domingo, 15 de noviembre de 2020

BIBLIOGRAFÍA

  • https://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1009/805/1/SantiagoBeM.pdf
  • https://es.slideshare.net/josealexiscruzsolar/investigacin-tcnicas-de-modulacin
  • https://es.slideshare.net/PabloRubenMirandaPonce/9-modulacion-ask-fsk-psk-y-qam
  • https://sites.google.com/site/redeslocalesyglobales/2-aspectos-fisicos/1-principios-de-la-comunicacion/3-transmision-de-datos/4-modulacion?tmpl=%2Fsystem%2Fapp%2Ftemplates%2Fprint%2F&showPrintDialog=1
  • [1] Ken-Ichi Sato, Shinichi Aoyagi and Tokuhiro Kitami. Fiber Optic Video Transmission Employing Square Wave Frequency Modulation. IEEE Transactions on Communications, Vol. com-33, No. 5, May 1985.
  • [2] B.P. Lathi. Modern Digital and Analog Communications Systems. Oxford University Express 1998, third edition
  • [3] Charles L. Alley and Kenneth W. Atwood. Electronic Engineering. Editorial limusa, 1979
  • [4] F. G. Stremler. Introducción a los sistemas de comunicaciones. Addison Wesley Longman, Tercera edición, 1993.
  • [5] B. Wilson Z. Ghassemlooy. Pulse time modulation techniques for optical communications: a review. 1EE PROCEEDINGS-J, Vol. 140, No. 6, DECEMBER I993
  • https://es.slideshare.net/jsilvacueva/fundamento-de- redes-de-comunicaciones
  • https://teoriadelastelecomunicaciones.wordpress.com/unidad-2-tecnicas-de-%20modulacion/
  • https://prezi.com/mwrxwxl_k554/modulacion-en-%20telecomunicaciones/
  • http://cidecame.uaeh.edu.mx/lcc/mapa/PROYECTO/libro27/382_mtodos_de _modulacin.html
  • https://programas.cuaed.unam.mx/repositorio/moodle/pluginfile.php/824/mod_resource/content/5/contenido/index.html
  • https://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/da-ad.pdf
  • https://paulrosero-montalvo.com/gallery/conversion%20analoga%20digital.pdf
  • https://www.ecured.cu/Conversi%C3%B3n_Anal%C3%B3gica_Digital
  • https://ikastaroak.ulhi.net/edu/es/IEA/ICTV/ICTV02/es_IEA_ICTV02_Contenidos/website_522_conversin_de_la_seal_analgica_en_digital.html
  • https://sites.google.com/site/redeslocalesyglobales/2-aspectos-fisicos/1-principios-de-la-comunicacion/3-transmision-de-datos/codificacion
  • https://www.academia.edu/9015552/Codigos_de_linea_AMI#:~:text=Aplicaciones%20AMI%20*%20El%20c%C3%B3digo%20AMI,a%20trav%C3%A9s%20de%20redes%20WAN.
  • https://comunication2011jeff.wordpress.com/2011/01/27/codigo-manchester/#:~:text=Tambi%C3%A9n%20denominada%20codificaci%C3%B3n%20bifase%2DL,entre%20dos%20niveles%20de%20se%C3%B1al.&text=Las%20se%C3%B1ales%20de%20datos%20y,sincroniza%20el%20flujo%20de%20datos.
  • https://es.wikipedia.org/wiki/Codificaci%C3%B3n_digital#:~:text=B8ZS%20(Bipolar%208%2DZero%20Substitution),-B8ZS%3A%20la%20sustituci%C3%B3n&text=Es%20un%20m%C3%A9todo%20de%20codificaci%C3%B3n,ocho%20ceros%20consecutivos%20sean%20transmitidos.
  • https://youtu.be/ozPz-v7-xJQ
  • https://prezi.com/2qbcg7iky4oz/37-modem-estandares-y-protocolos/
  • http://estandaresdelmodem.blogspot.com/
  • http://telecomunicacionesportafolio.blogspot.com/2014/12/35-modem-estandares-y-protocolos.html



3.5 MÓDEM, ESTÁNDARES Y PROTOCOLOS.

Módem

En los comienzos de Internet, uno de los medios de transmisión más utilizados para la conexión de datos era la Red Telefónica Básica o (RTB), la cual tenía una amplia cobertura y un coste relativamente bajo. De hecho, se utilizaba la propia red de cableado que sirve para la transmisión de voz. El problema que tenía utilizar esta red es que las señales eran de tipo analógico (voz) y no digital (datos).

Un módem es un dispositivo que convierte las señales digitales del ordenador en señales analógica que pueden transmitirse a través del canal telefónico. Con un módem, usted puede enviar datos a otra computadora equipada con un módem. Esto le permite bajar información desde la red mundial (World Wide Web, enviar y recibir correspondencia electrónica (E-mail) y reproducir un juego de computadora con un oponente remoto. Algunos módems también pueden enviar y recibir faxes y llamadas telefónicas de voz.




Distintos módems se comunican a velocidades diferentes:

  • La mayoría de los módems nuevos pueden enviar y recibir datos a 33,6 Kbps y faxes a 14,4 Kbps.
  • Algunos módems pueden bajar información desde un Proveedor de Servicios Internet (ISP) a velocidades de hasta 56 Kbps.
  • Los módems de ISDN (Red de Servicios Digitales Integrados) utilizan líneas telefónicas digitales para lograr velocidades aún más veloces, de hasta 128 Kbps.

La computadora consiste en un dispositivo digital que funciona al encender y apagar interruptores electrónicos. Las líneas telefónicas, de lo contrario, son dispositivos análogos que envían señales como un corriente continuo. El módem tiene que unir el espacio entre estos dos tipos de dispositivos. Debe enviar los datos digitales de la computadora a través de líneas telefónicas análogas. Logra esto modulando los datos digitales para convertirlos en una señal análoga; es decir, el módem varía la frecuencia de la señal digital para formar una señal análoga continua. Y cuando el módem recibe señales análogas a través de la línea telefónica, hace el opuesto: de modula, o quita las frecuencias variadas de, la onda análoga para convertirlas en impulsos digitales. De estas dos funciones, MODulación y DEModulación, surgió el nombre del módem.


Estándares

Son recomendaciones estándares para la operación de los módems, han sido establecidas por varias organizaciones y corporaciones. Los estándares cubren la modulación y técnica de transmisión, usados por los módems así como otros elementos de su operación.

Hasta la mitad de los 80's todos los módems en Estados Unidos usaban técnicas de modulación basados en estándares de los laboratorios Bell con velocidades de 300 hasta 1200 bps. Estos son conocidos como Bell103 y Bell 212A, respectivamente. Estos módems trabajan bien dentro de Estados Unidos. Otros países como Europa por instancia, usan diferentes estándares.

El estándar internacional es llamado ITU-T, International Telecommunications Unión-Telecommunications Sector (antes conocido como CCITT Comité Consultivo Internacional de Telegrafía y Telefonía). Sumado a los estándares de velocidad, existen también estándares para verificación, errores y compresión de datos.

A continuación se muestra una lista de los estándares de facto e internacionales con sus características operacional:

  • V.22. Proporciona 1200 bits por segundo a 600 baudios (cambios de estado por segundo).
  • V.22bis. El primer estándar mundial verdadero, permite 2400 bits por segundo a 600 baudios.
  • V.32. Proporciona 4800 y 9600 bits por segundo a 2400 baudios.
  • V.32bis. Proporciona 14,400 bits por segundo o baja a 12,000, 9600, 7200, y 4800 bits por segundo.
  • V.32terbo.. Proporciona 19,200 bits por segundo o baja a 12,000, 9600, 7200, y 4800 bits por segundo; puede operar a mayores tasas de transmisión de datos con compresión, no fue estándar de CCITT/ITU.
  • V.34.Proporciona 28,800 bits por segundo o baja a 24,000 y 19,200 bits por segundo y compatibilidad hacia atrás con V.32 y V.32bis.


Protocolos

Los Protocolos en un ambiente de comunicación de datos sirven para dirigir la trasferencia de información entre dos entidades de comunicación. Para ambiente MAINFRAME, redes locales o servicios públicos son las redes de paquetes, se usan los módem protocolos, para dirigir el flujo de mensajes entre las maquinas en conversación. Para dirigir el intercambio de mensajes entre PCs independientemente, usando circuitos telefónicos. Estos protocolos garantizan la transmisión y recepción de estos mensajes de forma segura y ordenada.

Protocolos más Utilizados:

  • XMODEM: Referenciado con CHECKSUN . Envía bloques de 128 bytes , uno es de CHECK (verifica).
  • XMODEM _ CRC: Envía bloques de 128 bytes, con dos bytes de CRC (Cyclic Redundancy Checking - Rutina de verificación de Errores).
  • XMODEM 1K: Envía bloques de 1K con dos bytes de verificación CRC.
  • YMODEM batch: Envía bloques de 1024b bytes con dos bytes CRC. Hace la verificación de cada bloque trasmitido y envía fin de transmisión y repite el proceso en el próximo archivo.
  • YMODEM G: Protocolo "Streaming " donde los módem tienen su propio protocolo de corrección. Si un archivo es enviado y errores son detectados, la transferencia es interrumpida.
  • ZMODEM: Protocolo " Full Streaming" que permite detección y corrección de errores. Rápido y confiable, indicado para líneas deficientes.
  • SEALINK : Protocolo " Full Dúplex" derivado del padrón XMODEM.
  • KERMIT : Posee la excepcional características de integrar varios tipos de computadores (PCs y Mainframe). Gobierna la trasferencia de informaciones de sistemas con caracteres de 7 bits. No es recomendable para transferencias entre PCs.
  • COMPUSERVE :Su módem protocolo privado es : B Y QUICKB.
  • WINDOWED Y XMODEM : Usado a través de redes de conmutación de paquetes como TYMNET y TELENET .
  • TELINK : Usado para transferencia "multi-file " con servicio de correo electrónico FIDONET.
  • MODEM7: Comunicación con sistemas CP/M.




3.4.1 RZ, NRZ, NRZ-L, AMI, pseudoternaria, Manchester, Manchester diferencial, B8ZS, HDB3.

RZ (Return to Zero)

Este es un código con retorno el cual con el paso de un bit a otro bit del mismo signo (1 a 1 o de 0 a 0) estos se vuelven siempre a nivel cero, esto hace que se ahorre energía pero que a su vez hace que se necesite más ancho de banda.

  • El código RZ neutral codifica el 0 como un nivel alto +A y una transición a 0V en la mitad del Intervalo de duración del bit, mientras que para el 1 se mantiene el nivel bajo sin transición.
  • El código RZ polar representa el 0 como una transición de +A a -A en la mitad del intervalo de duración del bit. Para 1, no hay transición.
  • El código RZ bipolar codifica el 1 sin transiciones. En cambio, para el 0, utiliza niveles alternativos con transiciones a mitad del intervalo.




NRZ (Non Return to Zero)

Los códigos NRZ normalmente utilizados son unipolares y se caracterizan por mantenerse constantes. El nivel de la señal es siempre positivo o negativo. Los dos métodos más utilizados son:

  • NRZ-L (Non Return to Zero-L): Un voltaje positivo significa que el bit es un ‘0’, y un voltaje negativo que el bit es un ‘1’.
  • NRZ-I (Non Return to Zero, Invert on ones): En esta codificación el bit ‘1’ se representa con la inversión del nivel de voltaje. Lo que representa el bit ‘1’ es la transición entre un voltaje positivo y un voltaje negativo, o al revés, no los voltajes en sí mismos. Un bit ‘0’ no provoca un cambio de voltaje en la señal. Así pues, el nivel de la señal no solo depende del valor del bit actual, sino también del bit anterior.




Código AMI

Este código representa a los unos con alternancia de voltaje, es decir el primer 1 se mandará con voltaje positivo y el siguiente a este tendrá un voltaje negativo, en el caso de los ceros estos se representarán sin voltaje.

Algunas de las características de este código son:

  • No se permiten más de 15 ceros seguidos
  • La alternancia de los unos facilita la detección de errores
  • Dos valores positivos sin alternancia entre ellos serán interpretados como un error en línea
  • Los ceros son espacios sin presencia de voltaje
       

Aplicaciones:

  • Este código es uno de los más empleados en la transmisión digital a través de las redes WAN
  • Puede ser usado para encender y apagar una luz en redes inalámbricas ópticas, más conocidas como infrarrojos.
  • Puede ser impresa en códigos de barra.
  • El código AMI, es utilizado para minimizar el efecto de la diafonía, es decir el acoplamiento electromagnético indeseable entre pares de un cable telefónico.




  • Las señales de datos y de reloj, se combinan en una sola que auto-sincroniza el flujo de datos.
  • Cada bit codificado contiene una transición en la mitad del intervalo de duración de los bits.
  • Una transición de negativo a positivo representa un 1 y una transición de positivo a negativo representa un 0.




La codificación Manchester se usa en muchos estándares de telecomunicaciones, como en las variantes 10 Mbit/s del estándar Ethernet, por ejemplo, 10Base5 o 10Base-F.


Manchester diferencial

La Codificación Manchester diferencial es un método de codificación de datos en los que los datos y la señal reloj están combinados para formar un único flujo de datos auto-sincronizable. Es una codificación diferencial que usa la presencia o ausencia de transiciones para indicar un valor lógico. Esto aporta algunas ventajas sobre la Codificación Manchester:

  • Detectar transiciones es a menudo menos propenso a errores que comparar con tierra en un entorno ruidoso.

  • La presencia de la transición es importante pero no la polaridad. Las codificaciones diferenciales funcionarán exactamente iguales si la señal es invertida (cables intercambiados).

Un bit '1' se indica haciendo en la primera mitad de la señal igual a la última mitad del bit anterior, es decir, sin transición al principio del bit. Un bit '0' se indica haciendo la primera mitad de la señal contraria a la última mitad del último bit, es decir, con una transición al principio del bit. En la mitad del bit hay siempre una transición, ya sea de high hacia low o viceversa. Una configuración inversa es posible, y no habría ninguna desventaja en su uso.


B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution)

La sustitución bipolar de 8 ceros, también llamada la sustitución binaria de 8 ceros, el canal claro, y 64 claros. Es un método de codificación usado sobre circuitos T1, que inserta dos veces sucesivas al mismo voltaje - refiriéndose a una violación bipolar – en una señal donde ocho ceros consecutivos sean transmitidos. El dispositivo que recibe la señal interpreta la violación bipolar como una señal de engranaje de distribución, que guarda(mantiene) la transmisión y dispositivos de encubrimiento sincronizados. Generalmente, cuando sucesivos "unos" son transmitidos, uno tiene un voltaje positivo y el otro tiene un voltaje negativo. Es decir, cuando aparecen 8 "ceros" consecutivos, se introducen cambios artificiales en el patrón basados en la polaridad del último bit 'uno' codificado:

V: Violación, mantiene la polaridad anterior en la secuencia.

B: Transición, invierte la polaridad anterior en la secuencia.

Los ocho ceros se sustituyen por la secuencia: 000V B0VB



HDB3 (High Density Bipolar 3)

El código HDB3 es un buen ejemplo de las propiedades que debe reunir un código de línea para codificar en banda base:

  • El espectro de frecuencias carece de componente de corriente continua y su ancho de banda está optimizado.
  • El sincronismo de bit se garantiza con la alternancia de polaridad de los "unos", e insertando impulsos de sincronización en las secuencias de "ceros". 

Los códigos HDBN (High Density Bipolar) limitan el número de ceros consecutivos que se pueden transmitir: -HDB3 no admite más de 3 ceros consecutivos. Colocan un impulso (positivo o negativo) en el lugar del 4º cero.



3.4 CÓDIGOS DE LÍNEA

Antes de mencionar cada uno de los códigos de línea, definiremos y daremos algunas características de lo que es un código en línea.

En telecomunicaciones, un código en línea (modulación en banda base) es un código utilizado en un sistema de comunicación para propósitos de transmisión. Los códigos en línea son frecuentemente usados para el transporte digital de datos. Estos códigos consisten en representar la señal digital transportada respecto a su amplitud respecto al tiempo.

La señal está perfectamente sincronizada gracias a las propiedades específicas de la capa física. La representación de la onda se suele realizar mediante un número determinado de impulsos. Estos impulsos representan los 1s y los 0s digitales.

Algunas de las características de los códigos de línea son:

  • Sincronización: segmento suficiente del reloj (clok), que permite identificar el tiempo correspondiente a un bit de la señal.
  • Capacidad de detección de errores.
  • Inmunidad al ruido: capacidad para detectar adecuadamente el valor de la señal ante la presencia del ruido.
  • Espectro: igualación entre el espectro de frecuencia de la señal y la respuesta en frecuencia del canal de transmisión.
  • Ancho de banda: representa el rango de frecuencias en donde se concentra la mayor parte de la potencia de la señal.
  • Transparencia: independencia de las características del código en relación a secuencia de 1 y 0 que se transmita. 




3.3 CONVERSIÓN ANALÓGICO-DIGITAL

Los sistemas de comunicaciones electrónicas están basados en dispositivos que manejan básicamente dos tipos de señales: analógicas o digitales.

Para poder entender cómo es que funciona una conversión analógico-digital necesitamos definir cada una de las señales que intervienen en esta conversión.


Señal analógica

Definimos una señal analógica como aquella que varía de forma continua en el tiempo, esta puede tener infinitos valores dentro de un rango de valores determinado. En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas, así la luz, el sonido, la energía etc., son señales que tienen una variación continua. Algunos ejemplos de señales analógicas son:

  • Valor de Temperatura de un Objeto
  • Altavoz
  • Valor de presión en una Tubería
  • Radio
  • Valor de Velocidad de Giro de un Motor





Señal digital

En comparación con las señales analógicas las señales digitales son discretas (valores finitos) en el tiempo y en amplitud, lo que quiere decir que sólo pueden tomar uno de dos valores 0 o 1 en intervalos definidos de tiempo; se pueden considerar ejemplos de señales digitales:

  • Programa de una computadora
  • Contenido de un CD o DVD
  • Cámaras digitales
  •  Memoria de PC
  •  Semáforos



La conversión analógica-digital consiste básicamente en realizar de forma periódica medidas de la amplitud (por ejemplo, la tensión que proviene de un micrófono si se trata de registrar sonidos) de una señal, redondear sus valores a un conjunto finito de niveles preestablecidos de tensión (conocidos como niveles de cuantificación) y registrarlos como números enteros en cualquier tipo de memoria o soporte.

La conversión de una señal analógica en digital se realiza mediante procedimiento denominado "modulación por impulsos codificados” (PCM). Este sistema se basa en tres operaciones: muestreo, cuantización y codificación. A continuación, se describen estas operaciones:




3.3.1 Muestreo, cuantización y codificación.

Muestreo

El muestreo consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de onda. La velocidad con que se toma esta muestra, es decir, el número de muestras por segundo, es lo que se conoce como frecuencia de muestreo.

Para convertir una señal analógica en digital, el primer paso consiste en realizar un muestreo (sampling) de ésta, el cual consiste en tomar diferentes muestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la Onda senoidal. La frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razón, tasa o también frecuencia de muestreo y se mide en Kilohertz (kHz).

Para que el proceso no pierda información, la frecuencia de muestreo debe ser, como mínimo, dos veces superior a la frecuencia máxima de la señal de entrada (Teorema de Nyquist), de esta forma no es necesario transmitir la señal completa, es suficiente con transmitir las muestras tomadas de la misma.

Durante el proceso de muestreo se asignan valores numéricos equivalentes a la tensión o voltaje existente en diferentes puntos de la sinusoide, con la finalidad de realizar a continuación el proceso de cuantificar.

 

Cuantificación

En el proceso de cuantificación se mide el nivel de voltaje de cada una de las muestras. Este consiste en asignar un margen de valor de una señal analizada a un único nivel de salida. Definimos cuantificación como el número de símbolos que utilizamos para guardar una medida de una señal. Para guardar la medida la codificamos con un conjunto de bits.

Una vez que ya se ha realizado el muestreo el siguiente paso es cuantificar la señal analógica. Para esta parte del proceso los valores continuos de la sinusoide se convierten en series de valores numéricos discretos correspondientes a los diferentes niveles o variaciones de voltajes que contiene la señal analógica original, es decir se asigna un valor a cada una de las muestras tomadas en el paso anterior.

El resultado de esta fase es una serie ordenada de valores, dentro del rango de precisión del equipo, asignados a cada una de las muestras tomadas.

 

Codificación

La codificación consiste en traducir los valores obtenidos durante la cuantificación al código binario.

Después de que se ha llevado a cabo la cuantificación, los valores de las tomas de voltajes se representan numéricamente por medio de códigos y estándares previamente establecidos. Lo más común es codificar la señal digital en código numérico binario. El resultado de esta operación es una secuencia de "ceros" y "unos", "bits", representativos de las variaciones de la señal analógica original, cuyo número total dependerá de la frecuencia de muestreo y del número de "bits" por muestra, es decir, de la precisión de la codificación.







3.2 TÉCNICAS DE MODULACIÓN DIGITAL.

Modulación es un proceso en los sistemas de telecomunicaciones utilizado para mezclar dos señales; una de baja frecuencia (información) con una de alta frecuencia (portadora=carrier) obteniendo una señal modulada en la frecuencia de la portadora posibilitando su optima transmisión a través del espacio. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de los canales de comunicación tanto guiados como no guiados haciendo posible transmitir más información en forma simultánea, además de mejorar la resistencia contra posibles ruidos e interferencias. Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de amplitud de la señal modulante, que es la información que queremos transmitir.

  • Modulación: Transmisión de una señal a la frecuencia deseada, pero variando alguna característica de la señal (o sea, modulando la señal) de forma proporcional al mensaje o señal que queremos transmitir. 

  • Señal moduladora: Señal que representa el mensaje que deseamos transmitir.

  • Modulación: Modificación de algún parámetro de una señal por otra. 

  • Señal modulada: Señal resultante de la modulación de una señal portadora por una señal modulada.

  • Tipo de señal: portadora y moduladora pueden ser analógica o digital. 

  • Parámetro de la portadora que se modifica: amplitud, frecuencia y fase. 

  • Señal portadora: Seña periódica encargada de "transportar “la información a transmitir, y cuya frecuencia es la frecuencia de transmisión deseada.

La modulación permite transmitir datos digitales mediante señales analógicas convirtiendo los datos a un formato analógico. La modulación consiste en modificar una señal continua de frecuencia constante, denominada señal portadora, para representar la información que se quiere transmitir.

La frecuencia de la señal portadora debe ser compatible con las características del medio de transmisión que se vaya a utilizar. La señal que se obtiene y que se enviará por el medio tendrá un ancho de banda en torno a la frecuencia de la portadora.

Existen varias técnicas de modulación. Todas ellas implican la modificación de uno o más de los parámetros fundamentales (amplitud, frecuencia y fase) de la señal portadora.

Las técnicas básicas de modulación son:
  • Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK)
     
  • Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) 

  • Modulación por desplazamiento de fase (PSK) 

  • Modulación de amplitud en cuadratura (QAM)