Señales y Datos: Transmisión, Sincronización y Control de Errores

¿Qué entendemos por señal y datos?

• Datos: Es el propio contenido de la información.
• Señal: Es la forma que adoptan los datos para su transmisión.

Ventajas de las señales digitales frente a las analógicas

Cuando una señal digital es atenuada o experimenta perturbaciones leves, puede ser reconstruida y amplificada mediante sistemas de regeneración de señales.

• Cuenta con sistema de detección y corrección de errores.
• Permite la multigeneración infinita sin pérdidas de calidad.
• Es posible aplicar técnicas de compresión de datos con pérdidas más eficientes que en las señales analógicas o sin pérdidas.
• Es más resistente al ruido.

¿Para qué se emplea la transformación A/D en las señales?

Se usa con el propósito de facilitar su procesamiento y hacer la señal resultante más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.

Procesos básicos en la transformación A/D

• Muestreo: Toma de muestras periódicas de la amplitud. La frecuencia de muestreo deberá ser el doble de la frecuencia máxima de la señal de entrada para poder recuperar posteriormente la señal original.
• Cuantificación: Se mide el nivel de voltaje en cada una de las muestras. Se asigna un valor discreto a los datos recogidos en el muestreo.
• Codificación: Consiste en traducir los valores obtenidos durante la cuantificación al código binario.

Muestreo de una señal: Frecuencia de muestreo

Consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de onda a intervalos fijos en el tiempo. La velocidad con que se toman estas muestras se llama frecuencia de muestreo, la cual debe ser como mínimo el doble de la frecuencia máxima de la señal de entrada.

Diferencia entre codificar y cuantificar la señal muestreada

En la cuantificación, la señal digital que se obtiene (cuantificada) es una señal no binaria. La codificación consiste en asignar un valor binario a la señal cuantificada.

Transmisión en serie: Ventajas, inconvenientes, ejemplos

El conjunto de datos va llegando secuencialmente al receptor. Los bits van llegando uno a uno por la misma línea.

• Ventaja: Sencillez en su instalación.
• Inconveniente: Transmisiones más lentas.
• Ejemplo: Periféricos de ordenador como el ratón.

Transmisión en paralelo: Ventajas, inconvenientes, ejemplos

Todos los bits se transmiten simultáneamente. Existe un tiempo antes de la transmisión del siguiente bloque. Requiere distancias muy cortas.

• Ventaja: Velocidad de transmisión.
• Desventaja: Coste de la instalación.

Tipos de comunicación según simultaneidad y emisión

• Simplex: Comunicación unidireccional. Transmisor y receptor no intercambian sus funciones. Ejemplo: Radio, televisión.
• Half Dúplex: Ambos elementos pueden cumplir funciones de emisor y receptor, pero no de forma simultánea. Ejemplo: Comunicaciones de radioaficionados.
• Full Dúplex: Los datos se pueden desplazar de forma simultánea en ambas direcciones. Ambos transmisores deben poseer diferentes frecuencias de transmisión o dos caminos de comunicación separados. Ejemplo: Teléfono a dos hilos.

Sincronización entre emisor y receptor

Se refiere al procedimiento mediante el cual el transmisor y el receptor establecen una base de tiempo común que permita reconocer los datos en el instante adecuado.

Sincronismo a nivel de carácter

Los bits son a caracteres como las letras a palabras.

Transmisión asíncrona: Representación

Viene definida por la norma RS232:

1. Cuando no se envían datos por la línea, esta se mantiene en estado alto (1).
2. Cuando se desea transmitir un carácter, se envía primero un bit que pone la línea en estado bajo (0) durante el tiempo de un bit.
3. Durante la transmisión, si la línea está a nivel bajo se envía un 0 y si está a nivel alto se envía un 1.
4. A continuación, se envían todos los bits del mensaje a transmitir con los intervalos que marca el reloj de transmisión; por convenio se transmiten entre 5 y 8 bits.
5. Se envía primero el bit menos significativo y el último el más significativo.
6. A continuación del último bit del mensaje se envía el bit (bit o bits) del final que hace que la línea se ponga a 1 por lo menos durante el tiempo mínimo de un bit. Estos bits pueden ser un bit de paridad para detectar errores y el bit o bits de stop, que indican el fin de la transmisión de un carácter.

Ventajas e inconvenientes de la transmisión asíncrona

• El sincronismo de carácter se resuelve fácilmente puesto que el primer bit de carácter es el que sigue. Entre dos caracteres consecutivos puede mediar cualquier separación, permaneciendo la línea todo el tiempo en estado 1.
• Es un método poco eficiente ya que para cada carácter son necesarios dos o tres bits de control, por lo que en el mejor de los casos la eficiencia es de un 80%.
• Es de uso generalizado para transmisiones inferiores a 1200 bits/seg.
• Los terminales en la comunicación son más sencillos en este tipo de transmisiones.

Transmisión síncrona: Sincronización y velocidad

Una transmisión síncrona consiste en poner el estado de un bit en la línea de datos, generamos un pulso de subida y bajada en la línea del reloj, ponemos otro estado de bit en los datos y volvemos a dar otro pulso de subida y bajada así hasta completar el número de bits que deseamos transmitir.

Esta forma de transmisión tiene una clara ventaja y es que no es necesario poner de acuerdo en velocidad alguna al emisor y receptor.

Elemento indicador de sincronización en la transmisión síncrona

Octeto de sincronismo.

Causas y detección de errores en la comunicación

Se producen por rayos, bajadas de energía y otras interferencias.

Se detectan mediante: Bit de paridad, doble paridad, código Hamming, código CRC o checksum.

Control de errores mediante el bit de paridad

Se añade un bit de paridad adicional a cada carácter binario que indica si el número de bits con un valor de 1 en un conjunto de bits es par o impar.

Si hay un número par de errores no los detecta. Te dice que hay un error, pero no te dice cuál es.

¿Qué ocurre al sobrepasar la capacidad de almacenamiento del receptor?

Se pierden los datos que no se han podido almacenar. Solo se podrá evitar el problema si se consigue que la computadora de origen deje de transmitir el tiempo suficiente como para que al receptor le dé tiempo de procesar los mensajes y así libera el espacio de la memoria y pueda seguir mandando información.

Señales en juego en la modulación

• Moduladora: Es el mensaje que se desea transmitir.
• Portadora: Es una señal de alta frecuencia de tipo sinusoidal frecuentemente que da soporte para trasladar de frecuencia la señal moduladora; es la onda que posee la forma específica que se adecua mejor a la transmisión que se desea.
• Modulada: Es la señal resultante de adaptar la señal moduladora a la portadora.

Baudios y su relación con el BPS

Es el número de cambios de estado de la señal en un segundo; se obtiene dividiendo la velocidad de transmisión (serie) entre el número de estados posibles para la señal modulada.

La relación es que un baudio está formado por N bits, por tanto, el número de bits de cada baudio en un segundo es el BPS.