Sistemas de Comunicación Digital • Canales de Comunicación

Módulo: 1

Unidad:1

Semana:1

CONECTIVIDAD Y TRANSMISION DE DATOS MSc. Robert G. Perea Tamayo

INTRODUCCION

ORIENTACIONES Estimado alumno, para poder comenzar nuestro curso es necesario explicar la historia y el fundamento de los sistemas de comunicación digital y luego poder analizar los fenómenos que influencian en la conectividad.

CONTENIDOS TEMÁTICOS • Historia de las Comunicaciones Digitales • Sistemas de Comunicación Digital • Canales de Comunicación

HISTORIA • Telegrafía y Telefonía – – – –

Batería eléctrica - Alessandro Volta – 1799 Telégrafo Eléctrico – Samuel Morse – 1837 El primer telégrafo instalado - Mayo 1844 Morse elabora el primer código binario de longitud variable (palabras código) Este código elaborado para el idioma ingles las letras que son mas utilizadas son representadas con códigos mas cortos y las menos utilizadas con mas largos.

– Letras y Números

– Signos de Puntuación

HISTORIA • Telegrafía y Telefonía – El sistema de Morse es el primer sistema de comunicaciones eléctricas llamado telégrafo, siendo un sistema binario digital donde las letras estaban codificadas de forma eficiente. – El código para telegrafía con palabras código binaria de longitud fija (5) “Baudot Code – Emile Baudot – 1875

HISTORIA • Telegrafía y Telefonía – Primer cable trasatlántico USA – Europa, fallado luego de 4 semanas – 1858 – Un segundo cable fue operacional – 1866 – Invención del teléfono – Alexander Graham Bell – 1870s – Patente de teléfono 1876 – Fundación de Bell Telephone Company 1877

HISTORIA • Telegrafía y Telefonía – Invención del amplificador tríodo ampliando las distancias de comunicaciones de telefonía – Lee De Forest – 1906 – Teléfono transcontinental - 1915 – El avance se deterioro por las guerras mundiales y la gran depresión, retrasando la instalación del primer cable trasatlántico para servicio de teléfono - 1953 – Conmutadores automáticos de Strowger en 1897 eran mecánicos, la tecnología digital introdujo switches digitales en Bell Labs – 1960

HISTORIA • Tecnologías inalámbricas – Oersted demuestra que la corriente eléctrica produce un campo magnético – 1820 – Michael Faraday muestra que se induce una corriente por el movimiento de un magneto cerca a un conductor, demostrando que el cambio de un campo magnetico produce un campo electrico – 1831 – James C. Maxwell predice la existencia de la radiacion electromagnetica y formula su teoria – 1864 – Hertz verifica experimentalmente las teorias de Maxwell – 1877

HISTORIA • Tecnologías inalámbricas – Oliver Lodge invento un detector sensible para señales de radio y demostro una comunicación inalambricas – 1894 – Guglielmo Marconi desarrollo la telegrafia inalambrica. Demostro la comunicación a una distancia de 2 Km – 1895 – Fleming invento el diodo de vacio – 1904 – De Forest invento el amplificador triodo de vacio 1906

HISTORIA • Tecnologías inalámbricas – La radiodifusión en AM se inicio con la estación KDKA de Pittsburgh – 1920 – Edwin Armstrong invento el receptor superheterodino de AM durante la primera guerra mundial. – Armstrong también invento las comunicaciones de radio en FM – 1933 – Fue hasta el final de la segunda guerra mundial que el sistema de FM se hizo popular. – V. K. Zworykin demostró el primer sistema de televisión en 1929 – El primer sistema comercial de televisión comenzó con la British Broadcasting Corporation (BBC) en Londres – 1936

Comunicaciones Eléctricas

Comunicaciones Eléctricas • El diagrama de bloques funcional del sistema de comunicaciones muestra el proceso para la comunicación de un mensaje. – La Fuente: la información generada se describe en términos probabilísticos. La fuente no es determinística, de lo contrario no habría necesidad de enviar el mensaje. – El Transmisor: Convierte la señal eléctrica en una forma adecuada para la transmisión en el medio. Incluye la modulación necesaria y el hardware.

Comunicaciones Eléctricas – El canal: Es el medio físico por donde enviamos la señal. Para una comunicación inalámbrica el canal es la atmosfera (espacio libre). En el encontramos elementos que degradan la señal, ruido termal entre la principal. – El receptor: Con la función de recuperar el mensaje. Debe contener la demodulación correspondiente. Como la señal llega siempre degradada de algún modo debe contener procesos adicionales como filtrado y supresión de ruido.

Sistemas de Comunicación Digital • La información puede ser de carácter analógico pero es convertida de forma discreta y digital. • El proceso incluye técnicas de modulación digital para transformar la información digital al medio analógico del canal.

Sistemas de Comunicación Digital • El diagrama muestra los elementos básicos de una comunicación digital

Sistemas de Comunicación Digital – Codificación de Fuente: también conocido como compresión de datos convierte de forma eficiente la información de la fuente al sistema digital. – Codificación de Canal: también conocido como corrección de errores, se encarga de añadir redundancia y codificación para reducir la influencia del ruido en la señal. – El modulador digital: es la interfaz al canal, y mapear la información digital en formas de onda de señales.

Sistemas de Comunicación Digital – Sobre la modulación, si se desea transmitir un bit en un momento de forma uniforme en una razón R bits/s, el modulador digital mapeara simplemente el digito 0 en una onda s0(t) y el digito 1 en s1(t). Esto es modulación binaria. – De forma alternativa el modulador puede transmitir b bits de información codificada a la vez utilizando M=2b distintas ondas si(t), i=0,1,…, M-1. Esto es modulación M-aria (M>2). Una nueva secuencia de b-bits entra al modulador cada b/R segundos.

Bases de comunicación digital • El modelo de un sistema de telégrafo muestra la forma general de la señal transmitida

– Donde g(t) representa la forma básica de pulso y an es la secuencia binaria de dato (±1) transmitidos a una razón 1/T bits/s

Bases de comunicación digital • Nyquist determina que cada forma de pulso tiene un ancho de banda limitado a W [Hz], concluye que la máxima razón de pulsos de 1/T es 2W pulsos/s – Esto genera una señal

• El teorema de muestreo menciona que una señal s(t) de ancho de banda W se puede construir en una tasa de Nyquist de 2W muestras/s usando la formula de interpolación

Canales de Comunicación • Canales cableados – Podemos encontrar desde la telefonía de voz a sistemas de video. – El par trenzado de telefonía tiene un ancho de banda en cientos de KHz y los cables coaxiales de varios MHz.

Canales de Comunicaciones • Canales de Fibra Óptica – Tienen gran capacidad de ancho de banda, basado en comunicación de luz por fuentes de LED o laser.

• Canales Electromagnéticos Inalámbricos – La energía es acoplada al medio mediante antenas. Para obtener radiaciones eficientes la antena debe tener al menos 1/10 veces la longitud de onda, por ello estaciones de Am con longitudes de entre 300m necesitan antenas de 30m. – Igualmente hay que tomar en cuenta las atenuaciones del medio debido a lluvia o a otros efectos.

Canales de Comunicaciones • Las comunicaciones inalámbricas pueden tener propagación terrestre o propagación ionosferica.

• El primer limite de LOS se debe a la curvatura de la tierra, para una antena de altura h sin montañas llegara a una distancia

Canales de Comunicaciones • Canales de almacenamiento – El almacenamiento de información es una de las actividades mas significativas en nuestra vida diaria. Desde la cinta magnética incluyendo cintas de audio y video, discos magnéticos o disco ópticos son ejemplos de sistemas de almacenamiento que pueden ser caracterizados como canales de comunicaciones. – Ruido aditivo generado por los componentes electrónicos e interfaz de pistas adyacentes están presentes en la lectura de datos. – Codificación de canal y modulación son los componentes esenciales en un bien diseñado sistema de almacenamiento.

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