1 MODEMS ¿Que es un modem? ¿Que es un modem

MODEMS
aPreparado por
Ing. Oscar Molina Loría
¿Que es un modem?
Dicho de otra forma un modem es un
dispositivo que convierte las señales
digitales del computador en señales
analógicas que pueden transmitirse a
través del canal telefónico. Existen
distintos sistemas de modular una señal
analógica para que transporte información
digital.
¿Que es un modem?
aLa palabra módem, es una palabra
compuesta y derivada de modulador
demodulador, a lo que se refiere es que
por una parte modula la señal que se va a
transmitir en el transmisor se modula y
por el otro extremo en el receptor se
demodula la señal al ser recibida.
Componentes básicos de la
transmisión.
aEl transmisor (TX): es la fuente u origen
de la señal, por lo general es el extremo
que quiere comunicarse o enviar
información a un destino.
aEl receptor (RX): es el equipo de destino
de información, es quien recibe la
información.
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Componentes básicos de la
transmisión.
Componentes básicos de la
transmisión
aEn el caso de que ambos puedan estar
transmitiendo datos simultáneamente, se
dice que operan en modo full-duplex; si
sólo puede transmitir uno de ellos, el
modo de operación se denomina halfduplex.
aEl canal: es el medio por medio del cual
se da la comunicación.
aMedios: Aire, cobre, vidrio.
aCaracterísticas de los medios: capacidad,
disponibilidad, costo, inmunidad al ruido.
Tipos de señales
aSeñales Analógicas: estas varían en
función del tiempo y no son constantes,
pues pueden variar en amplitud, en
frecuencia o su fase con respecto a una
referencia.
aSeñales digitales: estas presentan
básicamente dos estados, 0 u 1, con dos
niveles de estado.
Operación del modem
aPara convertir una señal digital en otra
analógica, el módem genera una onda
portadora y la modula en función de la
señal digital. El tipo de modulación
depende de la aplicación y de la velocidad
de transmisión del módem. Un módem de
alta velocidad, utiliza una combinación de
modulación en amplitud y de fase, en la
que la fase de la portadora se varía para
codificar la información digital.
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Representación de señales
Analógicas.
Que es el muestreo?
a Si estas señales van a ser trasmitidas en
forma digital, primero debe hacerse un
muestreo en forma periódica, para luego
convertirlas a muestras de amplitud
discreta por medio de cuantización.
aEl procedimiento de muestreo, para
convertir una señal analógica en una
digital se realiza utilizando el criterio de la
mínima velocidad de muestreo dada por el
teorema de Nyquist. Ejemplos de señales
analógicas que frecuentemente son
trasmitidas digitalmente son la voz, la
televisión, la telemetría, entre otros.
Teorema de Nyquist
Teorema de Nyquist
aExiste una relación entre la velocidad a la
cual la señal está variando y el número de
pulsos que son necesarios para
reproducirla con exactitud. La velocidad a
la que la señal varía es un valor que
depende de su máximo componente de
frecuencia o ancho de banda, B. Es
necesario al menos 2B muestras
auniformemente espaciadas por cada
segundo para reproducir con seguridad
una señal sin distorsión, entonces, fc =
2B, éste es conocido como el teorema del
muestreo de la moderna teoría de la
comunicación.
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Teorema de Nyquist
Modulación
aLa transmisión de voz esta comúnmente
limitada en una banda de 3.3 kHz. Para
hacer la transmisión de señales de voz en
forma digital, la velocidad de muestreo de
Nyquist sería 6.6 kHz. Se usa, sin
embargo, una velocidad de muestreo de 8
kHz con mayor frecuencia, de manera que
la banda de protección es de 1.4 kHz
(desde 3.3 hasta 8.0 – 3.3 = 4.7 kHz).
aUna señal modulada es la que, viajando a
través de la línea de transmisión,
transporta en forma analógica la
información que originalmente se
encontraba en forma digital. Se dice que
una señal (denominada Portadora) esta
modulada por otra (denominada
moduladora) cuando esta última controla
alguno de los parámetros de la primera.
Modulación.
Modulación
aComo se sabe, los parámetros que
definen a una onda analógica típica son:
su frecuencia, su amplitud y su fase.
Según se actúe sobre cada uno de los
parámetros se tendrá modulación en
frecuencia, amplitud o fase. La definición
anterior de modulación indica,
asencillamente que una señal modulada no
es sino una sinusoide a la que se han
modificado alguna de sus características
conforme a una señal digital dada,
llamada moduladora.
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Representación de una señal
aForma: s(t)= A*Sen(wt+φ), w=2¶f, T=1/f
aParámetros que varían, A, f, φ
Conceptos del Dominio de la
Frecuencia
Recordatorio
Las técnicas de modulación proveen un
método práctico de transmitir señales
de información.
¾La transmisión directa de señales de
información de audio (banda base)
requieren antenas físicamente enormes.
¾Una mejor opción es modular una
señal portadora de mayor frecuencia
(menor longitud de onda) para que ésta
transmita la información requerida.
Dominio de f
Razones para modular
Señales para modular
aLas señales usualmente están
compuestas de muchas frecuencias.
aLas componentes son señales
senoidales. (seno y coseno)
aSe puede demostrar (análisis de
Fourier) que cualquier señal
periódica está compuesta de muchas
otras señales
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Modulación no lineal
aEn la modulación angular, el ángulo θ(t)
de la portadora varía en función de f(t), la
señal moduladora, mientras que la
amplitud permanece constante
aComo el ángulo se compone de dos
partes, frecuencia (ωc) y fase (θ0), la
modulación angular se puede producir de
dos maneras
FM vs φM
(angular o exponencial)
Amplitud (AM-DSK)
Amplitud (AM-DSK)
aLa técnica de modulación en amplitud
utiliza variaciones de la amplitud de la
onda portadora para que haciéndolo
según la cadencia de la señal digital,
posibilite la transmisión de información.
aEn la modulación en amplitud un "1,'
binario se representa por una onda
sinusoidal de amplitud «A» dada, mientras
aque un «O» se representa por una señal
con amplitud menor que "A». Nótese que
el resto de los parámetros que definen la
onda sinusoidal (frecuencia y fase)
permanecen inalterados en el proceso de
modulación.
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Amplitud (AM-DSK)
Amplitud (AM-DSK)
La modulación en amplitud no suele
emplearse aisladamente , pues presenta
serios problemas de distorsión y potencia.
Normalmente se utiliza en conjunción con
la modulación de fase, aumentando así la
eficacia del proceso.
Frecuencia (FM-FSK)
Frecuencia (FM-FSK)
aLa técnica de modulación en frecuencia
modifica la frecuencia de la señal
portadora, según la señal digital que se
trasmite. En su forma mas intuitiva, la
frecuencia alta representara uno de los
estados binarios posibles de la señal
digital, generalmente el "1",
representándose por una señal de
frecuencia diferente el estado "O".
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Señal de FM
Índice de modulación
aSe define el índice de modulación mf como la
razón de la variación de la frecuencia sobre la
frecuencia máxima de la señal moduladora.
Mensaje
Portadora sin modular
Señal de FM
Señal de FM (mFM(t))
∆ω
ωm
Para FM de banda ancha se considera generalmente que
con un mf alto, el ancho de banda para una buena
fidelidad no supera la relación
2∆ω
Fase (PM-PSK)
aLa frecuencia de la
portadora se hace
variar en forma lineal
con la señal f(t)
[
m FM = A cos ω C t + k f ∫ f (t ) dt
mFM (t ) = A cos ⎡ωc t + k ∫ f (t )dt ⎤
⎢⎣
⎥⎦
f
ak es la constante
del
mf =
]
aEn este tipo de modulación lo que se varia
en los estados de 0 y 1, es la fase de la
señal, haciendo inversiones de X grados.
Los más comunes son inversiones de 90 y
180 grados.
f
sistema
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Señal de PM (mPM(t))
PM and FM
aEn modulación de fase, la fase de la
portadora se hace variar en forma lineal
con f(t)
m PM (t ) = A cos ⎡ω c t + k f (t ) ⎤
⎢⎣
⎥⎦
p
FM: mayor amplitud =
mayor frecuencia
akp es la constante del sistema
PM: mayor pendiente =
mayor frecuencia
Tipos de modulación
analógica
s( t
Señal
(t)c
Lineal
os
[ω
c t+
θ(t)
θ0 ]
No
Modulación de frecuencia
aDesventajas de FM
aVentajas de AM
lin
ea
l
Modulación de amplitud
)=A
AM vs. FM
`Bajo ancho de banda
`Menos compleja
aDesventajas de AM
`Ruido, ruido, ruido
`Mayor ancho de
banda
`Más compleja
aVentajas de FM
`Resistancia al ruido
Modulación de fase
Limitaciones fundamentales en comunicaciones
Ancho de banda
Ruido
La transmisión en FM
domina los circuitos de
comunicación actuales
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Modulación Integrada
aCombinación de técnicas para crear
símbolos y aumentar la cantidad de
representación de símbolos
Otros tipos de Modulación
Modulación Diferencial de Fase
(Diferential Phase Shift Keying DPSK):
Variación de PSK. Se toma el ángulo de
fase del intervalo anterior y se usa como
referencia para medir la fase de cualquier
intervalo de señal.
Otros tipos de Modulación
Otros tipos de Modulación
Modulación de Amplitud de Cuadratura
(Quadrature Amplitude Modulation QAM):
Se utiliza en los modems más rápidos. Es
una combinación de PSK y ASK, en la que
se integran las variaciones de amplitud en
referencia al momento de la fase en las
que ocurren.
Modulación Codificada de Trellis (Trellis
Coded Modulation TCM): se conoce como
Modulación de Código Enrejado. Es
una técnica de modulación de codificación
de grupo que se usa en modems de alta
velocidad. Permite que la señal portadora
se altere de varias maneras, lo que lleva a
que el modem pueda transmitir en
velocidades mayores o iguales a 9.600
bps.
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Estándar ITU-T (CCITT) y la
clase de modulación utilizada
TIPODE MODEM
V.21
V.22
V.22 bis
V.23
V.26
V.26 bis
V.26 ter
V.27
V.29
V.32
V.32 bis
V.42
V.34
V.90
VELOCIDAD MÁXMIMA
TÉCNICADE
TRANSMISIÓNDATOS (bps) MODULACIÓN
300
FSK
600/1.200
PSK
2.400
QAM
600/1.200
FSK
1.200/2.400
PSK
2.400
PSK
2.400
PSK
4.800
PSK
9.600
QAM
9.600
TCM/QAM
14.400
TCM/QAM
9.600
TCM/QAM
28.800
TCM/QAM
56.800
ND
Términos
Baudios. Numero de veces de cambio en el
voltaje de la señal por segundo en la línea
de transmisión. Los modem envían datos
como una serie de tonos a través de la
linea telefónica. Los tonos se
"encienden"(ON) o "apagan"(OFF) para
indicar un 1 o un 0 digital.
Términos
Términos
El baudio es el numero de veces que esos
tonos se ponen a ON o a OFF. Los
modem modernos pueden enviar 4 o mas
bits por baudio.
Bits por segundo (BPS). Es el número
efectivo de bits/seg que se transmiten en
una linea por segundo. Como hemos visto
un modem de 600 baudios puede
transmitir a 1200, 2400 o, incluso a 9600
BPS.
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Gracias.
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