Curso Telecom III - 2018 Codigos Linea

Curso: Telecomunicaciones III
Código del Curso : IT – 515 –M
Ing. Luis Degregori C. (Código de Línea)
1
Transmisión Digital
• Conformado básicamente por estas 02 etapas
iniciales:
1.Transmision en Banda Base digital se
efectúa mediante: Códigos de Línea
2.Modulación Pasa Banda se realiza
mediante:
M. Digital Binaria: ASK, PSK, FSK
M. Digital Multinivel: QAM, 8 PSK, 32 PSK, 64
QAM, 128 QAM ........
2
Línea Dedicada / Conmutada
En la transmisión digital se pueden tener 02 tipos de línea:
MUX
E1
E1
Ch9
15
DMUX
MUX
DMUX
Dedicada
Línea Conmutada - Ventajas
•Comunicación
•Es
con cualquier PC (o Modem)
Económica
•Se establece temporalmente una Línea exclusiva
para la comunicación
3
Fundamentos de Transmisión
Línea Conmutada
Desventajas
BW limitado en RTB (300-3400 Hz).
•Pero ahora se dispone de mayores BW.
•Demora en el establecimiento de la conexión.
• Antes la Velocidades eran pequeñas en datos,
ahora esta superado.
•
4
Línea Dedicada:
Ventajas:
• No entra en proceso de conmutación
• Presentaba mejor ancho de banda (BW)
Desventajas:
• Solo se puede comunicar entre 2 puntos
• Es costosa comparada con las líneas
conmutadas
5
Tipos de Transmisión
Es otra forma de clasificación:
TX Simplex
TX Half duplex
ó Semiduplex.
TX
RX
TX
RX
RX
TX
Ej. PC →printer
Ej. Modem
Dúplex
2 hilos
TX
RX
TX Full dúplex
2 hilos
RX
Ej. Línea
dedicada
TX
6
Modos de Transmisión.
Podemos clasificar por el modo de
Transmisión digital, existen 02 formas, en
modo SERIE o PARALELO.
Debido al costo el modo SERIE es el mas
utilizado, existiendo dentro de este modo 03
sub-clases:
•La Tx. Asíncrona,
•La Tx. Síncrona y
•La Tx. Isócrona.
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TX SERIE:
TX Asíncrona, se caracteriza por que las
señales que forman un carácter (un byte), se
transmiten precedidas por un bit de arranque
(start) y seguidas al menos de un bit de parada
(stop).
Entre 02 caracteres puede mediar cualquier
separación.
Es un tipo de transmisión adecuado para
comunicaciones simples.
8
TX SERIE:
TX Asíncrona
bit de paridad
Parada
Parada
b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8
Caracter
T bit de parada  1.5 t bit
T bit de arranque = t bit
P bit de paridad: control error
9
TX SERIE:
TX Asíncrona
10000
caracteres
115000
bits
(8+1+1+1.5) = 11.5 tb
Velocidad de transmisión: 24,000 bps
Tiempo para la transferencia de informacion:
115,000/24,00 = 4.7917 s
10
TX SERIE:
TX Asíncrona
11
TX SERIE:
TX Síncrona.
se caracteriza por que los datos que son emitidos
por el Tx. Son controlados por una CLK (Base de
tiempos).
La separación entre caracteres es siempre un
numero entero de bits.
Este tipo de Tx. Es el mas común en las
comunicaciones digitales por que tiene una
elevada eficiencia, aunque técnicamente existe
una mayor complejidad.
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TX Síncrona
Trama 256 octetos
1
1
1
251
2
0111 1110 AD
C
DATA
CRC
Sgte. trama
FLAG
FLAG: 0 1 1 1 1 1 1 0
AD: Dirección
C: Control
DATA: Nivel 3
CRC: Codificación por redundancia Cíclica
256 octetos → 251 octetos de data
13
TX Síncrona
Trama 256 Bytes
1
0111 1110
1
1
AD
C
251
DATA
2
Sgte. trama
CRC FLAG
10,000 Bytes/256 = 39.0 Tramas
39*251*8 = 78,312 bits de data
10,000 – 9,789 = (211 + 5)*8 = 1728 bits
Total de Bits = 80,040
Velocidad 24,000 BITS/SEG
Tiempo de transmisión = (80040/24000) = 3.34
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TX SERIE:
TX Isócrona
Se requiere para ciertos casos, como es el de una señal de
video y audio en tiempo real.
Aquí los retardos desiguales entre tramas, no son
aceptables para una Tx. De calidad, por esto la transmisión
síncrona termina fallando.
Para este tipo de aplicaciones no solo se requiere
sincronizar los caracteres sino el flujo total de bits.
La Transmisión Isócrona garantiza este tipo de
requerimiento.
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Códigos de Transmisión Digital
Transmisión Banda Base
Transmisión por Cable
Transmisión por codigo de línea
Nivel 2 { 0111 11100 ...
Nivel 1
Señal Eléctrica
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Características de la Línea de TX
En la transmisión de señales digitales, es
necesario:
a) Contar con modems adecuados
dependiendo del tipo de transmisión
(asincrona ó sincrona), los cuales siguen
una serie de normas de la UIT.
b) Garantizar una sincronización entre los
extremos de la comunicación, para
recuperar la señal con un mínimo de errores.
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Características de la Línea de TX
Los mensajes al viajar a traves de los medios
físicos pueden tener alguna distorsión (es
probable la existencia de errores).
Por esa razón tambien se han concebido códigos
de detección y correción de errores.
Estos modems tambien suelen realizar la
compresión de los datos.
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Características de la Línea de TX
0f1
f2
Ancho de banda
El modem convierte una señal digital en analógica y
traslada el espectro de la señal sobre la portadora f2
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Códigos de Línea
(CONVERSION DIGITAL-DIGITAL)
a) La codificación de línea, es un proceso que
consiste en convertir:
DATOS digitales
SEÑALES digitales.
a) Esta codificación convierte una secuencia
de bits en una señal digital.
20
Códigos de Línea
(CONVERSION DIGITAL-DIGITAL)
❖Luego la Codificación de línea, consiste
en adecuar los niveles lógicos
estandarizados por tecnologías como TTL
o CMOS, a una forma mas adecuada para
su transmisión por una línea telefónica.
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Códigos de Línea
(Diversas formas)
❖ Un código de línea en una:
❖ Línea de transmisión de cobre: En forma de variaciones de la
tensión o de la corriente.
❖ En una fuente de luz: En modo ON/OFF, en una comunicación
óptica vía un puerto de infrarrojos de mando a distancia.
❖ En un papel impreso: para crear un código de barras.
❖ En una unidad de disco duro: Son puntos magnetizados
❖ En una unidad de cinta: Puntos magnetizados.
❖ En un disco óptico: Pueden ser los pits.
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Códigos de Línea
Señal digital
ENLACE
Datos
digitales
Codificador
0101…10
Decodificador
0101…10
Datos
digitales
Los datos, que representan un texto, números, audio o video, se almacenan en la
memoria o el HDD de una PC como una secuencia de bits.
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Característica de los Códigos
de Línea
Idealmente deberian caracterizarse por:
1. Una buena Densidad Espectral de Potencia
2. Detectar y/o corregir Errores
3. Buena Sincronización de Relojes
4. Componente Continua Nula (DC= 0)
También es importante el numero de niveles de la señal.
Además que permitan para la transmisión un Ancho de Banda lo mas
pequeño posible
24
Tipos principales de los Códigos
de Línea
¡Se pueden dividir en 04 grandes categorías!
UNIPOLAR
Códigos
de Línea
BIPOLAR
MULTINIVEL
MULTITRANSMISION
NRZ, RZ
NRZ, RZ y
Bifásica. ( * )
AMI
2B/1Q, 8B/6T y
4D - PAM5
MLT-3
( * ): Manchester y Manchester diferencial.
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Ejemplos de Códigos
Código NRZ (sin retorno a cero)
•Se denomina NRZ por que la señal no retorna
a cero a mitad del bit.
•Utilizado para cortas distancias
• Usado en equipos digitales (internamente)
1. X
2. X
3. X
4. X
26
Ejemplos de Códigos
Código NRZ (sin retorno a cero)
•En este método de codificación , cada
valor lógico “0” y “1” toman un valor
distinto de tensión.
DATOS
0
0
1
1
0
1
0
0
SEÑAL
27
Ejemplos de Códigos:
Código NRZ - Polar
En los esquemas polares los voltajes se
encuentran
a ambos lados del eje del tiempo.
Se pueden tener 02 tipos de codificación NRZ
polar.
El NRZ – L: donde el nivel del voltaje determina el
valor del bit.
El NRZ – I: donde la inversión o falta de inversión
determina el valor del bit.
28
Ejemplos de Códigos:
Código NRZ – Bipolar (NRZ – L)
1. X
2. X
3. X
4. 
TIENE BAJA COMPONENTE DC
29
Ejemplos de Códigos:
Código NRZ – Bipolar. (NRZ – L)
•En este método de codificación , cada valor
lógico “0” y “1” toman un valor y signo distinto
de tensión.
DATOS
Señal del Código
30
Ejemplos de Códigos:
Código NRZ – I, Bipolar. (NRZ – Invertido)
En este método de codificación: Sin Inversión, el
siguiente bit es cero. Con inversión, el siguiente bit
es uno.
DATOS
SEÑAL
Sin Inversión, el siguiente bit es cero. Con inversión, el siguiente bit es uno.
31
Ejemplos de Códigos:
•El principal problema de los códigos NRZ es
el de la sincronización.
•El receptor no sabe cuando ha terminado un
bit o cuando a comenzado el siguiente.
•Una solución es la codificación con
retorno a cero (RZ).
32
Ejemplos de Códigos:
Código RZ – Unipolar.
En este método de codificación, cuando el bit
(dato) sea un “1” lógico, la primera mitad del
periodo de la señal tiene una tensión,
estando sin ella el resto de los casos.
33
Ejemplos de Códigos
Código RZ - Unipolar
V
1. X
2. X
3.  (111...)
X(000...)
4. X
+
-
128000 baudios
64000 bps
10 00 10 10 10
1
0
1
1
1
t
34
Ejemplos de Códigos
Código RZ - Unipolar
Señal
Datos
35
Ejemplos de Códigos
Código RZ - Bipolar
1. X
2. X
3. 
4. 
V
+
1
0
1
1
1
-
t
El voltaje positivo se da cuando se tiene un “1”.
El voltaje negativo se da cuando se tiene un “0”.
La señal cambia a cero en cada mitad del bit.
36
Ejemplos de Códigos
Código AMI (Alternate Mark Inversion)
• Empleado en RDSI
•Es una forma de codificación bipolar.
•Aquí un voltaje nulo representa un “cero” binario.
•Los “unos” binarios se representan alternando
voltajes positivos y negativos.
37
Ejemplos de Códigos
Código AMI (Alternate Mark Inversion)
• Empleado en RDSI
1. 
2. 
3.  Casi siempre
4. 
38
Código AMI
(Alternate Mark Inversion)
Finalmente el CODIGO AMI, se consolido como un código bipolar con retorno a cero
39
Código AMI
(Alternate Mark Inversion)
En realidad es un tipo de código tipo
RZ – BIPOLAR, con la propiedad que
facilita la detección de errores, por
que un error en cualquiera de los bit
produce una violación bipolar (cuando
se recepcionan 2 ó mas ceros o unos
consecutivos).
40
AMI - RZ
V
+
-
1
0
1
1
0
1
t

tb
64000
f
1/ 
Ancho de Banda
41
AMI - RZ
Tb

2
1seg
tb
1 2
 Tb
64000. bits
1bit
1 .
tb
seg
64000
1
1
.
64000
tb
seg
1 2 .
2 64000 128000. Hz
 tb
42
AMI - RZ
1
0
1
Filtro
43
CODIGO HDB-3
Es una variación del AMI.
Producen señales con polaridad alterna,
cuando el bit es un “1” lógico.
Estas señales tienen un duty cycle del 50%.
En el HDB3 se reemplazan grupos de 4
ceros, por 1 o 2 señales.
44
CODIGO HDB-3
En el HDB3 se viola el criterio de
alternancia.
Esta violación permite reducir la
componente continua y detectar errores.
Este código permite un mejor sincronismo.
45
CODIGO HDB-3
En este caso, el cuarto cero se sustituye por un estado de
señal no permitido en el código.
En las violaciones siguientes, para minimizar la componente
DC:
“Si la última violación fue positiva, la siguiente debe ser
negativa y viceversa”.
Esta condición se determina dependiendo si el número de
pulsos desde la última violación es par o impar y dependiendo
de la polaridad del último pulso anterior a la aparición de los
cuatro ceros.
46
CODIGO HDB-3
•Esta condición se determina dependiendo si el número de
pulsos “1” desde la última violación es par o impar y
dependiendo de la polaridad del último pulso anterior a la
aparición de los cuatro ceros.
•HDB3 ("High Density Bipolar-3 Zeros"):
Número de 1´s desde la última
sustitución
PAR
IMPAR
Pulso anterior positivo
-B00-V
000+V
Pulso anterior negativo
+B00+V
000-V
47
CODIGO HDB-3
H D B -3
# de 0’s consecutivos
Bipolar
Density
High
1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
B 0 0 V-
Códigos utilizados
0 0 0 V+
0 0 0 VB 0 0 V+
B 0 0 V-
0 0 0 V+
HDB3 sustituye 4 ceros consecutivos con 000V ó B00V, dependiendo
Del numero de pulsos distinto de cero después de la ultima sustitución.
48
HDB-3
• “1” → Siguen la regla de alternancia (AMIRZ)
• “V”→ Son alternados V+ ... V- ... V+
( Viene de la secuencia anterior)
0... 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
V
B 0 0 -V B 0 0 V+ 1 0 0 0
49
Manchester
Aqui, los valores lógicos no se representan como
niveles de la señal, sino como transiciones en la
mitad de la celda del bit. Un flanco de bajada
representa un cero y un flanco de subida representa
un uno.
Señal
Las Ethernet LANs (Redes de área local Ethernet), como la 10Base-T, usaban el
código Manchester para la transmisión. Aquí dos niveles representan un bit.
50
Manchester
• 10Base-T: continuac.---• Una transición bajo → alto a la mitad del bit representa un
`1'.
• Una transición alto → bajo a la mitad del bit representa un
`0'.
• No existe componente continua (DC).
• Utiliza V+ y V -.
• A consecuencia de las transiciones para cada bit , el
requerimiento del ancho de banda para esta codificación: Es
el doble comparado con las comunicaciones asíncronas, y el
espectro de la señal es mayor.
51
Manchester Diferencial
Un bit '1' se indica haciendo en la primera mitad de la señal sea
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.
52
Miller o Codificación Por Retardo
Aquí el criterio es:
“1”→ retiene la polaridad medio periodo de bit
“0”→ retiene la polaridad 1 periodo de bit
Si el siguiente bit es “0” habrá una transición al final del bit.
53
Código 2B - 1Q
En este Código Multinivel su nomenclatura seria:
2 BINARIO y 1 CUATERNARIO.
B significa el dato, en este caso es binario.
Q indica que se tienen 4 niveles.
Los esquemas multinivel se han desarrollado con la
finalidad de aumentar la velocidad de datos y
minimizar el ancho de banda requerido.
54
Código 2B - 1Q
Se busca incrementar el numero de bits por baudio,
codificando:
Un patrón de “m” elementos de DATOS en
un patrón de “n” elementos de SEÑAL.
Solamente existen 02 tipos elementos de datos (0 y 1), lo que
significa que un GRUPO de “m” elementos de datos pueden
producir un combinación de 2m PATRONES de DATOS.
Si tenemos “L” niveles diferentes, entonces podemos obtener Ln
combinaciones de patrones de señal.
55
Código 2B - 1Q
Usando el código 2B – 1Q, se logran enviar datos a
una velocidad dos veces mas rápido que el código
NRZ – L.
Este código 2B1Q se utiliza en la tecnología DSL y
antes se empleaba en el RDSI.
56
Código 2B - 1Q
Dbits
3 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1
2B/1Q
PC portátil
1
-1
-3

Niveles (Código Gray):
“3” = + 450 mV, “1” = + 150 mV
“-3” = - 450 mV, “-1” = - 150 mV

1

1

2. tb
1. 1
2 tb
1.
64000 32000Hz
2
57
Código 4B - 3T
En este código su nomenclatura seria:
4 BINARIO y 3 TERCIARIO.
Es un sistema de Código Multinivel.
B significa el dato, en este caso es binario.
T indica que se tienen 3 pulsos:
•
Positivo, Cero y Negativo.
58
Código 4B - 3T
4 bits
0 0 0 0
4 tb
+
3
4B - 3T
64000 bps
0
+
+

0
+
+ 0 –
4tb 3. 
1
4 . Tb
1
3. 
48000 baudios
1 3.
64000. Hz 48000. Hz
 4
1 3. 1
 4 tb
59
Código 4B - 3T
16
27
2 x 2 x 2 x 2
b1 b1 b1 b1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
1
1
3 x 3 x 3
T1 T1 T1
+
0
0
+
0
+
0
+
+
0
16 +
-
1
11
(27)
No se usan 03 pulsos nulos.
60
Código 8B – 6T
Símbolos ternarios: 03 niveles +, - , 0
08 bits son codificados en 6 símbolos ternarios.
06 symb. Ternarios= 36 = 729 combinaciones
posibles (solo usamos 256 combinac. para Dx).
En 100 base T4, se usan 3 pares (2 symb/par)
Ratio Baud= +(100 Mbps ÷08 bits)*(6 bauds/3).
= 25 Mbaud por par.
61
CODIGO 4B/5B
• El 100-Base-Tx usa el código 4B/5B, mediante 16
conjuntos de 4 bits – “nibble”, (subconjuntos de 16
codigos de 32 posibles) transmitiendo codificado
como símbolos de 5 bits.
• Esto aumenta la velocidad en 5/4 (de 100 pasamos
a 125 Mbps).
• Los otros 16 códigos 5B se emplea para control,
ejm: IDLE.
62
CODIGO MLT-3
• Es un código y un modelo de señalización.
• Consiste en una técnica multinivel de tres niveles denominada
MLT-3.
• El código MLT-3 alterna en forma cíclica 3 niveles de tensión.
• Cada bit se codifica de esta forma:
• El "1" lógico cambia el nivel de tensión del bit anterior al nivel
de tensión del bit siguiente.
• El “0" lógico mantiene el nivel de tensión del bit anterior.
• La figura ilustra algunos ejemplos de estos códigos.
63
CODIGO MLT-3
• Este esquema muestra como el código MLT-3 alterna los “1” en
forma cíclica 03 niveles de tensión.
0
+V
-V
0
64
CODIGO MLT-3
• El código MLT-3 alterna en forma cíclica 3 niveles de
tensión.
• Cada bit se codifica de esta forma:
• El "1" lógico cambia el nivel de tension del bit anterior al
nivel de tensión del bit siguiente.
• El “0" lógico mantiene el nivel de tensión del bit anterior.
65
CODIGOS EN ETHERNET
66
Otros códigos: El código QR
• QR por sus iniciales : Quick Response
• Es una matriz o un código de barras en 02
dimensiones.
• Es un sistema de código de barras mas avanzado.
• Muy facil de leer y acceder
• Elimina la memorizacion de URLs
Que es un QR Code
“Quick Response”
Capacidad de datos del codigo QR:
Codigo Numerico = 7,089 caracteres max
Codigo Alphanumerico = 4,296 caracteres max
Usos del codigo QR
1. Anuncios
2. Visitas guiadas
3. Tarjetas Creativas
4. Embalaje y organización de los productos y el envío
5. Usos en la educación
INNOVACIONES EN CODIGOS
1. Memoria Holográfica
2. Memoria molecular
3. Memoria en el spin.