Codificación de Señales Digitales

Codificación de Línea

• Non Return to Zero (NRZ): Asigna a cada dígito un nivel de tensión constante durante la duración del bit.
• Codificación Diferencial: Los datos se representan por los cambios que se producen. Desventaja: es relativamente fácil perder la polaridad de la señal.
• Binario Multinivel: Usan más de dos niveles de la señal. Bipolar AMI: Cadena larga de 0s. Problema: no hay sincronización.
• Código Bifase:
  • Manchester: Transacción en mitad del intervalo para la sincronización y transmisión de datos.
  • Manchester Diferencial: Transición en mitad del intervalo solo para sincronización.

Técnicas de Scrambling

Reemplazan secuencias de bits que den lugar a niveles de tensión constante. La secuencia es reemplazada por otra con suficientes transiciones para mantener la sincronización. Esta secuencia es reconocida por el receptor y sustituida por la original. Objetivos: evitar secuencias largas de tensión nulas y detectar errores.

Codificación de Señales Analógicas

• ASK (Amplitude Shift Keying): Desplazamiento de amplitud.
• FSK (Frequency Shift Keying): Desplazamiento de frecuencia.
• PSK (Phase Shift Keying): Desplazamiento de fase.
• QPSK (Quadrature Phase Shift Keying): Desplazamiento de fase en cuadratura. Utilización más eficaz del ancho de banda, ya que cada elemento de señalización representa más de un bit.

Digitalización de Señales Analógicas

Modulación por Codificación de Impulsos (PCM)

Los datos analógicos se muestrean en intervalos uniformes y cada muestra se representa con un conjunto finito de valores binarios.

Modulación Delta

La entrada analógica se aproxima mediante una función escalera. En cada intervalo de muestreo Ts, la función escalera sube o baja un nivel de cuantización delta.

Modulación de Señales Analógicas

Razones para la transmisión de señales analógicas mediante modulación: Mayor frecuencia, transmisión más efectiva. Permite multiplexación por división de frecuencia.

Tipos de modulación: en Amplitud (AM), en Frecuencia (FM), en Fase (PM).

Códigos de Redundancia Cíclica (CRC)

Un bloque de k bits se transmite como n bits, donde n-k bits se utilizan para codificar un código de comprobación de trama. El tratamiento de la cadena de bits se realiza como representación de polinomios (0,1). Un bloque de k bits se representa con un polinomio de grado k-1. Tanto el emisor como el receptor utilizan el mismo polinomio generador G(x) para calcular y determinar si hay un error. Procedimiento: se envían mensajes de m bits con una suma de comprobación de r bits (FCS). El polinomio (mensaje+FCS) debe ser divisible por G(x). El receptor divide el polinomio recibido entre G(x). Si el resto es 0, NO hay ERROR.

Control de Acceso al Medio: Contienda

Las estaciones transmiten en el canal de forma no coordinada.

• Aloha: Comparten el mismo canal, esté libre o no. 18% de eficiencia.
• Aloha Ranurado: El tiempo se divide en intervalos (ranuras). La sincronización se realiza mediante una estación central que emite una señal al inicio de cada intervalo. 37% de eficiencia.
• CSMA (Carrier Sense Multiple Access): Las estaciones escuchan una portadora y actúan en consecuencia. Todas se enteran del comienzo de la transmisión. Si transmiten al mismo tiempo, se produce una colisión.
• CSMA 1-persistente: Si el canal está ocupado, la estación espera. Si el canal está libre, empieza a transmitir con probabilidad 1. Las colisiones se producen debido al retardo o a que dos estaciones esperen a que termine una tercera y transmitan a la vez. Cuando hay una colisión, espera un tiempo determinado y comienza el proceso de nuevo. Mejor que Aloha.
• CSMA p-persistente: Canales ranurados. Si hay información, se escucha el canal. Si está ocupado, se sigue escuchando. Si está libre, transmite con probabilidad P o espera a la siguiente ranura con probabilidad 1-P. Repite el proceso hasta que pueda transmitir. Con colisión, se espera un tiempo aleatorio y se vuelve a empezar.
• CSMA no persistente: Si tiene información y el canal está libre, transmite. Si está ocupado, repite el algoritmo tras un intervalo aleatorio de tiempo.
• CSMA/CD (CSMA con detección de colisión): Aborta la transmisión cuando hay colisión. Cuanto antes se detenga, mayor ancho de banda y tiempo se ahorra. Capaz de transmitir una señal de aviso al resto de estaciones. Después, espera un tiempo aleatorio antes de transmitir de nuevo.

Control de Acceso al Medio: Paso de Testigo

En Bus

Para transmitir, hay que poseer la trama de control (testigo). Una estación puede tener el testigo durante un tiempo de retención. Cuando termina este tiempo o la transmisión, pasa el testigo a su sucesor.

• Creación del anillo: Quien quiera entrar en el anillo emite una «reclamación de testigo». Lo obtendrá la que tenga la dirección más alta.
• Incorporación de estaciones al anillo: Se emite una trama «solicitar sucesor». Las que quieren entrar responden con una trama «establecer sucesor» y esperan un tiempo para responder a la invitación de entrada. La que primero responde entra en el anillo.
• Fallo en el paso del testigo: [Se necesita información adicional]
• Salida del anillo: La que quiera salir espera a recibir el testigo, envía a su antecesora una trama «establecer sucesor» indicando cuál va a ser su nuevo sucesor.

Formato de Trama

Preambulo, delimitadores de comienzo y fin, direcciones de destino y origen, control de trama y código de redundancia.

Tipos de Trama de Supervisión

• RR (Receive Ready): Lista para recibir trama. Acuse de recibo a tramas recibidas usando N(R).
• RNR (Receive Not Ready): Estación ocupada.
• SRJ (Selective Reject): Solicita transmisión de trama.
• REJ (Reject): Solicita transmisión de un conjunto de tramas.

Tipos de Tramas No Numeradas

• SABM: Indica enlace en modo ABM.
• DISC: Abandonar el modo de operación en curso.
• UA: Asentimiento para tramas no numeradas.
• DM: Solicitar una orden de elección de modo o responder que no puede entrar en el modo solicitado por una orden de selección de modo.

Norma ITU-T V.24

Protocolo de nivel físico equivalente a la norma RS-232. Solo especifica aspectos funcionales y procedimientos, y hace referencia a otros estándares para los aspectos eléctricos y mecánicos.

Utilización ‘u’ para Técnicas de Paso de Testigo en Anillo

Se supone una red local con N estaciones activas y un retardo de propagación normalizado máximo igual a ‘a‘. Para simplificar el análisis, se supone que cada estación está siempre lista para transmitir una trama, lo que permite desarrollar una expresión para la utilización máxima alcanzable ‘u‘.

El tiempo consumido en el anillo se distribuye entre la transmisión de tramas de datos y el paso de testigo. Denominemos ciclo a la transmisión de una única trama de datos seguida de un testigo. U = T1/(T1+T2)

Anillo con Paso de Testigo

En el anillo, el tiempo se normaliza de manera que el tiempo de transmisión = 1 y el tiempo de propagación = ‘a‘.

Para a < 1, una estación transmite una trama en t₀, recibe la cabecera de su propia trama en t₀ + a y completa la transmisión en t₀ + 1. Entonces, transmite un testigo, lo que implica un promedio de a/N hasta alcanzar la siguiente estación. Tiempo de transmisión: U = 1/(1 + a/N).

Para a > 1, una estación transmite en t₀, finaliza la transmisión en t₀ + 1 y recibe la cabecera de la trama en t₀ + a. En ese momento, se encuentra en condiciones de emitir el testigo, lo que implica un promedio de a/N hasta alcanzar la siguiente estación. Tiempo de transmisión: U = 1/(a(1 + 1/N)).

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