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3.3 CONVERSION ANALOGICO-DIGITAL:MUESTREO, CUANTIZACION Y CODIFICACION.

El trmino ANALGICO en la industria de las telecomunicaciones y el cmputo significa todo aquel proceso entrada/salida cuyos valores son continuos. Algo continuo es todo aquello se puede tomar una infinidad de valores dentro de un cierto lmite, superior e inferior.El trmino DIGITAL de la misma manera involucra valores de entrada/salida discretos. Algo discreto es algo que puede tomar valores fijos. El caso de las comunicaciones digitales y el cmputo, esos valores son el CERO (0) o el UNO (1) o Bits (BInary DigiTs).QU ES ANALOGICO Y QUE ES DIGITAL?

MUESTREOPara convertir una seal analgica en digital , el primer paso consiste en realizar un muestreo (sampling) de esta, o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal .La frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razn, tasa o tambin frecuencia de muestro y se mide en kilo Hertz (kHz). En el caso de una grabacin digital de audio, a mayor cantidad de muestras tomadas, mayor calidad y fidelidad tendr la seal resultante.Durante el proceso de muestro se asignan valores numricos equivalentes a la tensin o voltaje existente en diferentes puntos de la sinusoide, con la finalidad de realizar a continuacin el proceso de cuantizacion.Las tasas o frecuencias mas utilizadas para audio digital son las siguientes:24000 muestras por segundo (24 kHz)30000 muestras por segundo (30kHz)44100 muestras por segundo (44,1 kHz) (calidad de CD)48000 muestras por segundo (48 kHz)

LA CUANTIFICACINBsicamente, la cuantificacin lo que hace es convertir una sucesin de muestras de amplitud continua en una sucesin de valores discretos preestablecidos segn el cdigo utilizado. Durante el proceso de cuantificacin se mide el nivel de tensin de cada una de las muestras, obtenidas en el proceso de muestreo, y se les atribuye a un valor finito (discreto) de amplitud, seleccionado por aproximacin dentro de un margen de niveles previamente fijado.

TIPOS DE CUANTIFICACINPara minimizar los efectos negativos del error de cuantificacin, se utilizan distintas tcnicas de cuantificacin:Cuantificacin uniforme o lineal. Se utiliza un bit rate constante. A cada muestra se le asigna el valor inferior ms prximo, independientemente de lo que ocurra con las muestras adyacentes. Cuantificacin no uniforme o no lineal. Se estudia la propia entropa de la seal analgica y se asignan niveles de cuantificacin de manera no uniforme (bit rate variable) de tal modo que, se asigne un mayor nmero de niveles para aquellos mrgenes en que la amplitud de la tensin cambia ms rpidamente.

Cuantificacin logartmica: Se hace pasar la seal por un compresor logartmico antes de la cuantificacin. Como en la seal resultante la amplitud del voltaje sufre variaciones menos abruptas la posibilidad de que se produzca un ruido de cuantificacin grande disminuye. Antes de reproducir la seal digital, esta tendr que pasa por un expansor. Cuantificacin vectorial. En lugar de cuantificar las muestras obtenidas individualmente, se cuantifica por bloques de muestras. Cada bloque de muestras ser tratado como si se tratara de un vector, de ah, el nombre de esta tipologa.

LA CODIFICACIN

La codificacin consiste en la traduccin de los valores de tensin elctrica analgicos que ya han sido cuantificados (ponderados) al sistema binario, mediante cdigos preestablecidos. La seal analgica va a quedar transformada en un tren de impulsos digital.

POR QU DIGITALIZAR?

Ante la atenuacin, la seal digital puede ser amplificada y al mismo tiempo reconstruida gracias a los sistemas de regeneracin de seales. Cuenta con sistemas de deteccin y correccin de errores que se utilizan cuando la seal llega al receptor, entonces comprueban la seal (uso de redundancia), primero para detectar algn error y algunos sistemas, pueden luego corregir alguno o todos los errores detectados previamente. Facilidad para el procesamiento de la seal. Cualquier operacin es fcilmente realizable a travs de cualquier software de edicin o procesamiento de seales.Ventajas de la seal digital

La seal digital permite la multiregeneracin infinita sin prdidas de calidad. Esta ventaja slo es aplicable a los formatos de disco ptico; la cinta magntica digital, aunque en menor medida que la analgica (que slo soporta como mucho 4 o 5 generaciones), tambin va perdiendo informacin con la multi-regeneracin.INCONVENIENTES DE LA SEAL DIGITALLa seal digital requiere mayor ancho de banda para ser transmitida que la analgica. Se necesita una conversin analgica-digital previa y una decodificacin posterior, en el momento de la recepcin.La transmisin de seales digital requiere una sincronizacin precisa entre los tiempos del reloj de transmisor, con respecto a los del receptor. Un desfase cambia la seal recibida con respecto a la que fue transmitida.

3.4 CODIGOS DE LINEA: RZ, NRZ-L,AMI,PSEUDO-TERNARIA, MANCHESTER, MANCHESTER DIFERENCIAL, B8ZS, HDB3, ENTRE OTROS.

CODIGO DE LINEAUn cdigo en lnea (modulacin en banda base) es un cdigo utilizado en un sistema de comunicacin para propsitos de transmisin.Los cdigos en lnea son frecuentemente usados para el transporte digital de datos.Estos cdigos consisten en representar la seal digital transportada respecto a su amplitud respecto al tiempo.Los cdigos de lnea surgen ante la necesidad de trasmitir seales digitales a travs de diversos medios de transmisin.

CODIGO DE LINEA RZ (RETOURN TO ZERO)

Es un cdigo con retorno al nivel cero, en el cual durante el paso de un bit a otro bit del mismo signo (paso de "1" a "1" o de "0" a "0") se vuelve siempre al nivel ceroEs un sistema de codificacin usado en telecomunicaciones en el cual la seal que representa a cada bit retorna a cero en algn instante dentro del tiempo del intervalo de bit. Por tanto, las secuencias largas de unos o de ceros ya no plantean problemas para la recuperacin del reloj en el receptor.

CODIGO DE LINEA NRZ

Maneja seales de 2 niveles.La codificacin consiste en transmitir un 1L mediante un pulso positivo de amplitud A y un 0L mediante un pulso de igual amplitud pero de polaridad negativa.Un cdigo polar NRZ se caracteriza por tener un alto componente DC y prdida de sincronismo en secuencias largas de 0s o 1s. El ancho de banda de la seal codificada es el mismo del de los datos.

CODIGO DE LINEA NRZ-L

CODIFICACION MULTINIVELCODIGO DE LINEA AMI

El cdigo AMI tiende a presentar un nmero igual de pulsos positivos y negativos y por lo tanto garantiza un nivel de DC que se aproxima a 0.

CODIGO DE LINEA PSEUDO-TERNARIASe tiene una codificacin con tres niveles.Para este caso el bit 1 se representa por la ausencia de seal, y el 0 mediante pulsos de polaridad alternante.

CODIFICACION BIFASECODIGO DE LINEA MANCHESTER

(Bifase) Cada uno lgico se representa por medio pulso de bit con transicin de un nivel de tensin positivo (+V) a un nivel de tensin negativo (-V). El cero lgico se representa en un formato inverso.

CODIGO DE LINEA MANCHESTER DIFERENCIALSiempre existe transicin (bscula) en la mitad del bit; Existe una transicin adicional al inicio del bit si es un 0 y no hace la transicin si es un 1 lgico

OTROS TIPOS DE CODIFICACIONCODIGO DE LINEA B8ZSB8ZS: la sustitucin bipolar de 8 ceros, tambin llamada la sustitucin binaria de 8 ceros, el canal claro, y 64 claros. Es un mtodo de codificacin usado sobre circuitos T1, que inserta dos veces sucesivas al mismo voltaje - refirindose a una violacin bipolar - en una seal donde ocho ceros consecutivos sean transmitidos. El dispositivo que recibe la seal interpreta la violacin bipolar como una seal de engranaje de distribucin, que guarda (mantiene) la transmisin y dispositivos de encubrimiento sincronizados. Generalmente, cuando sucesivos "unos" son transmitidos, uno tiene un voltaje positivo y el otro tiene un voltaje negativo.

Es decir, cuando aparecen 8 "ceros" consecutivos, se introducen cambios artificiales en el patrn basados en la polaridad del ltimo bit 'uno' codificado:V: Violacin, mantiene la polaridad anterior en la secuencia.B: Transicin, invierte la polaridad anterior en la secuencia.Los ocho ceros se sustituyen por la secuencia: 000V B0VBB8ZS est basado en el antiguo mtodo de codificacin llamado Alternate Mark Inversion ( AMI).

CODIGO DE LINEA HDB3Es un cdigo bipolar de alta densidad. El mas utilizado es cuando n = 3. Posee una variante y es que evita las cadenas sucesivas de ceros. Cuando vienen n ceros consecutivos, para nuestro caso tres, reemplaza un cero por un uno de la misma polaridad del uno anterior, ocasionando una violacin en la regla de la polaridad alterna.La secuencia 0000 se reemplaza por la codificacin 000V donde V es la polaridad del ultimo uno lgico.Se utiliza para eliminar problemas de sincronismo del cdigo AMI cuando se presentan largas cadenas de ceros.

TABLADEFINICION DE LOS FORMATOS DE CODIFICACION DIGITAL DE SEALESNo retorno a cero (NRZ-L)0 = Nivel alto.1 = Nivel bajo.Bipolar-AMI0 = No hay seal.1 = Nivel positivo o negativo, alternadamente.Pseudoternaria0 = Nivel positivo o negativo, alternadamente.1 = No hay seal.Manchester0 = Transicin de alto a bajo en mitad del intervalo.1 = Transicin de bajo a alto en mitad del intervalo.Manchester DiferencialSiempre hay una transicin en mitad del intervalo.0 = Transicin al principio del intervalo.1 = No hay transicin al principio del intervalo.B8ZSIgual que el Bipolar-AMI, excepto que cualquier cadena de ocho ceros se reemplaza por un cadena que tiene dos violaciones al cdigo.HDB3Igual que el Bipolar-AMI, excepto que cualquier cadena de cuatro ceros se reemplaza por una cadena que contiene una violacin al cdigo.

3.5 MODEM, ESTANDARES Y PROTOCOLOS.MODEMSDeriva de una abreviacin de la palabras modulador-demodulador y hace referencia a un dispositivo utilizado con el propsito del envi de seales moduladoras a travs de otra llamada portadora.Un modem, es un componente del computador que se conecta a la lnea telefnica.Permite al computador conversar con otros computadores a travs de las redes telefnicas. Bsicamente los mdems permiten establecer un canal de comunicacin.Existen dos tipos: Externos e internos.

Un mdem interno esta contenido en una plaqueta similar a las que se enchufan en el interior del gabinete de una PC. El Interno ocupa una ranura PCI o zcalo disponible y no necesita usar un port serie.

El mdem externo esta contenido en una caja propia, no consume recursos del sistema siendo compatible con diferentes sistemas operativos.El modem externo necesita una fuente de alimentacin tambin externa, esto es un cable que se conecta a la electricidad. Adems de un cable para conectarse a la PC.Si el modem externo presenta fallas (se queda congelado, deja de funcionar momentneamente), solo necesitas reiniciar el modem y no todo el equipo.

ESTANDARESUn estndar, tal como lo define la ISO "son acuerdos documentados que contienen especificaciones tcnicas u otros criterios precisos para ser usados consistentemente como reglas, guas o definiciones de caractersticas para asegurar que los materiales, productos, procesos y servicios cumplan con su propsito".Por lo tanto un estndar de telecomunicaciones "es un conjunto de normas y recomendaciones tcnicas que regulan la transmisin en los sistemas de comunicaciones". Queda bien claro que los estndares debern estar documentados, con objeto que sean difundidos y captados de igual manera por las entidades o personas que los vayan a utilizar.

EXISTEN TRES TIPOS DE ESTNDARES: DE FACTO, DE JURE Y OFICIAL. Los estndares de facto son aquellos que tienen una alta penetracin y aceptacin en el mercado, pero an no son oficiales.Los estndares oficiales son aquellos que estn respaldados por un organismo oficialSon propiedad absoluta de una corporacin u entidad y su uso todava no logra una alta penetracin en el mercado.

Ale Hernandez (AH) - La principal diferencia en cmo se generan los estndares de jure y facto, es que los estndares de jure son promulgados por grupos de gente de diferentes reas del conocimiento que contribuyen con ideas, recursos y otros elementos para ayudar en el desarrollo y definicin de un estndar especfico. En cambio los estndares de facto son promulgados por comits "guiados" de una entidad o compaa que quiere sacar al mercado un producto o servicio; s tiene xito es muy probable que una Organizacin Oficial lo adopte y se convierta en un estndar de jure.

TIPOS DE ORGANIZACIONES DE ESTNDARES

Bsicamente, existen dos tipos de organizaciones que definen estndares: Las organizaciones oficiales y los consorcios de fabricantes. El primer tipo de organismo est integrado por consultores independientes, integrantes de departamentos o secretaras de estado de diferentes pases u otros individuos. Ejemplos de este tipo de organizaciones son la ITU, ISO, ANSI, IEEE, IETF, IEC, entre otras.

Estn integrados por compaas fabricantes de equipo de comunicaciones o desarrolladores de software que conjuntamente definen estndares para que sus productos entren al mercado de las telecomunicaciones y redes (e.g. ATM Forum, Frame Relay Forum, Gigabit Ethernet Alliance, ADSL Forum, etc).Una ventaja de los consorcios es que pueden llevar ms rpidamente los beneficios de los estndares promulgados al usuario final, mientras que las organizaciones oficiales tardan ms tiempo en liberarlos. LOS CONSORCIOS DE FABRICANTES

VENTAJAS DE LOS CONSORCIOS DE FABRICASTienen un contacto ms cercano con el mundo real - y productos reales. Esto reduce el riesgo de crear especificaciones que son demasiado ambiciosas, complicadas, y costosas de implementar.

El modelo de capas OSI (Open Systems Interconnect) de la organizacin ISO es el ejemplo clsico de este problema. La ISO empez a disearlas a partir de una hoja de papel en blanco tratando de disear estndares para un mundo ideal sin existir un impulso comercial para definirlas.

En cambio, los protocolos del conjunto TCP/IP fueron desarrollados por personas que tenan la imperiosa necesidad de comunicarse... ese fue su xito. Los consorcios de fabricantes promueven la interoperatividad teniendo un amplio conocimiento del mercado.

PROTOCOLOSLos Protocolos en un ambiente de comunicacin de datos sirve para dirigir la trasferencia de informacin entre dos entidades de comunicacin. Para ambiente MAINFRAME ,redes locales o servicios pblicos son las redes de paquetes ,se usan los mdem protocolos , para dirigir el flujo de mensajes entre las maquinas en conversacin. Para dirigir el intercambio de mensajes entre PCs independientemente , usando circuitos telefnicos. Estos protocolos garantizan la transmisin y recepcin de estos mensajes de forma segura y ordenada.

XMODEMEnva archivos en bloques de 128 caracteres al mismo tiempo. Cuando el computador que est recibiendo comprueba que el bloque ha llegado intacto, lo seala as y espera el bloque siguiente. El chequeo de error es un checksum o un chequeo ms sofisticado de redundancia cclica. Algunas comunicaciones por software soportan ambas y podran automticamente usar la ms indicada para un momento dado. Durante una descarga, el software tiende a usar el CRC, pero se cambiar a checksum si se detecta que el host no soporta el CRC. El protocolo de Xmodem tambin necesita tener declarado en su configuracin: no paridad, ocho bits de datos y un bit de parada.

Logra mayor velocidad enviando bloques uno tras otro sin tener que esperar el reconocimiento desde el receptor. Sin embargo, no puede retransmitir los bloques en caso de errores. En caso de que un error sea detectado en el receptor, la transferencia ser abortada. XMODEM-1K-g

Este avanzado protocolo es muy rpido al igual que garantiza una buena fiabilidad y ofrece varias caractersticas. Zmodem usa paquetes de 1 kb en una lnea limpia, pero puede reducir el tamao del paquete segn si la calidad de la lnea va deteriorndose. Una vez que la calidad de la lnea es recuperada el tamao del paquete se incrementa nuevamente.

Zmodem puede transferir un grupo de archivos en un lote (batch) y guardar exactamente el tamao y la fecha de los archivos. Tambin puede detectar y recuperar rpidamente errores, y puede resumir e interrumpir transferencias en un perodo ms tarde. Igualmente es muy bueno para enlaces satelitales y redes de paquetes conmutadas.ZMODEM

Ymodem: este protocolo es una variante del Xmodem, el cual permite que mltiples archivos sean enviados en una transferencia. A lo largo de ella, se guarda el nombre correcto, tamao, y fecha del archivo. Puede usar 128 o (ms comnmente), 1.024 bytes para los bloques.YMODEMYMODEM-gYmodem-g: este protocolo es una variante del anterior, el cual alcanza una tasa de transferencia muy alta, enviando bloques uno tras otro sin esperar por un reconocimiento. Esto, sin embargo, significa que si un error es detectado por el receptor, la transferencia ser abortada.

Telink: este protocolo es principalmente encontrado en Fido Bulletin Board Systems. Es bsicamente el protocolo Xmodem usando CRC para chequear y un bloque extra enviado como cabecera del archivo diciendo su nombre, tamao y fecha. Por su parte, tambin permite que ms de un archivo sea enviado al mismo tiempo (Fido es una BBS muy popular, que es usada en todo el mundo).Kermit: este protocolo fue desarrollado para hacer ms fcil que los diferentes tipos de computadoras intercambiasen archivos entre ellas. Casi ninguna computadora que usa Kermit puede ser configurada para enviar archivos a otra computadora que tambin use Kermit. Kermit usa pequeos paquetes (usualmente de 94 bytes) y aunque es fiable, es lento porque la relacin del protocolo de datos para usarlos es ms alta que en muchos otros protocolos.

EJERCICIOS DE CODIGO DE LINEA

Convertir la siguiente seal binaria a NRZ-L

1010Nivel 1: Nivel Bajo.Nivel 0: Nivel Alto.

Convertir la siguiente seal binaria a NRZi

Nivel 0: Al principio corresponde a 0, Se iguala a la posicin anterior.Nivel 1: Al principio corresponde a 1, Alterna entre nivel de positivo a negativo .

Convertir la siguiente seal binaria a ami

Nivel 0: Se mantiene a 0.Nivel 1: Alterna entre nivel de positivo a negativo .1-110

Convertir la siguiente seal binaria a

Pseudo-ternaria

Nivel 1: Se mantiene a 0.Nivel 0: Alterna entre nivel de positivo a negativo .1-110

Convertir la siguiente seal binaria a MANCHESTER

Nivel 1: Transicin de Bajo a Alto.Nivel 0: Transicin de Alto a bajo.1010

Convertir la siguiente seal binaria a

MANCHESTERDIFERENCIAL

Nivel 1: Alterna entre nivel de positivo a negativo de transicin de arriba a abajo.Nivel 0: Se iguala a la posicin anterior.1010