajan en una única
dirección a lo largo del cable en forma
de un bucle cerrado. En cada
momento, cada nodo pasa las señales
a otro nodo.
• Con la topología en anillo, las redes
pueden extenderse a menudo a largas
distancias, y el coste total del
cableado será menor que en una
configuración en estrella y casi igual a
la bus.
• Una rotura del cable hará caer el
sistema. Actualmente existen sistemas
alternativos que evitan que esto
ocurra.

13. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Esquema de Red más Usados
Ethernet de par trenzado
• Es un sistema económico y
fácil de instalar
• Requiere de los siguientes
componentes de
hardware:
– Tarjeta de red con un
conector hembra RJ-45
– Conector RJ-45
– Cable Ethernet de par
trenzado
– Concentrador

14. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Esquema de Red más Usados
Token Ring
• Una de las ventajas de este
sistema es la redundancia. La
principal desventaja es que resulta
más caro y complejo que otros
sistemas.
• Componentes de Hardware:
– Tarjeta de red compatible con
el sistema Token ring
– Cable (UTP)
– Unidad de acceso
multiestación

15. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Esquema de Red más Usados
Esquemas cliente- Servidor
• El objetivo de cliente/servidor es ofrecer
una alternativa de diversidad de
plataformas de proceso, aplicaciones y
configuraciones que van a implementar los
usuarios.
Una arquitectura cliente/servidor
implica cuatro elementos básicos:
• Plataformas de proceso programables
• Separación entre función/proceso de
aplicación
• Comunicación entre procesos
• Enfoque "solicitante/proveedor de
servicios"

16. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Interconexión de Redes
El objetivo de la Interconexión de
Redes (internetworking) es dar un
servicio de comunicación de datos
que involucre diversas redes con
diferentes tecnologías de forma
transparente para el usuario.
Los dispositivos de interconexión de
redes sirven para superar las
limitaciones físicas de los elementos
básicos de una red, extendiendo las
topologías de esta.

17. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Dispositivo de Interconexión de Redes
Concentradores (Hubs)
El término concentrador o hub describe la manera en que las conexiones de
cableado de cada nodo de una red se centralizan y conectan en un único
dispositivo. Se suele aplicar a concentradores Ethernet, Token Ring, y
FDDI(Fiber Distributed Data Interface) soportando módulos individuales que
concentran múltiples tipos de funciones en un solo dispositivo

18. MTI. ROSY CHI
Dispositivo de Interconexión de Redes
Repetidores
El repetidor es un elemento que permite la conexión de dos tramos de red,
teniendo como función principal regenerar eléctricamente la señal, para
permitir alcanzar distancias mayores manteniendo el mismo nivel de la señal a
lo largo de la red. De esta forma se puede extender, teóricamente, la longitud
de la red hasta el infinito.

19. MTI. ROSY CHI
Dispositivo de Interconexión de Redes
Encaminadores (Routers)
Envían paquetes de datos de un protocolo común, desde una red a otra.
Convierten los paquetes de información de la red de área local, en
paquetes capaces de ser enviados mediante redes de área extensa.
Durante el envío, el encaminador examina el paquete buscando la
dirección de destino y consultando su propia tabla de direcciones, la cual
mantiene actualizada intercambiando direcciones con los demás routers
para establecer rutas de enlace a través de las redes que los
interconectan.

20. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Medios de Comunicación
El cable par trenzado
Es de los más antiguos en el mercado y en algunos tipos de aplicaciones es el
más común. Consiste en dos alambres de cobre o a veces de
aluminio, aislados con un grosor de 1 mm aproximadamente. Los alambres se
trenzan con el propósito de reducir la interferencia eléctrica de pares
similares cercanos. Los pares trenzados se agrupan bajo una cubierta común
de PVC (Policloruro de Vinilo) en cables multipares de pares trenzados (de
2, 4, 8, hasta 300 pares).

21. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Medios de Comunicación
El cable coaxial.
• Se usa normalmente en la conexión de redes con topología de Bus como Ethernet
y ArcNet, se llama así porque su construcción es de forma coaxial. La construcción
del cable debe de ser firme y uniforme, por que si no es así, no se tiene un
funcionamiento adecuado.
• Este conexionado está estructurado por los siguientes componentes de adentro
hacia fuera de la siguiente manera:
– Un núcleo de cobre sólido, o de acero con capa de cobre, o bien de una serie
de fibras de alambre de cobre entrelazadas dependiendo del fabricante.
– Una capa de aislante que recubre el núcleo o conductor, generalmente de
material de polivinilo, este aislante tiene la función de guardar una distancia
uniforme del conductor con el exterior.
– Una capa de blindaje metálico, generalmente cobre o aleación de aluminio
entretejido, cuya función es la de mantenerse lo mas apretado posible para
eliminar las interferencias,
– Por último, tiene una capa final de recubrimiento, de color negro para
mantener la calidad de las señales.

22. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Medios de Comunicación
Fibra Óptica:
• A partir de 1970, cables que transportan luz en lugar de una corriente eléctrica.
Estos cables son mucho más ligeros, de menor diámetro y repetidores que los
tradicionales cables metálicos. El emisor está formado por un láser que emite un
potente rayo de luz, que varia en función de la señal eléctrica que le llega. El
receptor está constituido por un fotodiodo, que transforma la luz incidente de
nuevo en señales eléctricas.

23. MTI. ROSY CHI
Tecnología de Redes
Ejemplos de Redes
• En la actualidad existen numerosos ejemplos que permiten identificar la aplicación
de redes, tal puede ser el caso de una compañía que posee una cantidad notable
de computadoras en funcionamiento en cada localidad para llevar el control de los
inventarios, cada una de estas computadoras puede estar trabajando aislada de las
otras, pero en un momento dado la gerencia de dicha empresa decidió conectarlas
en red para poder extraer y correlacionar información de toda la compañía, esto
con la finalidad de poder compartir los recursos, hacer que todos los programas, el
equipo y especialmente los datos estén disponibles para cualquier empleado de la
empresa en cualquier momento por medio de la red, sin importar la localidad
física de los recursos y de los usuarios.
• Otro ejemplo muy notable, es el que se tiene en los laboratorios de computación
en donde todas las computadoras están conectadas entre sí, lo cual permite
compartir recursos e información, que en muchos casos ésta información suele ser
archivos o datos; así también como unidades de disco, directorios.

24. MTI. ROSY CHI
TRANSMISIÓN DE DATOS

25. MTI. ROSY CHI
Transmisión de Datos
El éxito de la transmisión
depende de:
•La calidad de la señal que
se transmite
•Características de medios
de transmisión
25

26. MTI. ROSY CHI
Terminología
La transmisión de datos ocurre entre un transmisor y
un receptor a través de un medio de transmisión.
El medio de transmisión puede ser guiado o no
guiado.
En ambos casos la comunicación es en forma de
ondas electromagnéticas.
26

27. MTI. ROSY CHI
Medios guiados
Las ondas son guiadas a lo largo de un
camino físico:
Ejemplos:
• Par trenzado
• Cable coaxial
• Fibra óptica
27

28. MTI. ROSY CHI
Medios no guiados
Proveen un medio para la transmisión de
ondas electromagnéticas pero sin guiarlas:
Ejemplos:
• Aire
• Agua
• Vacío
28

29. MTI. ROSY CHI
Terminología
Enlace Directo (direct link) Camino de
transmisión entre 2 dispositivos en el
cual la señal se propaga directamente del
transmisor al receptor sin dispositivos
intermedios.
Puede incluir sólo amplificadores y/o
repetidores.
29

30. MTI. ROSY CHI
Terminología
Punto a punto, si provee un
enlace directo entre 2
dispositivos y estos son los
únicos dispositivos que
comparten el medio.
Un medio guiado de
transmisión es:
Multipunto, cuando más de
dos dispositivos comparten
el medio.
30

31. MTI. ROSY CHI
Configuración de transmisiones guiadas
Punto a Punto
Transmisor/ Amplificador Transmisor/
Receptor Medio o Repetidor Medio Receptor
0 o más
• Multipunto
Transmisor/ ….. Transmisor/ Transmisor/ ….. Transmisor/
Receptor Receptor Receptor Receptor
Amplificador
Medio o Repetidor Medio
0 o más
31

32. MTI. ROSY CHI
Terminología
•simplex
La
transmisión •half-duplex
puede ser:
•full-duplex
32

33. MTI. ROSY CHI
Simplex
Se usa cuando los datos son
transmitidos en una sola dirección.
Ejemplo: radio.
33

34. MTI. ROSY CHI
Half-Duplex
Se usa cuando los datos
transmitidos fluyen en ambas
direcciones, pero solamente en
un sentido a la vez.
34

35. MTI. ROSY CHI
Full-duplex
Es usado cuando los datos a intercambiar
fluyen en ambas direcciones
simultáneamente.
Teléfono
35

36. MTI. ROSY CHI
Frecuencia, Espectro y Ancho de Banda
Una señal puede ser
expresada como una
función:
•s(t), en función del tiempo
•s(f), en función de la frecuencia
36

37. MTI. ROSY CHI
Con respecto al tiempo
Una señal s(t) es continua si:
• La señal varia durante el tiempo pero
tiene una representación para todo t.
Una señal es discreta si:
• está compuesta de un número finito
de valores
37

38. MTI. ROSY CHI
Con respecto al tiempo
Señal Continua
Señal Discreta
38

39. MTI. ROSY CHI
Conceptos básicos de señales
• Un señal s(t) es periódica si y sólo si:
s (t + T) = s(t) - <t<+
donde T es el periodo de la señal.
39

40. MTI. ROSY CHI
Conceptos básicos de señales
Las 3 características más
importantes de una señal
periódica son:
• 1. Amplitud
• 2. Frecuencia
• 3. Fase
40

41. MTI. ROSY CHI
Conceptos básicos de señales
• Es el valor instantáneo
de una señal en
cualquier momento.
Amplitud. • En transmisión de
datos, la amplitud está
medida en volts.
41

42. MTI. ROSY CHI
Conceptos básicos de señales
Representa el
número de Expresado en ciclos
Frecuencia. Es el inverso del
perido (1/T)
repeticiones de un
periodo por
por segundo, o hertz
(Hz).
segundo.
42

43. MTI. ROSY CHI
Señales periódicas
A
t
T
1/f1
T : periodo
A : Amplitud
f : frecuencia
1
A
t
T
1/f1
43

44. MTI. ROSY CHI
Conceptos básicos de señales
•Es una medida de
la posición relativa
Fase. en el tiempo del
periodo de una
señal.
44

45. MTI. ROSY CHI
Ejemplo de una diferencia de fase
t
/2
2
La diferencia de fase es de /2 radianes
45

46. MTI. ROSY CHI
Conceptos básicos de señales
• Una señal senoidal puede ser expresada
como:
s(t) = A sin (2 f1t + )
A es la amplitud máxima
f1 es la frecuencia
es la fase
Recordemos que:
2 radianes = 360º = 1 periodo
A s(t) = A sin (2 f1t) ó
t
s(t) = A cos (2 f1t - /2)
T
1/f 1 46

47. MTI. ROSY CHI
Con respecto a la frecuencia
• Por ejemplo, para la señal:
s(t) = sin (2 f1t) + 1/3 sin (2 (3f1)t)
los componentes de esta señal son ondas
senoidales de frecuencias f1 y 3f1
respectivamente.
47

48. MTI. ROSY CHI
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0 sin (2 f1t)
0.5 1.0 1.5 2.0T
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
1/3 sin (2 (3f1)t)
0.5 1.5 2.0T
1.0
0.5
0.0
s(t) = sin (2 f1t) + 1/3 sin (2 (3f1)t)
-0.5
-1.0
0.5 1.0 1.5 2.0T
48

49. MTI. ROSY CHI
Observaciones
La segunda frecuencia es múltiplo de la primera.
Cuando todas las frecuencias en los
componentes de una señal son múltiplos de una
frecuencia, a esta última se le conoce como
frecuencia fundamental.
49

50. MTI. ROSY CHI
Observaciones
El periodo de la señal total es igual al
periodo de la frecuencia fundamental.
Como el periodo del componente
sin (2πf1t) es T = 1/ f1, entonces el
periodo de s(t) es también T.
50

51. MTI. ROSY CHI
Observaciones
El análisis de
Fourier, permite
demostrar que
cualquier señal está
formada por
componentes de
diferentes
frecuencias, en donde
cada componente es
una senoidal.
51

52. MTI. ROSY CHI
Terminología
El espectro de una señal es el rango de frecuencias que
ésta contiene.
Para el ejemplo anterior, el espectro va de f1 a 3f1.
El ancho de banda absoluto de una señal está dado por el
tamaño del espectro. En el ejemplo, el ancho de banda es
de 2f1.
52

53. MTI. ROSY CHI
Señal cuadrada
Los componentes de frecuencia en una señal cuadrada están
dados por:
s(t) = A x ∑k=1 1/k sin (2πkf1t)
para k impar.
Entonces, el número de componentes de frecuencia es
infinito; por lo tanto, el ancho de banda también es infinito.
53

54. MTI. ROSY CHI
Señal cuadrada
Sin embargo, la amplitud del k-ésimo
componente de frecuencia kf1, es 1/k.
Por lo tanto, la mayor parte de la
energía en este tipo de onda está en los
primeros componentes de frecuencia.
54

55. MTI. ROSY CHI
Relación entre el ancho de banda y la tasa de transmisión
Supongamos que un sistema transmite señales con un
ancho de banda de 4 MHz.
Queremos transmitir una secuencia de 1s y 0s usando
los primeros 3 componentes de la señal cuadrada.
¿Qué tasa de transmisión de datos es posible
alcanzar?
55

56. MTI. ROSY CHI
Relación entre el ancho de banda y la tasa de transmisión
• Primeramente, ¿Cuál sería la representación
de la señal a transmitir?
• ¿Cuál es la frecuencia fundamental f1 para un
ancho de banda de 4Mhz
• f1 = 106 ciclos/segundo = 1 MHz?
56

57. MTI. ROSY CHI
Relación entre el ancho de banda y la tasa de transmisión
• T = 1/10 =10 = 1 sec.
6 -6
• Tasa de transmisión = 2b/T
• Tx= 2 Mbps.
• Entonces, con un ancho de banda de 4
Mhz, es posible alcanzar una tasa de
transmisión de 2 Mbps.
57

58. MTI. ROSY CHI
Relación entre el ancho de banda y la tasa de transmisión
Realizar el mismo análisis con un sistema capaz de
transmitir con un ancho de banda de 8 MHz.
Primeramente, buscar el valor de f1 máximo.
En este caso, si duplicamos el ancho de banda,
duplicamos la tasa de transmisión posible.
58

59. MTI. ROSY CHI
Relación entre el ancho de banda y la tasa de transmisión
Usando los 2 primeros
componentes de
frecuencia de la señal
cuadrada, calcular la
tasa de transmisión y
el ancho de banda
resultantes, con f1 = 2
MHz.
59

60. MTI. ROSY CHI
Relación entre el ancho de banda y la tasa de transmisión
Componentes de Tasa de
Frecuencia Ancho de Banda
la señal cuadrada transmisión
3 1 MHz 4 MHz 2 Mbps
3 2 MHz 8 MHz 4 Mbps
2 2 MHz 4 MHz 4 Mbps
60

61. MTI. ROSY CHI
Una señal digital tiene un ancho de banda infinito.
Si intentamos transmitir esta señal sobre un medio,
la naturaleza del mismo limitará el ancho de banda
que puede ser transmitido.
Para cualquier medio, entre mayor es el ancho de
banda que permite, mayor su costo.
61

62. MTI. ROSY CHI
La información digital debe ser aproximada por una
señal con un ancho de banda limitado.
Limitar el ancho de banda, genera distorsión de la
información.
Si la tasa de transmisión de la señal digital es de W
bps, entonces, una buena representación de la señal
puede ser alcanzada con un ancho de banda de 2W Hz.
62

63. MTI. ROSY CHI
Entre mayor sea el
ancho de banda de
un sistema de
transmisión, mayor
será la tasa de
transmisión
alcanzable por
dicho sistema.
63

64. MTI. ROSY CHI
Potencia de la señal
• Una señal, al ser propagada
Atenuación: por un medio, sufre de pérdida
o atenuación de su potencia.
Es necesario el
uso de
amplificadores.
64

65. MTI. ROSY CHI
Potencia de la señal
Para expresar pérdidas y ganancias se
utilizan los decibeles.
El decibel es la medida de la diferencia de
dos niveles de potencia.
Ndb = 10 log10 (P2 / P1)
65

66. MTI. ROSY CHI
Potencia de la señal
Calcule la pérdida en decibeles de una señal cuya
potencia inicial es de 10 mW. Esta potencia después
de cierta distancia es de 5 mW.
Una pérdida de 1000 W a 500 W es también de -3dB.
Entonces, una pérdida de 3 dB reduce a la mitad la
magnitud y una ganancia de 3 dB duplica la
magnitud.
66

67. MTI. ROSY CHI
Potencia de la señal
El decibel es usado
también para
medir diferencias
de voltaje.
Ndb = 20 log10
(P = V2 / R.)
(V2 / V1)
67

68. MTI. ROSY CHI
Potencia de la señal
El decibel hace referencia a magnitudes
relativas o cambios en la magnitud y no a un
nivel absoluto.
Es importante poder hacer referencia a valores
absolutos de potencia y voltaje en decibeles y
así facilitar los cálculos de pérdidas y ganancias.
68

69. MTI. ROSY CHI
Potencia de la señal
El dBW (decibel-watt) es usado para referirse al
nivel absoluto de potencia en decibeles, y se define
como:
Power(dBW) = 10 log (Power(W)/ 1W)
El valor de 1 W es escogido como referencia y
definido como 0 dBW.
69

70. MTI. ROSY CHI
Potencia de la señal
• Por ejemplo:
• Una potencia de 1000 W es equivalente a
__ dBW.
• Una potencia de 1 mW es equivalente a __
dBW.
70

71. MTI. ROSY CHI
Potencia de la señal
• El dBmV (decibel-milivolt) es usado para
referirse al nivel absoluto de voltaje en
decibeles, y se define como:
Power(dBmV) =
20 log (Voltage(mV)/ 1mV)
• El valor de 1 mV es escogido como
referencia y definido como 0 dBmV.
71

72. MTI. ROSY CHI
Ejemplo 1
Considere un enlace punto a punto que
consiste de una línea de transmisión y un
amplificador en medio.
Si la pérdida en la primera parte de la línea es
de 13 dB, la ganancia del amplificador es de
30 dB, y la pérdida en la segunda parte de la
línea es de 40 dB, calcule la pérdida (o
ganancia) total en dB. 72

73. MTI. ROSY CHI
Ejemplo 1
1mW
-13 dB -40 dB
30 dB
73

74. MTI. ROSY CHI
Ejemplo 2
R=50 ohms
V1= 8 v V2= 4v V3= 16v V4= ? V5= 30v V6= ?
P1=? P2=? P3=? P4= 2 w P5=? P6= 0.4 w
NdB=? NdB=? NdB=? NdB=? NdB=?
a) ¿Cuál es la pérdida o ganancia total del sistema?
b)
74

75. MTI. ROSY CHI
Transmisión Analógica y Transmisión Digital
Analógico Continuo
Digital Discreto
75

76. MTI. ROSY CHI
Definiciones
Datos: • Entidades que poseen un significado.
• Codificación eléctrica o electromagnética
Señales: de datos.
• Es el acto de propagar la señal a lo largo
Señalización: de un medio.
• Es la comunicación de datos a partir de la
Transmisión: propagación y procesamiento de señales.
76

77. MTI. ROSY CHI
Datos
Datos analógicos:
• Toman valores continuos en un intervalo dado.
Ejemplo:
• voz y video.
Datos digitales:
• Toman valores discretos.
Ejemplo:
• código ASCII.
77

78. MTI. ROSY CHI
Señales
En un sistema de comunicaciones, los
datos son propagados de un punto a
otro a través de señales eléctricas.
Una señal analógica es una onda
electromagnética propagada a través de
diferentes medios, dependiendo de su
espectro.
78

79. MTI. ROSY CHI
Señales
•es una secuencia
Una de pulsos de
señal voltaje transmitido
a través de un
digital medio guiado.
79

80. MTI. ROSY CHI
Señales Digitales y Analógicas de Datos Analógicos y Digitales
Señales analógicas Representan datos con ondas
electromagnéticas que varían
constantemente
Datos analógicos
Voz Teléfono Señal Transmisión
(Ondas de Sonido) Analógica Analógica
Datos digitales
Pulsos de Módem Señal Transmisión
Voltaje Binario Analógica Analógica
(Frecuencia
Portadora) Transmisión
Digital
80

81. MTI. ROSY CHI
Señales Digitales y Analógicas de Datos Analógicos y Digitales
Señales digitales Representan datos con secuencia
de pulsos de voltaje
Datos analógicos
Señales
CODEC Señal
Analógicas
Digital
(voz)
Transmisión
Digital
Datos digitales
Datos Transmisor Señal
Digitales digital Digital
81

82. MTI. ROSY CHI
Transmisión Analógica
Se transmiten señales analógicas
sin importar su contenido.
Las señales analógicas
transmitidas pueden representar:
• Datos analógicos (e.g., voz).
• Datos digitales (e.g., datos binarios que
pasan por un módem).
82

83. MTI. ROSY CHI
Transmisión Analógica
Después de cierta distancia, la señal analógica pierde
potencia (atenuación).
Es necesario el uso de amplificadores.
Desventaja: amplifican también el ruido.
Lo anterior no representa mayor problema en el caso
de datos analógicos, y sí en el caso de datos digitales.
83

84. MTI. ROSY CHI
Transmisión Digital
En este tipo de transmisión el contenido
de la señal es de vital importancia.
Al transmitir una señal digital, el problema
de atenuación es resuelto con repetidores.
Un repetidor recupera el patrón de 1’s y
0’s y retransmite una nueva señal digital.
84

85. MTI. ROSY CHI
Transmisión Digital
La misma técnica es usada para transmitir
digitalmente una señal analógica.
Se asume que codifica datos digitales.
El sistema de transmisión cuenta con
repetidores en lugar de amplificadores.
85

86. MTI. ROSY CHI
Transmisión Digital
El repetidor recupera los datos
digitales de la señal analógica y
genera una nueva señal analógica; de
esta manera el ruido no se acumula.
86

87. Transmisión Digital y Analógica MTI. ROSY CHI
a) Datos y Señales
Señal Analógica Señal Digital
Dos alternativas:
1. La señal ocupa el mismo Los datos analógicos son
Datos Analógicos
espectro que los datos codificados utilizando un
analógicos codec para producir un flujo
2. Los datos analógicos están de bits digital.
codificados para ocupar una
porción diferente del
espectro.
Dos alternativas:
Los datos digitales son
1. La señal consiste de dos niveles
codificados utilizando un
módem para producir una
de voltaje para representar los
dos valores binarios.
señal analógica.
2. Los datos digitales están
codificados para producir una
señal digital con propiedades
deseadas.
87

88. MTI. ROSY CHI
Problemas en la transmisión
1 Atenuación
2 Distorsión
3 Ruido
por retraso
89

89. MTI. ROSY CHI
Atenuación
La potencia de la señal se debilita con la
distancia al viajar a través de cualquier
medio de transmisión.
90

90. MTI. ROSY CHI
Distorsión por retraso
Es un fenómeno particular propio de los
medios guiados de transmisión.
El tiempo de propagación de una señal
varía con la frecuencia.
La velocidad es mayor cerca de la
frecuencia central y menor en las orillas
de la banda.
91

91. MTI. ROSY CHI
Distorsión por retraso
Por lo tanto algunos
componentes de
frecuencia de una señal
llegan al receptor en
tiempos diferentes.
A este fenómeno se le
conoce como interferencia
entre símbolos el cual es
una limitante mayor para
alcanzar máximas tasas de
transmisión.
92

92. MTI. ROSY CHI
Ruido
Es una señal no
deseada que
acompaña la
transmisión de una
señal.
Es el factor principal
que limita el
desempeño de un
sistema de
comunicaciones.
93

93. MTI. ROSY CHI
Se clasifica en 4 categorías:
Ruido
térmico
Ruido por Ruido
impulsos intermodular
Crosstalk
94

94. MTI. ROSY CHI
Ruido térmico
Está en función de la temperatura.
Es causado por una agitación térmica de
los electrones en un conductor.
Está presente en todos los dispositivos
electrónicos.
95

95. MTI. ROSY CHI
Ruido térmico
• Está distribuido de manera uniforme a través del
espectro de frecuencias.
• Es conocido como ruido blanco.
• No puede ser eliminado; por lo tanto impone una cota
superior en el desempeño de un sistema de
comunicaciones.
N=kTW (Ruido en Watts)
k=Boltzmann´s constant=1.3803x10-23 J/°K
T= Temperatura en Kelvin
W= Ancho de Banda
N=10logk+10logT+10logW (Ruido en Decibel-Watts)
N= -228.6dBW+10logT+10logW
96

96. MTI. ROSY CHI
Ruido térmico
• Calcular el ruido en decibeles/watts que se
mide en la salida de una transmisión si se
tiene una temperatura de 100 °k y un ancho
de banda de 10 Mhz.
-138.6 dBw
97

97. MTI. ROSY CHI
Ruido Intermodular
Ocurre cuando señales a diferentes frecuencias
comparten el mismo medio de transmisión.
Este tipo de ruido produce señales a una
frecuencia que puede ser la suma o la diferencia
de las 2 frecuencias originales o múltiplos de
esas frecuencias.
98

98. MTI. ROSY CHI
Ruido Intermodular
• Por ejemplo, la combinación de las señales
con las frecuencias f1 y f2 pueden producir
una señal con frecuencia f1 + f2. Esta señal
puede interferir con la señal intencionada
con frecuencia f1 + f2.
99

99. MTI. ROSY CHI
Ruido por Intermodulación
f1
0.5 1.0 1.5 2.0T mix
f2
0.5 1.5 2.0T
La mezcla de f1 y f2 puede interferir con f1 + f2
f1+f2
100

100. MTI. ROSY CHI
Crosstalk
Ejemplo: Cuando una tercera
conversación no deseada entra
durante una llamada telefónica.
Se debe al acoplamiento eléctrico de
las señales.
101

101. MTI. ROSY CHI
Ruido por impulsos
No continuo, compuesto por pulsos
irregulares de poca duración y de gran
amplitud.
Causada por factores electromagnéticos
externos como relámpagos y por deficiencia
en el sistema de comunicaciones.
Es la principal fuente de error en la
transmisión de señales digitales.
102

102. MTI. ROSY CHI
Capacidad del canal
Nos interesa saber de qué manera
los problemas de transmisión
previamente mencionados afectan
la tasa de transmisión de un
sistema de comunicaciones.
Definimos la capacidad del canal
como la tasa a la cual pueden ser
transferidos los datos, a través de
dicho canal.
103

103. MTI. ROSY CHI
Capacidad del canal
Parámetros que afectan:
•Tasa de transmisión (bps)
•Ancho de Banda (Hz)
•Ruido
•Tasa de error
104

104. MTI. ROSY CHI
Capacidad del canal
Considere un canal libre de errores.
La tasa de transmisión está limitada por el ancho de banda de
la señal.
La formula de Nyquist:
• Dado un ancho de banda W, la máxima tasa de transmisión que puede ser
alcanzada es 2W.
Esta limitante se debe a la distorsión por retraso.
105

105. MTI. ROSY CHI
Ejemplo:
Considere la transmisión
vía módem de datos
digitales. Asuma un ancho •2W =
de banda de 3100 Hz.
Entonces la capacidad C 6200 bps.
del canal es de
Si usamos una señal con 4
niveles de voltaje
entonces, cada nivel de la
señal puede representar 2
bits.
106

106. MTI. ROSY CHI
Ejemplo:
• Por lo tanto, con señalización multinivel, la
fórmula de Nyquist queda:
C = 2W log2M
donde M es el número de niveles de voltaje.
• Para M = 8, entonces C = 18,600 bps.
107

107. MTI. ROSY CHI
Para un ancho de banda dado, la tasa de
transmisión se puede incrementar aumentando
el número de señales diferentes.
Sin embargo, esto ocasiona problemas en el
receptor: tiene que distinguir entre las M
posibles señales.
Los valores prácticos de M están limitados por
los problemas de transmisión mencionados.
108

108. MTI. ROSY CHI
Relación entre la tasa de transmisión, ruido y tasa de error
Si la tasa de transmisión
crece, más bits son
afectados por un patrón de
ruido existente.
A un nivel de ruido dado, un
incremento en la tasa de
transmisión, ocasiona un
incremento en la tasa de
error.
109

109. Relación entre la tasa de transmisión, ruido y tasa de MTI. ROSY CHI
error
• La fórmula de Claude Shannon expresa:
(S/N)db = 10 log S
N
S=Potencia de la señal
N=Potencia de Ruido
• Representa la relación de la potencia de una señal
con respecto a la potencia de ruido presente en un
punto particular de la transmisión.
110

110. MTI. ROSY CHI
Relación S/N
Es medida en el receptor.
Expresa la cantidad en decibeles por la cual la
señal deseada excede el nivel de ruido.
Una relación alta (S/N) significa una alta
calidad de señal y un número bajo de
repetidores intermedios requeridos.
111

111. MTI. ROSY CHI
Relación S/N
La relación señal-
ruido es importante
en la transmisión de
datos digitales ya que
representa una cota
superior para la tasa
de transmisión
alcanzada.
112

112. MTI. ROSY CHI
Capacidad del canal
• El resultado de Shannon muestra la máxima
capacidad del canal en bits por segundo y
obedece la siguiente ecuación:
C = W log2 (1 + S )
N
En donde: C es la capacidad del canal en bps
y W es el ancho de banda en Hz.
113

113. MTI. ROSY CHI
Capacidad del canal
Considere un canal de voz para transmitir
datos digitales vía módem.
Asuma un ancho de banda de 3100 Hz.
Un valor típico para una línea VG (voice
grade) es de 30 dB o una relación de 1000:1.
114

114. MTI. ROSY CHI
Capacidad del canal
• W = 3100 Hz
• (S/N)db = 30 dB
• C = 3100 log2 (1 + 1000)
= 30, 898 bps
115

115. MTI. ROSY CHI
Capacidad del canal (Shanon y Nyquist´s)
• Si se tiene un canal cuyo espectro esta entre
3Mhz y 4Mhz y la relación (S/N)db de
potencias entre señal y ruido es del 24dB
encontrar la capacidad máxima del canal de
acuerdo a la consideración de Shanon.
• S/N=251
• C=8Mbps
116

116. MTI. ROSY CHI
Capacidad del canal (Shanon y Nyquist´s)
• Considerando que la tasa anterior puede
alcanzarse y de acuerdo a la fórumula de
Nyquist´s, ¿cuantos niveles de señalización
serían necesarios?
• M=16
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117. MTI. ROSY CHI
Capacidad del Canal
Lo anterior representa En la práctica, sólo es
el máximo teórico que posible alcanzar tasas
puede ser alcanzado. inferiores.
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118. MTI. ROSY CHI
Capacidad del Canal
Esto, debido a que la fórmula
de Shannon sólo asume ruido
blanco; no incluye:
• Ruido por impulsos
• Atenuación
• Distorsión por retraso
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119. MTI. ROSY CHI
Eficiencia de una transmisión digital
La eficiencia está dada por la relación
C/W (bits por hertz alcanzados).
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