Tabla de Contenido: Tecnología de las Comunicaciones

Tecnología de las
comunicaciones
Tabla de contenido
Fundamentos de la teoría de la información .............................................................. 5
¿Qué es la teoría de la información? ................................................................................. 5
¿Qué es la información? .................................................................................................... 5
Códigos ........................................................................................................................ 5
Concepto de información ................................................................................................... 5
Ejemplo ............................................................................................................................................ 5
Análisis de cada caso ...................................................................................................................... 5
Formula ............................................................................................................................................ 6
Entropía e Incertidumbre/Desorden.................................................................................. 6
Incertidumbre .................................................................................................................................. 6
Relación entropía e incertidumbre ................................................................................................. 6
Modelo simplificado de comunicaciones........................................................................... 7
Hardware de Red ......................................................................................................... 8
Personal Area Network ...................................................................................................... 8
Local Area Networks .......................................................................................................... 8
Token Ring ....................................................................................................................................... 8
Ventajas y Desventajas ................................................................................................................... 9
Ejemplo: ......................................................................................................................................... 10
Metropolitan Area Networks ............................................................................................ 10
Tecnologías utilizadas en redes MAN .......................................................................................... 10
Ejemplo .......................................................................................................................................... 11
Ventajas de redes MAN ................................................................................................................. 11
Wide Area Networks ......................................................................................................... 11
¿Cómo funciona esta red? ............................................................................................................ 12
Comunicación exitosa............................................................................................... 12
Modelos de referencia .............................................................................................. 13
Modelo OSI....................................................................................................................... 13
Modelo TCP/IP ................................................................................................................. 14
Capa Física – Unidad 2............................................................................................. 15
Componentes básicos de un sistema de comunicación.......................................... 15
Señales ..................................................................................................................... 16
Señales Analógicas .......................................................................................................... 16
Señales digitales .............................................................................................................. 16
Diferencia entre estos tipos de señales .......................................................................... 17
Señales discretas ..................................................................................................... 18
Dominio y rango continuo ................................................................................................ 18
Dominio continuo – Rango Discreto ................................................................................ 19
Dominio Discreto – Rango continuo ................................................................................ 19
Dominio y rango discreto ................................................................................................. 20
Onda Sinusoidal........................................................................................................ 20
Muestreo señal analógica: ............................................................................................................ 21
Características de la onda sinusoidal .............................................................................. 21
Unidades de equivalencias para los Hertz y Segundos .............................................................. 22
Equipos de medición ....................................................................................................... 22
¿Qué es el espectro?..................................................................................................................... 22
Onda cuadrada ................................................................................................................ 23
¿Qué es armónica? ....................................................................................................................... 23
Resumen: ......................................................................................................................... 24
Ancho de banda ........................................................................................................ 26
Ejemplo: ......................................................................................................................................... 26
Resumen: ......................................................................................................................... 27
Explicación de ancho de banda analizando una señal de datos ............................................... 27
Primera explicación: ................................................................................................................ 27
Segunda explicación ................................................................................................................ 28
Tercera explicación .................................................................................................................. 29
Señal transmitida y Señal recibida .................................................................................. 29
Clase 3 Teoremas Fundamentales........................................................................... 30
Ruido ......................................................................................................................... 30
Tipos de ruidos en comunicaciones ................................................................................ 30
Ruido Térmico ................................................................................................................................ 30
Ejemplo ..................................................................................................................................... 30
Ruido de intermodulación ............................................................................................................. 31
Diafonía .......................................................................................................................................... 31
Ejemplo ..................................................................................................................................... 31
Ruido Impulsivo ............................................................................................................................. 32
Ejemplo: .................................................................................................................................... 32
Problemas con la transmisión de datos ................................................................... 33
La atenuación .................................................................................................................. 33
Ejemplo .......................................................................................................................................... 33
Distorsión por atenuación................................................................................................ 34
Efectos de la distorsión por atenuación .......................................................................... 35
Teoremas básicos ..................................................................................................... 35
Fourier .............................................................................................................................. 35
Ondas cuadradas .......................................................................................................................... 35
Filtro ............................................................................................................................................... 36
Nyquist ............................................................................................................................. 37
Shannon........................................................................................................................... 38
Ejemplo .......................................................................................................................................... 38
Medios Transmisión – Medios Guiados - Clase 04 .................................................. 39
Medios Guiados ............................................................................................................... 39
Cable par trenzado (UTP y STP) .................................................................................................... 39
Cable UTP ................................................................................................................................. 39
Ventajas .............................................................................................................................. 40
Cable STP ................................................................................................................................. 40
Características del par trenzado ............................................................................................. 40
Cable Coaxial ................................................................................................................................. 40
Descripción física ..................................................................................................................... 40
Características ......................................................................................................................... 41
Actualidad ................................................................................................................................ 42
Fibra óptica .................................................................................................................................... 42
Diferencias con otros medios de transmisión ....................................................................... 43
Conclusión: ............................................................................................................................... 43
Medios no guiados Clase 05 .................................................................................... 43
¿Qué son los medios no guiados? ................................................................................... 43
Tipos de transmisiones no guiadas ................................................................................. 44
Direccional ..................................................................................................................................... 44
Omnidireccionales ......................................................................................................................... 44
Tipos de medios no guiados ............................................................................................ 45
Ondas de Radio ............................................................................................................................. 45
Propiedades de las ondas de radio ........................................................................................ 46
Reflexión: ............................................................................................................................ 46
Refracción ........................................................................................................................... 47
Difracción ............................................................................................................................ 47
Transmisión de radio ............................................................................................................... 48
Ondas superficiales:........................................................................................................... 48
Rebote en Ionosfera ........................................................................................................... 48
Satélite de comunicaciones .................................................................................................... 49
Satélites geoestacionarios ................................................................................................ 49
Satélite MEO (Órbita Media) .............................................................................................. 49
Satélite LEO (Órbita Baja) .................................................................................................. 49
Punto a punto........................................................................................................................... 50
Broadcast ................................................................................................................................. 50
Iridium ...................................................................................................................................... 51
Antena Parabólica Reflexiva ......................................................................................................... 51
Modulación Clase 06 ................................................................................................ 53
¿Qué es la modulación? .................................................................................................. 53
Conclusión: .................................................................................................................................... 53
Explicación de modulación power point (OPCIONAL)....................................................... 54
Principio de modulación .................................................................................................. 55
Técnicas de modulación básica ....................................................................................... 55
ASK (Modulación de desplazamiento de amplitud) .................................................................... 56
¿Cómo se consigue esto? ............................................................................................................. 57
Fundamentos de la teoría de la información
¿Qué es la teoría de la información?
La teoría de la información son leyes que estudian los fenómenos
relacionados con la transmisión de la información.
¿Qué es la información?
La información es una representación de datos que tiene algún
significado para el receptor y que puede ser utilizada para tomar
decisiones, resolver problemas o adquirir conocimientos.
Códigos
Se aclarará las terminologías a usar:
Concepto de información
La cantidad de información que una afirmación proporciona está
relacionada con la probabilidad de que ocurra el evento que describe.
La información es más valiosa cuando el evento es menos probable, ya
que proporciona una mayor cantidad de conocimiento sobre ese evento.
Ejemplo
Sí el lunes 18 alguien dice: “Mañana es martes 19” esto da muy poca
información, ya que todos sabemos que el día siguiente al lunes será
martes; Pero, si alguien dice: “Mañana lloverá mucho” da más
información y esto se debe porque es menos probable que ocurra una
lluvia fuerte que simplemente sea martes.
Análisis de cada caso
a. Se dijo que mañana será martes 19 Teniendo en cuenta que hoy
es lunes 18, la probabilidad de que esto sea cierto es 1, esto
quiere decir que la cantidad de información proporcionada es baja.
b. Sí alguien dice “Mañana lloverá mucho” y suponemos que nos
encontramos en una región donde hay dos lluvias fuertes al mes,
la probabilidad de que se cumpla lo dicho será de
2
, esto quiere
30
decir que proporciona más información que el ejemplo anterior.
Formula
La información que brinda un evento parece ser mayor cuando la
probabilidad de que ocurra es menor.
Esto lo podemos medir en bits utilizando la formula:
𝟏
𝒍 = 𝐥𝐨𝐠 𝟐 ( )
𝑷𝒂
l es la información en medida
en bits
Pa es la probabilidad de
ocurrencia del evento
Entropía e Incertidumbre/Desorden
La entropía es una medida de la cantidad de incertidumbre en una
fuente de información.
Se define matemáticamente de la siguiente manera:
𝑛
𝐻(𝑥) = − ∑ 𝑃(𝑥𝑖 ) ∗ log 𝑃(𝑥𝑖 )
𝑖=1
𝐻(𝑥) es la entropía de la fuente
de información X.
𝑃(𝑥) probabilidad de que la
fuente de información X produzca
valor x.
Incertidumbre
La incertidumbre se refiere a la falta de certeza o seguridad sobre algún
evento o resultado en particular.
En la teoría de la información, la entropía y la incertidumbre se
encuentran estrechamente relacionadas, esto se debe porque la
entropía mide la cantidad de incertidumbre en una fuente de
información.
Relación entropía e incertidumbre
Estas se encuentran estrechamente relacionadas porque cuanto mayor
sea la entropía de una fuente de información, mayor será la
incertidumbre asociada con ella.
Por lo tanto, Si una fuente de información tiene alta entropía, entonces
será difícil predecir con precisión que resultado producirá.
Modelo simplificado de comunicaciones
Elemento
Fuente
Transmisor
Canal
Receptor
Destino
Componentes de
ejemplo
Descripción
Es la fuente de la
información que se
desea transmitir, en
Computadoras/teléfonos este caso son las
computadoras
y
teléfonos
que
generan los datos.
Es el dispositivo
encargado
de
adaptar los datos
Modem
generados por la
fuente al canal de
comunicaciones, en
este caso el modem.
Es el medio a través
del
cual
se
transmiten los datos,
Antenas/Cables
en este caso se
utilizan antenas o
cables y una red de
interconexión.
Es el dispositivo
encargado de recibir
la señal de la red y
Modem
adaptarla al destino,
en este caso también
es un modem.
Es el destinatario
Server
final
de
la
información
transmitida, en este
caso el servidor y el
usuario final.
Hardware de Red
Personal Area Network
Son redes de área personal se utilizan para conectar dispositivos
personales cercanos entre sí.
Son redes de corto alcance y se utilizan para conectar dispositivos
móviles, computadoras portátiles o televisores.
Ejemplo:
• Bluetooth
Local Area Networks
Las redes de área local son un tipo de red que cubren zona geográfica
relativamente pequeña, como una oficina, o un hogar.
En una red LAN, los dispositivos se conectan mediante un cable Ethernet
o una red inalámbrica Wi-Fi.
Son comúnmente utilizadas:
•
Entornos de negocios y hogares.
• Compartir recursos y dispositivos como impresoras, archivos y
acceso a internet.
Token Ring
Esta es una tecnología de red de área local (LAN) que fue desarrollada
por IBM en el 1980. Esta red utiliza un anillo lógico para transmitir datos
de un dispositivo a otro.
¿Cómo se transfieren los
datos?
En esta red, los datos se transmiten
siguiendo un orden establecido.
Para enviar información, cada
dispositivo necesita tener un
número único que actúa como una
especie de permiso para transmitir.
Los datos se mueven en círculo,
siguiendo el camino del anillo,
hasta que llegan a la computadora
Ventajas y Desventajas
a la que se desea enviar la
• Ventajas de LAN
información.
o Mayor velocidad de transferencia
de datos
o Menos costo de implementación en comparación con redes
de área amplias (WAN)
o Los recursos y datos se comparten de forma eficiente.
• Desventajas de LAN
o Se limita a un único lugar (No se puede compartir recursos
a otra computadora que no esté conectada a la red).
o Mayor riesgo de seguridad y privacidad de datos.
• Ventajas de Token Ring
o Mayor velocidad de transmisión de datos en comparación
con Ethernet en distancias cortas.
o Mejor rendimiento en redes con mucho tráfico.
• Desventajas de Token Ring
o Implementarlo en tu trabajo u hogar es costoso.
o No son utilizados en la actualidad.
o Velocidad de transferencia de datos en distancias larga muy
inferiores a Ethernet.
Ejemplo:
Un ejemplo de una red de área local puede ser un Wi-Fi en una oficina
donde todos los empleados están conectados a la misma red vía
ethernet y pueden compartir dispositivos (Impresoras) y recursos en la
misma red.
Metropolitan Area Networks
Estos tipos de redes son redes de área amplia que llegan a cubrir un área
geográfica más grande que una LAN, pero más pequeñas que una WAN.
Las redes de este tipo son utilizadas generalmente para conectar
múltiples sitios dentro de una ciudad.
Tecnologías utilizadas en redes MAN
Estas redes utilizan tecnologías similares a las redes LAN y WAN. Sin
embargo, como cubren un área geográfica más grande, suelen utilizar
tecnologías de transmisión de datos de alta velocidad como:
• Cable de fibra óptica.
• Radios de microondas (Antenas).
Ejemplo
Tenemos un barrio donde hay 12 casas distribuidas en 3 cuadras, con 4
casas en cada cuadra. La red MAN está diseñada para proporcionar
conectividad a cada hogar y esto lo logra con una antena instalada en un
punto elevado del barrio para recibir y enviar señales de internet, a través
de un cable de fibra óptica los hogares recibirán conexión de internet.
¿Cómo se transfieren los
datos?
En una red MAN, cuando un usuario
necesita acceder a Internet, los
datos se envían desde su dispositivo
al router a través del cable de cobre
de la red. Luego, los datos son
transmitidos a través de una
conexión de fibra óptica hasta el
servidor central de la red. Desde allí,
la información solicitada por el
usuario es enviada a la antena de la
Ventajas de redes MAN
red MAN, que la transmite de vuelta
• Mayor velocidad de transmisión de datos
a través
en comparación
del cable hasta
conla casa del
usuario.
WAN.
• Mayor capacidad de transmisión de datos en comparación con las
redes LAN.
• Permite la conexión de múltiples sitios dentro de una ciudad y
permite compartir recursos y comunicarse de manera eficiente
entre múltiples sitios.
Wide Area Networks
Estos tipos de redes abarcan una gran área geográfica, como un país, un
continente o incluso todo el mundo.
Estas redes permiten conectar redes locales (LANs) separadas
geográficamente y permitir la comunicación entre ellas, suelen utilizar
circuitos dedicados, tecnología de conmutación de paquetes para
transferir datos de un lugar a otro.
un ejemplo de esto es Hamachi que utiliza esta tecnología para conectar
dispositivos en diferentes ubicaciones y permitir la comunicación a
través de una red virtual como si fuera una red local.
nodo
s
A
B
¿Cómo se transfieren los
datos?
C
D
Para que una computadora en la
red LAN A pueda enviar
información a una computadora
en la red LAN C, los datos deben
pasar a través de varios nodos o
enrutadores antes de llegar a su
destino en la red LAN C.
¿Cómo funciona esta red?
Estas redes no conectan ordenadores individuales como las redes LAN,
sino redes enteras como LAN o MAN.
Sí una empresa tiene varias sedes en diferentes ciudades o países y
cada sede tiene su propia red LAN. La empresa puede conectar estas
redes LAN utilizando una red WAN para que los empleados de cada sede
se puedan comunicar y compartir recursos entre sí.
Comunicación exitosa
Para tener una comunicación exitosa se necesita hablar el mismo
idioma:
• Protocolos:
o Sintaxis
o Semántica
o Temporización
Es saber transmitir una información, una idea o un mensaje sin provocar
dudas o confusiones en los receptores.
Modelos de referencia
En este ejemplo, tenemos dos
filósofos que hablan idiomas
diferentes
y
no
pueden
comunicarse directamente. Para
solucionar esto, el filósofo indio
contrata a un traductor para que
pueda enviar su mensaje al filósofo
chino. El emisor envía su mensaje
en su propio idioma al traductor,
quien lo traduce al idioma del
receptor y lo envía a través de un
intermediario, en este caso, las
secretarias. La secretaria del
filósofo indio envía el mensaje
traducido al receptor, quien luego
lo recibe a través de su propia
secretaria y lo interpreta en su
idioma. De esta manera, ambos
filósofos pueden comunicarse con
éxito gracias al uso de un traductor
y de intermediarios.
Modelo OSI
Este modelo es utilizado para estandarizar y entender como funcionan
las redes de computadoras, aunque no se utilice tanto como el modelo
TCP/IP.
Capa OSI
Función
Permite a los usuarios interactuar con la red y los
servicios que ofrecen
Se encarga de la representación de los datos en
Presentación
diferentes formatos.
Establece, administra y termina conexiones entre
Sesión
aplicaciones
Asegura que los datos sean entregados de manera
Transporte
confiable y sin errores.
Se encarga de enrutar los datos a través de diferentes
Red
redes.
Verifica que los datos sean entregados sin errores al
Enlace de
receptor.
Datos
Aplicación
Física
Transmite los datos a través del medio físico.
Una representación en imagen es la siguiente:
Modelo TCP/IP
Utilizado ampliamente para la transmisión de datos en redes de
computadora y en internet
Capa
TCP/IP
Aplicación
Transporte
Internet
Acceso a la
red
Función
Se encuentran las aplicaciones de red, como
navegadores web, clientes de correo electrónico, entre
otros.
Se encarga de asegurar la entrega de los datos y de
establecer una conexión confiable entre los
dispositivos de la red.
Se encarga de enrutar los datos a través de la red y de
asegurarse de que los paquetes de datos lleguen a su
destino, el protocolo de internet más común es (IP)
Se encarga de la transmisión de los datos a través del
medio físico de la red, ya sea cables, satélites, señales
inalámbricas entre otros.
Capa Física – Unidad 2
En el modelo OSI, la capa física es la capa más baja. Esta capa es la
responsable de las características físicas de la red, como:
• Conexión física entre dispositivos.
• Medio de transmisión utilizado
o Cableado
o Inalámbrico, etc.
• La velocidad de transmisión
• Y otros aspectos que estén relacionado con la comunicación de
datos.
Componentes
comunicación
básicos
de
un
sistema
de
En un sistema de comunicación cualquier sistema donde la información
se transmite desde un lugar físico llamado “A” a otro lugar físico llamado
“B”
Por ejemplo, una persona hablando con otra:
Donde tendremos:
• Transmisor (en el sitio A): fuente de información con la tecnología
necesaria para enviar esta sobre el canal de comunicaciones.
• Canal: este es el medio por donde la información viaja desde punto
A al punto B.
• Receptor: (en el sitio B): es el que recibe la información que fue
transportada por el canal.
Señales
Señales Analógicas
Las señales de este tipo pueden tomar cualquier valor continuo dentro
de un rango determinado, por ejemplo:
• la temperatura
• nivel de señal telefónica,
La señal telefónica permanecerá analógica hasta llegar al
receptor.
• nivel de agua de un vaso
• etc.
Representación Gráfica
Estas señales se representan
mediante ondas continuas que
varían en amplitud y frecuencia
Eje x: representa tiempo
Eje y: representa
(volts) de señal
amplitud
La amplitud puede ser medida en distintas unidades como:
Nombre de unidad amplitud
Voltio
Decibelio
Amperio
Watt
Unidad matemática
V
dB
A
W
Señales digitales
Estas señales se representan mediante una secuencia de valores
discretos y solo puede tomar dos valores posibles, los cuales son “cero”
y “uno”.
Esto se debe a que, en los circuitos digitales, la información se
representa en bits (dígitos binarios).
Las señales digitales son muy utilizadas en la mayoría de las
comunicaciones modernas, como:
• Telefonía celular.
• Transmisión de televisión
• Y conexión a internet.
La información se transmite a través de señales digitales las cuales se
codifican y decodifican mediante algunas técnicas.
Representación Gráfica
Las señales digitales se representan
mediante una secuencia de bits, que
pueden tomar valores de 0 o 1. Estos
valores se representan a través de
pulsos eléctricos, donde el valor "0" se
corresponde con un pulso de voltaje bajo
y el valor "1" con un pulso de voltaje alto.
Eje x: representa el tiempo
Eje y: nivel de voltaje(volts) de la señal en
un momento dado
Diferencia entre estos tipos de señales
Características
Representación
Valores que toma
Tipo de onda
Ejemplo
Señales Analógicas
Señales Digitales
Secuencia de valores
Onda continua
discretos
Valores continuos
Solo toma dos valores
dentro de un rango
(0) y (1)
Ondas sinusoidales
Ondas cuadradas
Señales de telefonía
Señales de radio,
celular, televisión
televisión, audio y voz digital, audio digital,
computadoras
Señales discretas
Las señales discretas se representan mediante un conjunto numerable
de valores en la variable independiente, lo que significa que sólo toman
valores específicos y no continuos. Estas señales pueden ser descritas
matemáticamente como secuencias numéricas.
Esto es un ejemplo que no
tiene nada que ver con
tecnología
de
las
comunicaciones,
pero
muestra como toma solo
algunos
valores
específicos del eje X e Y
Para clasificar las señales de forma más detallada
• Dominio (Eje X)
• Rango (Eje vertical)
Dominio y rango continuo
Estas se caracterizan por tener un rango de valores continuos en el
dominio y rango, esto quiere decir que el Eje X y el Eje Y toman cualquier
valor dentro de los límites permitidos.
Dentro de esta clasificación
podemos tomar como ejemplo:
• La variación de la voz
humana
en
una
conversación
• La
variación
de
temperatura.
Dominio continuo – Rango Discreto
Esta se caracteriza por tener un rango de valores discreto en el eje
vertical y una variable independiente continua en el eje horizontal.
El eje horizontal puede tomar cualquier valor dentro de los límites
permitidos, pero el eje vertical (Rango) solo puede tomar algunos valores
específicos.
Dentro de esta clasificación
podemos tomar como ejemplo:
• La
variación
de
habitantes
de
una
ciudad (solo valores
positivos)
• El piso en el que se
encuentra un ascenso
en un momento dado.
Dominio Discreto – Rango continuo
Dominio y rango discreto
Onda Sinusoidal
La onda sinusoidal se utiliza en tecnología de la comunicaciones para
transportar información a través de un medio de transmisión, como un
cable o una señal de radio.
Esta onda se forma a través de la función matemática “Seno”.
Cuando el ángulo de rotación alcanza los 360 grados, hemos
completado medio ciclo de la onda sinusoidal. Luego, la función continúa
siguiendo el mismo patrón para completar un ciclo completo de esta
onda.
Muestreo señal analógica:
Estos son algunas muestras que nos interesan de la onda sinusoidal
Características de la onda sinusoidal
• Frecuencia (f): Razón a la que la señal se repite, indica el nro de
periodos o ciclos por seg. (Hz)
• Periodo (T): Cantidad de tiempo en segundos que una señal
necesita para completar un ciclo (T).
• Fase (𝝓): Nos indica cuanto ha avanzado o retrasado la señal en
comparación con su posición inicial, que se toma como referencia
o Posición relativa de la señal dentro de un periodo de esta.
o Posición relativa de la señal respecto del instante de tiempo
0.
o Se mide en grados o radianes.
Amplitud (A)
Valor máximo de
la señal.
Se representa en
Volts.
Unidades de equivalencias para los Hertz y Segundos
Equipos de medición
Osciloscopio
Analizador de Espectro
Podemos ver una señal en función Podemos ver una señal en
del tiempo, esto quiere decir que función de la frecuencia, esto
podemos ver: La forma de onda.
quiere decir que podemos ver: El
espectro de frecuencias.
¿Qué es el espectro?
El Espectro es la distribución de amplitudes para cada frecuencia en un
fenómeno ondulatorio, por ejemplo, en una señal de audio hay muchas
frecuencias diferentes que componen la señal y cada una de ella tiene
una cantidad asociada de sonido.
El espectro nos muestra las diferentes frecuencias que componen la
señal y cuánta energía hay en cada una de ellas.
Se puede medir el espectro de una señal con un analizador de espectro.
El analizador de espectro nos permite analizar una señal de entrada en
términos de su contenido espectral. Funciona como una serie de filtros
que permite que solo pasen solo ciertas frecuencias y el resto se
eliminen.
Al analizar una señal de audio
se pueden ver las diferentes
frecuencias y amplitudes
representadas mediante barras.
Onda cuadrada
Este tipo de onda es importante para las comunicaciones de datos y
tiene un espectro formado por infinitas ondas sinusoidales que
corresponden a armónicas impares de la frecuencia fundamental
¿Qué es armónica?
Son componentes sinusoidales que forman parte del espectro de una
onda periódica, en una onda cuadrada, las armónicas son múltiplos
enteros impares de la frecuencia fundamental
Ejemplo:
La frecuencia fundamental de una onda cuadrada es de 100𝐻𝑧, las
armónicas correspondientes serán de 300𝐻𝑧 , 500𝐻𝑧 , 700𝐻𝑧 , etc. Y
dichas armónicas tendrán una amplitud decreciente a medida que se
alejan de la frecuencia fundamental.
Resumen:
• Señal: son los valores que irá tomando una variable física (puede
ser la tensión, corriente, etc.) todo esto a media que transcurre el
tiempo
• Amplitud: El valor que tomará la variable física en un determinado
instante, se destaca:
o Amplitud Pico: el valor máximo o mínimo de la señal
o Amplitud Pico a pico: La diferencia entre el valor máximo y
mínimo de una señal
▪ Ej: Sí el valor máximo de una señal es 5 y el valor
mínimo es −3 , la amplitud pico a pico será de
5— 3 = 8
• Ciclo: La repetición de una forma de onda completa (Repetición de
una señal completa), una señal completa que va desde su valor
mínimo hasta su valor máximo y de regreso a su valor mínimo se
llama un ciclo.
• Período (T): Tiempo que tarda en transcurrir un ciclo.
• Frecuencia (f): La cantidad de veces que se repite un ciclo durante
un segundo.
• Fase: Diferencia entre el momento que se inicia una señal y
momento en que la misma señal cruza el centro de coordenadas,
el cuál está medido en radianes o grados “Eléctricos”. Algunos
valores importantes de la fase son:
o Fase Nula (Fase cero o señal en fase).
𝝅
o 90 grados o : (Señal adelantada 90)
𝟐
o 180 o 𝝅 (Señal desfasada 180).
o 270 o
𝟑𝝅
𝟐
(Señal retrasada 90)
• Velocidad de propagación: La velocidad en la que una señal se
mueve a través de un medio físico
• Longitud de onda: Es la distancia física entre dos puntos idénticos
en una onda.
Ancho de banda
Esto es la cantidad de frecuencias que es capaz de transmitir un sistema
de comunicación.
Todos los sistemas poseen un ancho de banda que indican la diferencia
entre la frecuencia más alta y la más baja que se puede transmitir.
Ejemplo:
• Teléfono: El ancho de banda del teléfono es de 𝟑𝟎𝟎 𝑎 𝟑𝟒𝟎𝟎𝑯𝒛
• Radio AM: Hasta 5Khz
• Radio FM: Hasta 15KHz
A medida que el ancho de banda aumenta, se mejora la calidad de la
señal que se transmite.
Resumen:
• Ancho de banda: la diferencia entre la máxima y mínima frecuencia
que pasa por un canal de comunicación, se encuentra medida en
Hertz
𝐴𝐵 = 𝑓𝑚𝑎𝑥 − 𝑓𝑚𝑖𝑛
Donde:
• 𝑓𝑚𝑎𝑥 : frecuencia máxima que pasa por el canal de comunicación,
en Hertz.
• 𝑓𝑚𝑖𝑛 : frecuencia mínima que pasa por el canal de comunicación,
en Hertz.
Podemos también obtener la Frecuencia media o mitad que se puede
apreciar en la imagen, su valor se puede calcular de la siguiente manera:
𝑓𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 =
𝑓𝑚𝑎𝑥 − 𝑓𝑚𝑖𝑛
2
Explicación de ancho de banda analizando una señal de datos
Primera explicación:
En la izquierda tenemos una señal digital, pero no es cuadrada porque
no tiene ciclos de igual duración, donde la señal va de un valor máximo
a un valor mínimo y luego regresa al mismo valor, o sea que por cada
segundo no tiene (0 1 0 1 0 1) sino que aquí en cada segundo toma
valores de (0 1 1 0 0 0 1 0) por esta razón no es cuadrada.
Entonces el espectro que se ve en la imagen derecha no se trata
únicamente de armónicas impares (1, 3, 5, etc.…) sino pares e impares
y con valores crecientes y decrecientes.
Segunda explicación
Para lograr ver el efecto de disminución de ancho de banda se dejará
pasar solamente 1 armónica (cada armónica es una onda sinusoidal)
Se puede apreciar que el parecido a la señal original (la que tiene forma
de cuadrado) es muy escaso.
• Sí el canal tiene tan poco ancho de banda que solo deja pasar una
armónica, pasaría la señal original y veríamos esta señal poco
parecida, de la siguiente manera:
Sí ahora el ancho de banda permite pasar 2 armónica, se puede ver que
la señal será un poco más parecido a la señal original
Tercera explicación
Y sí el ancho de banda sigue permitiendo más armónica se podrá
apreciar que la señal será mucho más parecida a la original:
Por lo tanto, a mayor número de armónicas, más parecida es la forma de
onda a la forma de onda original.
Señal transmitida y Señal recibida
Clase 3 Teoremas Fundamentales
Se hablará del ruido en los enlaces, la influencia del ancho de banda, los
teoremas de Fourier, Nyquist y Shannon
Ruido
El ruido en comunicaciones es todas las señales no deseadas que se
mezclan con la señal útil que se quiere transmitir.
Tipos de ruidos en comunicaciones
Ruido Térmico
Es un tipo de ruido que se genera debido a la energía térmica presente
en los componentes electrónicos.
• Todos los sistemas de comunicaciones se ven afectado por el
ruido, ya sea atmosférico o propio del sistema.
• Este ruido aumenta a medida que aumente la temperatura, ya que
los electrones se mueven más rápido y son más caóticos, lo que
produce más ruido.
• No se puede eliminar por completo este ruido, siempre existe un
límite superior en cuanto a la reducción del ruido térmico.
Ejemplo
Tenemos una señal original y después tenemos ruido
La señal original al sumarla con el ruido tendríamos la siguiente señal:
Ruido de intermodulación
• Este ruido se produce cuando dos o mas señales con diferentes
frecuencias comparten el mismo medio de transmisión.
• En este tipo de ruido, las señales se mezclan en un componente
no lineal (no sigue una relación lineal entre la señal de entrada y
salida) generando nuevas frecuencias que son múltiplos de las
frecuencias originales (Suma/Diferencia)
• Este ruido causa interferencias en las señales de frecuencia
original y generar nuevas señales no deseadas en la misma banda
pasante.
• La no linealidad en los componentes electrónicos es la causa
principal de este tipo de ruido, la no linealidad se refiere a la
propiedad de ciertos sistemas o componentes electrónicos que no
obedecen a una relación lineal entre la entrada y salida.
• Los canales no lineales pueden contener más de una frecuencia,
debido a que esta no linealidad introduce distorsión y mezcla de
frecuencias.
Diafonía
Es el ruido que se produce cuando una señal se acopla en un canal
adyacente debido a la interferencia electromagnética. O acoplamiento
no deseado de dos líneas adyacentes.
Ejemplo
Dos señales viajan juntas por el mismo canal. Cuando llegan a la salida,
interfieren entre sí. Esto quiere decir que las señales se acoplan con las
de otro canal y se alteran mutuamente
Un claro ejemplo es cuando querés comunicarte con una persona, pero
alrededor tuyo hay muchas voces. Entonces, lo que ocurre es que tu voz
se mezcla con las de los demás y llega distorsionada al oído de ella.
Ruido Impulsivo
Este es un tipo de ruido que se produce en forma de pulsos aleatorios
debido a la interferencia electromagnética, como rayos y chispas
eléctricas.
• Un ruido impulsivo es el que tiene un sonido muy fuerte y se
producen de forma repentina.
• Este ruido afecta a todas las frecuencias, pero tiene una duración
muy corta.
• El ruido puede ser reducido mediante el uso de protección contra
rayos y filtros de interferencia.
Ejemplo:
Imagina que estás escuchando música con unos auriculares, pero de
repente oyes un chasquido muy alto que te molesta y te hace quitarte los
auriculares. Eso significa que ha habido un ruido impulsivo en la señal
de audio que te ha llegado al oído. Puede ser por un mal contacto, una
descarga eléctrica o una interferencia de otra fuente.
En forma gráfica se podría ver algo así:
este podríamos decir que es el chasquido alto que molesto en el ejemplo
Y este será el ruido con la señal (música que se estaba escuchando)
teniendo en cuenta que el ruido es aditivo o sea que se puede sumar.
Los ruidos provocan errores en la transmisión.
Problemas con la transmisión de datos
La atenuación
En la transmisión de datos nos referimos a la atenuación a la
disminución de la intensidad de la señal a medida que viaja por un medio
de transmisión, ya sea un cable o una fibra óptica.
Esto se debe a múltiples factores, como:
• La distancia de transmisión
• La calidad del medio de transmisión
• La presencia de interferencias electromagnéticas.
Cuando la señal se atenúa demasiado, es difícil para el receptor
distinguir la señal de ruido, pero esto se puede compensar utilizando
amplificadores y optimizando la calidad del medio de transmisión
Ejemplo
Aquí podemos ver un ejemplo de una señal original
La señal atenuada, se puede ver que perdió información ya que su
amplitud se redujo
Al utilizar un amplificador se puede aumentar la amplitud y recuperar
su nivel original, sin embargo, también se amplifica cualquier ruido
presente en la señal.
Distorsión por atenuación
Este es un problema común en la transmisión de datos y esto se debe
que la señal no es la misma en todas las frecuencias.
• Las frecuencias más altas de una señal se atenúan más
• Las frecuencias más bajas de una señal se atenúan menos.
Efectos de la distorsión por atenuación
Las señales al atenuarse cambian su forma
Teoremas básicos
Fourier
Toda señal periódica puede ser descompuesta en una suma de señales
sinusoidales con diferentes
• Amplitudes
• Frecuencias
• Fases
Es una suma infinita de senos y cosenos.
Ondas cuadradas
En el caso de estas onda se tiene la fundamental y sus armónicas
impares
Filtro
Es un dispositivo que nos deja elegir un rango específico de
componentes de frecuencia de una señal y eliminar o reducir los
componentes de frecuencia no deseados
El filtro es como una barrera que solo deja pasar ciertas frecuencias
mientras anula o reduce las demás.
Tenemos diferentes filtros los cuales son:
• Pasa alto
Permite el paso de señales con frecuencias altas y atenúa o elimina
las frecuencias bajas
• Pasa bajo
Permite el paso de señales con frecuencias bajas y atenúa o elimina
las señales con frecuencias altas
• Pasa banda
Permite el paso de señales en un rango especifico de frecuencias y
atenúa o elimina las señales fuera de ese rango
Nyquist
Toda señal limitada en banda, o sea que no tiene infinitas armónicas se
puede recuperar completamente muestreándola a doble de su máxima
frecuencia (Implica muestrear dos veces por ciclo).
Esto significa que si se muestrea a una tasa de muestreo adecuada es
posible recuperar toda la información de la señal original.
Con este teorema podemos digitalizar señales analógicas sin perder
información, la tasa de muestreo debe ser al menos mayor que su ancho
de banda, se puede ver el gráfico de la onda en la izquierda la cuál es la
señal analógica y a la derecha tenemos la versión digitalizada sin perder
información, ya que podemos volver a trazar sobre el gráfico la misma
onda siguiendo esas muestras.
Shannon
Este teorema sirve para saber la capacidad máxima de un canal de
comunicaciones medida en bps dadas sus características de ancho de
banda (Hz) y relación señal-ruido (en veces Decibeles).
La capacidad máxima de un canal de comunicaciones se puede calcular
como la cantidad de información que se puede transmitir por segundos
multiplicada por el ancho de banda del canal y el logaritmo de la relación
señal-ruido.
• La capacidad de un canal es mayor cuanto mayor es el ancho de
banda (BW).
Ejemplo
Un ejemplo para entenderlo mejor sería el siguiente: supongamos que
tenemos un canal de comunicaciones con un ancho de banda de 10 kHz
y una relación señal-ruido de 50 dB. Según el teorema de Shannon, la
capacidad máxima teórica de transmisión de información de este canal
es de:
𝐶 = 𝐵𝑊 log 2 (1 + 𝑆/𝑁)
donde:
- C es la capacidad en bits por segundo
- B es el ancho de banda en Hz
- S/N es la relación señal-ruido en escala lineal
Reemplazando los valores, obtenemos:
C = 10,000 log2(1 + 100,000)
C = 332,2 kbps
Esto significa que, en teoría, la capacidad máxima de este canal sería de
332,2 kbps. Sin embargo, es importante tener en cuenta que este valor
es teórico y no tiene en cuenta las limitaciones prácticas del sistema de
comunicaciones, como la presencia de interferencias, la atenuación de
la señal, entre otros factores.
Medios Transmisión – Medios Guiados - Clase 04
Existen dos tipos de medios para la transmisión de información: Los
medios guiados y los no guiados.
Medios Guiados
Los medios guiados se caracterizan por proporcionar un conductor físico
para transmitir la señal de un dispositivo a otro.
Entre los medios guiados más comunes se encuentran:
Cable par trenzado (UTP y STP)
A mayor trenzado se tiene más inmunidad al ruido, lo que significa más
ancho de banda
Cable UTP
También llamado par trenzado sin blindaje es un tipo de cable utilizado
comúnmente en redes de computadoras y en sistemas de telefonía.
Generalmente tiene 4 pares de cables, lo que equivale a 8 hilos de cobre
Descripción Física
Compuesto por dos cables
aislados y trenzados en forma
espiral
para
reducir
la
interferencia electromagnética e
interferencia de radiofrecuencia.
Descripción Física
Utilizados comúnmente en redes
LAN
Este cable está compuesto por
varios pares de hilos de cobre, los
cuales se encuentran recubiertos
por un aislante que son de
diferentes colores
El cable UTP tiene una gran capacidad para reducir las interferencias
electromagnéticas debido a la forma que se encuentra diseñado, el ruido
que ingresa a uno de los conductores tiende a compensarse con el que
ingresa al otro.
Estos cables se clasifican según su calidad en categorías desde la 1
hasta 8. En la actualidad se utilizan la 5 para adelante que nos permite
tasa de bits desde 100Mbps
Ventajas
• Útil para transmisión de datos en entornos con interferencias
electromagnéticas como una ciudad.
• Bajo costo
• Flexibilidad
Cable STP
Cable par trenzado blindado Es similar al UTP, pero tiene una capa
adicional metálica que mejora la protección contra interferencias
electromagnéticas.
Características
• Costoso y difícil de instalar.
• Mayor longitud de cableado y tasa de
transmisión de datos.
• Utilizado
en
industrias
o
instalaciones de alta seguridad.
Características del par trenzado
• Se puede utilizar para transmitir señales:
o Analógicas: Exige amplificadores cada 5 o 6 km.
o Digitales: Requiere repetidores cada 2 o 5 km.
• Cubre distancias menores que fibra óptica y coaxial.
• Ancho de banda limitado.
• Velocidad de transmisión limitada a (100Mbps – 10 Gbps).
• Vulnerable a interferencias y ruido, a diferencia de la fibra óptica y
cable coaxial.
Cable Coaxial
Cable utilizado en la transmisión de datos de señales de alta frecuencia.
Descripción física
• Núcleo de cobre: Es el que lleva la señal en el centro del cable.
• Material aislante: Capa de material dieléctrico que aísla el núcleo
de cobre y ayuda a mantener la integridad de la señal.
• Conductor exterior entrelazado: Capa de alambre de cobre que
protege la señal de interferencias electromagnéticas externas
• Cubierta protectora de plástico: Cubierta de plástico que protege
el cable coaxial de daños físicos y ambientales
A causa de esto, su inmunidad al ruido es mucho mejor por lo que su
capacidad de transmisión lo será también.
Características
• Transmite señales de alta frecuencia y ancho de banda.
• Ancho de banda cercano a 1 GHz.
• Buena protección contra interferencias electromagnéticas
externas con respecto al cable par trenzado, pero no con la fibra
óptica.
• Cubre distancias más largas que el par trenzado, pero menos que
la fibra óptica.
• Utilizado en las señales de televisión, videos y datos.
• Al igual que el par trenzado, su velocidad de transmisión varía
según la calidad y el tipo de cable.
• El cable coaxial de:
o Transmisiones digitales/datos: es de 50 Ohm (Resistencia
eléctrica)
o Transmisión analógica/televisión: es de 75 Ohm
(Resistencia eléctrica).
• Más caro que el par trenzado, pero más barato que la fibra óptica.
Actualidad
El cable coaxial fue remplazado por la fibra óptica, pero se sigue
utilizando en la televisión por cable.
Fibra óptica
La fibra óptica es un medio de transmisión de datos por pulsos de luz a
través de un hilo muy fino de material transparente.
En la fibra óptica, la luz se transmite a través del núcleo del cable, que
está rodeado por una capa llamada “Revestimiento”. Esta capa tiene un
índice de refracción menor que el “Núcleo”,
Lo que hace que la luz se mantenga confinada en el núcleo, sin salir del
revestimiento.
De esta manera la transmisión de datos de este tipo de cable es precisa.
Diferencias con otros medios de transmisión
• Inmunidad al ruido.
• No genera interferencias.
• Difícil de interceptar, no se puede robar información.
• Enorme ancho de banda.
• Atenuación muy baja. -> pocos repetidores (otros cables necesitan
amplificadores para mantener su señal fuerte a medida que viaja.)
• Menor peso y tamaño.
• Inmune a la humedad.
• Bajo costo (La fibra es vidrio) lo caro son las interfaces.
Desventajas:
• Muy frágil.
• Necesidad de transformar a electricidad: “es necesario convertir
los pulsos de luz en una señal eléctrica para su procesamiento”
• Dificultad de empalmes (Unir dos fibras ópticas es costoso y
complicado).
• El material de la fibra óptica es barato, pero los componentes para
enviar y recibir señales son caros.
Conclusión:
A pesar de los costos, la fibra óptica es la mejor forma de transmitir datos
a larga distancia y supera a todos los tipos de cable.
Medios no guiados Clase 05
¿Qué son los medios no guiados?
Estos son los medios de transmisión inalámbricas. Las señales no se
encuentran confinada en ningún medio físico, sino que se transmitirán
por el aire, el mar o el vacío.
Ejemplo:
• Transmisiones.
• Satélite.
• Radio o Infrarrojo.
Tipos de transmisiones no guiadas
Direccional
En este tipo de transmisión, las ondas electromagnéticas se concentran
en una dirección específica.
Las antenas emisoras y receptoras deben estar apuntándose una hacia
la otra para poder lograr una comunicación efectiva.
Omnidireccionales
En este tipo de transmisión la señal se propaga en todas las direcciones
desde una antena central y a diferencia de la transmisión direccional, no
será necesario que las antenas estén apuntándose entre sí.
La antena emite la señal en un patrón circular o esférico alrededor de
esta. La energía de esta señal se dispersa en todas las direcciones, por
lo tanto, los dispositivos receptores captarán la señal desde cualquier
ubicación.
Tipos de medios no guiados
Ondas de Radio
Las señales de radio tienen la capacidad de recorrer largas distancias y
atravesar edificios. La propagación de estas ocurre en todas las
direcciones.
• Son omnidireccionales y no requieren antenas parabólicas.
• Utilizadas en comunicaciones de corto alcance.
• No le afecta la interferencia de la lluvia.
Sin embargo, sí le afecta la interferencia entre usuarios, debido al
espectro compartido. Esto se puede mitigar con
• una buena gestión del espectro y asignación de bandas de
frecuencia.
Propiedades de las ondas de radio
Reflexión:
• Similar a lo que ocurre con la luz
• Las ondas de radio pueden reflejarse cuando encuentran una
superficie sólida, como un edificio o montaña.
• Cuando la onda de radio llega hasta una superficie, como una
pared, esta onda será reflejada, lo que significa que cambiará de
dirección.
• Ocurre este tipo de reflexión cuando la onda se dispersa en varias
direcciones después de chocar una superficie rugosa o irregular.
Por ejemplo, una pared áspera.
Refracción
• Esto ocurre en las ondas de radio cuando cambian su dirección al
pasar de un medio a otro con diferentes propiedades
• Suele ocurrir al atravesar montañas o edificios.
Difracción
Este fenómeno en las ondas de radio suele ocurrir en bordes afilados,
provocando que las ondas rodeen los objetos y propagarse más allá de
ellos.
• Ocurren en bordes afilados.
• Las ondas de radio se difractan alrededor de los objetos en lugar
de ser bloqueadas por completo. Esto permite que la señal llegue
a áreas que de otra manera estarían bloqueadas si la propagación
fuera en línea recta.
Transmisión de radio
Ondas superficiales:
Estas ondas son conocidas como ondas de tierra, y pueden propagarse
a lo largo de la superficie (curvatura) de la tierra.
• Estas ondas tienen un alcance limitado.
• Ejemplo: Radio AM (Amplitud modulada).
Rebote en Ionosfera
La ionosfera es una capa de la atmósfera que tiene partículas cargadas
eléctricamente.
Las ondas de radio inciden en la ionosfera y se refractan sobre esta, lo
que les permite viajar a largas distancias.
• Utilizado generalmente por radio aficionados para comunicarse en
lugares muy alejados.
• Sin embargo, la ionosfera es inestable lo que puede llegar a
afectar el rebote de las ondas de radio.
Satélite de comunicaciones
Satélites geoestacionarios
• Estos satélites orbitan a una altura aproximada de 35000 Km
• Se encuentran sobre la línea de ecuador
• Se mueven a la misma velocidad de rotación que la tierra, lo que
les permite quedarse en una posición fija.
• La señal en su trayecto de ida y vuelta tarda aproximadamente
270 ms.
Satélite MEO (Órbita Media)
• Estos satélites orbitan a una altura aproximada de 15.000 y 5000
kilómetros de altura.
• Tienen menor latencia que los geos, aproximadamente 35-85 ms
• Proporcionan cobertura regional o continental y son utilizado en
telefonía y transmisión de datos.
• Su costo para ponerlos en órbita es menor.
Satélite LEO (Órbita Baja)
• Estos satélites orbitan en una altura aproximada de 160 a 2000
kilómetros de altura.
• Tienen latencia muy baja.
• Son utilizados para sistemas de comunicación de alta velocidad, y
generalmente forman parte de constelaciones de satélites que
ofrecen estas velocidades, como los sistemas Starlink.
o DESVENTAJA: hacen falta más de uno.
Punto a punto
• La antena emisora envía la señal al satélite en órbita.
• El satélite recibe la señal de la antena en tierra y la amplifica para
ser retransmitida hacia la tierra.
• La señal del satélite es recibida por la antena receptora que puede
estar ubicada en otra área geográfica distante de la antena
emisora.
Broadcast
Enlaces multi puntos.
• Una antena actúa como Transmisor y envía la señal de broadcast
al satélite.
• Los múltiples receptores (Multiple receivers) reciben la señal y
captan la señal de broadcast que fue enviada desde el transmisor
y luego es retransmitida hacia un grupo de usuario.
• Utilizado en la televisión.
Iridium
• Constelación de satélites en órbita baja (LEO)
• Proporciona conectividad global en áreas remotas sin cobertura
terrestre.
• Utilizado en operaciones marítimas, aviación y servicios de
emergencia.
Antena Parabólica Reflexiva
Esta antena tiene forma de parábola para concentrar las ondas
electromagnéticas en un focal.
• Caso de envío de señal desde la antena parabólica reflexiva:
o La señal se emite desde la antena, viajando en dirección a
la superficie parabólica.
o Al llegar a la superficie parabólica, la señal choca y es
reflejada en dirección opuesta.
o La superficie parabólica concentra la señal reflejada en el
punto focal.
o Desde el punto focal, la señal se transmite hacia el espacio
o hacia un receptor específico.
• Caso de recepción de señal en la antena parabólica reflexiva:
o La señal proveniente del espacio o de un transmisor se
dirige hacia la antena.
o Al llegar a la antena, la señal choca con su superficie
parabólica.
o La superficie parabólica refleja la señal y la concentra en el
punto focal.
o En el punto focal, se encuentra un dispositivo receptor que
captura y procesa la señal reflejada.
Conclusión: las propiedades de la antena parabólica reflexiva son:
• 𝛽 = 𝛼 → Todo haz que llegue paralelo al eje de la parábola pasará por el
foco.
o Cualquier rayo de señal que ingrese en la antena en una dirección
paralela al eje de la parábola será reflejado y enfocado en el punto
focal de la antena.
o Sí la señal se genera en el punto focal, se reflejará en la superficie
parabólica y saldrá de la antena en una dirección paralela al eje de la
parábola.
Modulación Clase 06
¿Qué es la modulación?
Es un proceso donde se altera una señal de información (señal base)
para ser transmitida a través de un medio de comunicación.
Podemos ver que la computadora genera una cadena de bits que se
modula a través del modem, este convierte los bits en una señal
adecuada para su transmisión a través de la red telefónica.
La señal que fue modulada será enviada por la red telefónica hasta
alcanzar su destino. Cuando la señal llega a su destino, el modem
receptor recibe esta señal y la demodula, logrando recuperar la cadena
de bits que fueron transmitidas.
La cadena de bits demodulada será enviada a la computadora receptora.
Conclusión:
La modulación es un proceso donde se convierte una señal digital o
analógica en una que pueda ser transmitida por un medio.
Explicación de modulación power point (OPCIONAL)
Tenemos una señal de datos representada por
una secuencia de 0 y 1. Recordemos que las ondas
cuadradas tienen armónicas múltiplos enteros
impares de la frecuencia fundamental, sin
embargo, en este caso la señal no cuadrada
debido a que no tiene ciclos de igual duración.
Por lo tanto, tendremos un espectro con armónicas pares e impares.
Cuando hablamos de banda de paso del canal, nos referimos al rango
de frecuencias permitido para la transmisión de señales a través de ese
canal en particular. En este caso tenemos una banda de paso que va
desde 300 Hz hasta los 3400 Hz.
Sí analizamos la imagen del espectro, podemos ver que las armónicas
caen fuera del espectro de la banda de paso del canal, es decir tienen
frecuencias que están por encima de 3400 Hz o por debajo de 300 Hz.
Esto significa que, si intentamos transmitir directamente esta señal sin
haber realizado ninguna modificación, esos armónicos que están fuera
del rango de la banda de paso, no serán recibidos correctamente en el
extremo de la comunicación.
Por lo tanto, es necesario utilizar un proceso llamado modulación, donde
trasladaremos la señal dentro de la banda de paso del canal.
La modulación implica ajustar la forma y las características de la señal
para que los componentes de frecuencia estén dentro del rango
permitido por el canal de transmisión. De esta manera la señal podrá ser
recibida de manera adecuada en el otro extremo.
Principio de modulación
Son técnicas para modificar una señal de información para poder ser
transmitida de forma eficiente y confiable.
Estos principios incluyen la amplitud, frecuencia y fase de señal.
Técnicas de modulación básica
Una onda portadora en la modulación se elige de forma cuidadosa para
adaptarla a las características del medio de transmisión y a las
necesidades de la señal moduladora.
La onda moduladora es la señal que contiene la información que
deseamos transmitir. Puede ser analógica o digital.
La onda portadora actúa como un vehículo que transporta la información
contenida en la señal moduladora.
La elección de la onda portadora implica considerar factores como
:
• Frecuencia
• Amplitud
• Forma de onda
Al superponer la onda moduladora a la onda portadora, se forma la señal
modulada que llevará la información a través del medio de transmisión.
Esta sería nuestra onda moduladora, pero Digital en este caso
Esta serían las ondas portadoras.
ASK
FSK
PSK
La onda portadora se
modula variando su
amplitud de acuerdo con
los valores de la onda
moduladora.
La onda portadora se
modula cambiando su
frecuencia en función de
la onda moduladora.
La onda portadora se
modula cambiando su
fase en relación con la
onda moduladora.
Se utilizan múltiples
frecuencias que
representan diferentes
estados de la señal.
Los cambios de fase
representan diferentes
estados de la señal.
ASK (Modulación de desplazamiento de amplitud)
• En esta modulación, la información se transmite variando la
amplitud de una onda portadora.
• Cuando la señal binaria tiene un “ 0 ”, la amplitud de la onda
portadora se mantendrá a un nivel bajo. Cuando la señal binaria
tiene un “1”, la amplitud de la onda portadora se incrementa a un
nivel alto. (no es necesario que en la señal el 0 esté arriba y el 1
abajo, lo que importa es que haya diferencia de amplitud entre el
0 y 1.)
• El que recibe la señal (Receptor) detectará los cambios de
amplitud de la portadora y recuperar la señal binaria original.
¿Cómo se consigue esto?
• Tenemos una secuencia de datos representadas en unos y ceros.
• La secuencia de datos entra al mezclador modulador, este se
encarga de modular la señal utilizando una señal portadora o
Carrier.
• La señal portadora o Carrier tiene una frecuencia mucho más alta
que la señal de datos.
• Después de la modulación, se utiliza un filtro para limpiar la señal
de las frecuencias no deseadas.
• En este caso tendremos una señal modulada en amplitud (ASK) lo
que significa que la amplitud de la señal portadora varía de
acuerdo con la secuencia de datos.