curso telecom iii - 2012 codigos_linea (1)
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Curso: Telecomunicaciones IIICurso: Telecomunicaciones III
Código del Curso : IT – 515 –Código del Curso : IT – 515 –MMIng. Luis Degregori C. (Código de Línea)
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• Conformado básicamente por estas 02 etapas:
1.Banda Base { Mediante Códigos de Línea2.Pasa Banda { Modulación
M. Digital Binaria ASK, PSK, FSKM. Digital Multinivel QAM, 32 PSK, 64 QAM........
Transmisión DigitalTransmisión Digital
33
Línea Dedicada / ConmutadaLínea Dedicada / Conmutada
E1
MUX DMUX MUX DMUX
Ch9 15
Dedicada
E1
Línea Conmutada - Ventajas•Comunicación con cualquier PC (o Modem)•Económica•Línea exclusiva para la comunicación
En la transmisión digital se pueden tener 02 tipos de línea:
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Fundamentos de TransmisiónFundamentos de Transmisión
Línea ConmutadaDesventajas• BW limitada ( 300 - 3400 Hz ) en RTB• Demora en el establecimiento de la conexión• Velocidades pequeñas en datos (dependen del modem)
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Ventajas:• No entra en proceso de conmutación• Presenta mejor ancho de banda (BW)
Desventajas:
• Solo se puede comunicar entre 2 puntos• Es costosa
Línea Dedicada:Línea Dedicada:
66
Tipos de TransmisiónTipos de Transmisión
TX RX
TX
RX TX
RX
TX
RX TX
RX2 hilos
2 hilos
TX Simplex
TX Half duplexó Semiduplex.
TX Full duplex
Ej. PC printer
Ej. Modem H.Duplex
Ej. Línea dedicada
Es otra forma de clasificación:
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Modos de Transmisión. Modos de Transmisión.
Podemos clasificar por el modo de Transmisión digital, existen 02 formas, en modo SERIE ó PARALELO.Debido al costo el modo SERIE es el mas utilizado, existiendo dentro de este modo 03 sub-clases:•La Tx. Asíncrona,•La Tx. Sincrona y•La Tx. Isócrona.
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TX SERIE:TX SERIE:
TX Asíncrona, se caracteriza por que las señales que forman un carácter (un byte), se transmiten precedidas por un bit de arranque (start) y seguidas al menos de un bit de parada (stop).Entre 02 caracteres puede mediar cualquier separación.Es un tipo de transmisión adecuado para comunicaciones simples.
99
TX SERIE:TX SERIE:
Parad a
b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 b 8
Parad a
b it d e p arid ad
C aracter
T bit de parada 1.5 t bitT bit de arranque = t bitP bit de paridad: control error
TX Asíncrona
1010
TX SERIE:TX SERIE:
11 5 0 0 0b its
10000carac teres
(8+1+1+1.5) = 11.5 tb
TX Asíncrona
Velocidad de transmisión: 2,400 bpsTiempo para la transferencia de informacion:
115,000/2,400 = 47.9166 s
1111
TX SERIE:TX SERIE:
TX Asíncrona
1212
TX SERIE:TX SERIE:
TX Síncrona, se caracteriza por que los datos que son emitidos por el Tx. Son controlados por una CLK (Base de tiempos).La separación entre caracteres es siempre un numero entero de bits.Este tipo de Tx. Es el mas común en las comunicaciones digitales por que tiene una elevada eficiencia, aunque técnicamente existe una mayor complejidad.
1313
TX SíncronaTX Síncrona
0111 1110 AD C DATA CRC FLAG
FLAG: 0 1 1 1 1 1 1 0AD: DirecciónC: ControlDATA: Nivel 3CRC: Codificación por redundancia Cíclica
Trama 256 octetosSgte. trama
256 octetos 251 octetos de data
1 1 1 251 2
1414
TX SíncronaTX Síncrona
0111 1110 AD C DATA CRC FLAG
Trama 256 BytesSgte. trama 1 1 1 251 2
10,000 Bytes/256 = 39.0 Tramas39*251*8 = 78,312 bits de data10,000 – 9,789 = (211 + 5)*8 = 1728 bitsTotal de Bits = 80,040Velocidad 2,400Tiempo de transmisión = (80040/2400) = 33.35
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TX SERIE:TX SERIE:
TX IsócronaSe requiere para ciertos casos, como es el de una señal de video y audio en tiempo real.Aquí los retardos desiguales entre tramas, no son aceptables para una Tx. De calidad, por esto la transmisión síncrona termina fallando.Para este tipo de aplicaciones no solo se requiere sincronizar los caracteres sino el flujo total de bits. La Transmisión Isócrona garantiza este tipo de requerimiento.
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Códigos de Transmisión DigitalCódigos de Transmisión Digital
Nivel 2 { 0111 11100 ...
Nivel 1 Señal Eléctrica
Transmisión Banda BaseTransmisión por CableTransmisión por codigo de línea
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Características de la Línea de Características de la Línea de TXTX
En la transmisión de señales digitales, es necesario:
a) Contar con modems adecuados dependiendo del tipo de transmisión (asincrona ó sincrona), los cuales siguen una serie de normas de la UIT.
b) Garantizar una sincronización entre los extremos de la comunicación, para recuperar la señal con un mínimo de errores.
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Características de la Línea de Características de la Línea de TXTXLos mensajes al viajar a traves de los medios físicos pueden tener alguna distorsión (es probable la existencia de errores).
Por esa razón tambien se han concebido códigos de detección y correción de errores.Estos modems tambien suelen realizar la compresión de los datos.
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Características de la Línea de Características de la Línea de TXTX
f1 f2
El modem convierte una señal digital en analógica y traslada el espectro de la señal sobre la portadora f2
Ancho de banda0
2020
a) La codificación de línea, es un proceso que
consiste en convertir:
DATOS digitales SEÑALES digitales.
a) Esta codificación convierte una secuencia
de bits en una señal digital.
Códigos de LíneaCódigos de Línea(CONVERSION DIGITAL-DIGITAL)(CONVERSION DIGITAL-DIGITAL)
2121
Luego la Codificación de línea, consiste
en adecuar los niveles lógicos
estandarizados por tecnologías como TTL
ó CMOS, a una forma mas adecuada para
su transmisión por una línea telefónica.
Códigos de LíneaCódigos de Línea(CONVERSION DIGITAL-DIGITAL)(CONVERSION DIGITAL-DIGITAL)
2222
Códigos de LíneaCódigos de Línea
Codificador Decodificador
0101…10 0101…10Datos digitales
Datos digitales
ENLACE
Señal digital
Los datos, que representan un texto, números, audio ó video, se almacenan en la memoria ó el HDD de una PC como una secuencia de bits.
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Deben caracterizarse por:
1.Una buena Densidad Espectral de Potencia
2. Detectar y/o corregir Errores
3. Buena Sincronización de Relojes
4. Componente Continua Nula (DC= 0)
Característica de los CódigosCaracterística de los Códigos de Líneade Línea
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Tipos principales de los Tipos principales de los CódigosCódigos de Líneade Línea
UNIPOLAR
POLAR
BIPOLAR
MULTINIVEL
MULTITRANSMISION
Códigos de Línea
MLT-3
2B/1Q, 8B/6T y 4D - PAM5
AMI y pesado ternaria
NRZ
NRZ, RZ y Bifásica. ( * )
( * ): Manchester y Manchester diferencial.
¡Se pueden dividir en 05 grandes categorías!
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Código NRZ (sin retorno a cero)•Se denomina NRZ por que la señal no retorna a cero a mitad del bit.•Utilizado para cortas distancias• Usado en equipos digitales (internamente)
Ejemplos de CódigosEjemplos de Códigos
1 0 1 1 1
V
+
t
1. X2. X3. X4. X
0
UNIPOLAR
2626
Código NRZ (sin retorno a cero)•En este método de codificación , cada valor lógico “0” y “1” toman un valor distinto de tensión.
Ejemplos de CódigosEjemplos de Códigos
DATOS
SEÑAL
0 0 1 1 0 1 0 0
2727
Código NRZ - Polar
Ejemplos de Códigos:Ejemplos de Códigos:
En los esquemas polares los voltajes se encuentrana ambos lados del eje del tiempo.Se pueden tener 02 tipos de codificación NRZ polar.El NRZ – L: donde el nivel del voltaje determina el valor del bit. El NRZ – I: donde la inversión ó falta de inversión determina el valor del bit.
2828
Código NRZ – Bipolar (NRZ – L)
Ejemplos de Códigos:Ejemplos de Códigos:
1. X2. X3. X4.
1 0 1 1 1+
V
t-
TIENE BAJA COMPONENTE DC
2929
Código NRZ – Bipolar. (NRZ – L)•En este método de codificación , cada valor lógico “0” y “1” toman un valor y signo distinto de tensión.
Ejemplos de Códigos:Ejemplos de Códigos:
DATOS
SEÑAL
0 0 1 1 0 1 0 0
3030
Código NRZ – I, Bipolar. (NRZ – Invertido)
En este método de codificación: Sin Inversión, el siguiente bit es cero. Con inversión, el siguiente bit es uno.
Ejemplos de Códigos:Ejemplos de Códigos:
DATOS
SEÑAL
0 0 1 1 0 1 0 0
Sin Inversión, el siguiente bit es cero.Con inversión, el siguiente bit es uno.
3131
Ejemplos de Códigos:Ejemplos de Códigos:
•El principal problema de los códigos NRZ es el de la sincronización.
•El receptor no sabe cuando ha terminado un bit o cuando a comenzado el siguiente.
•Una solución es la codificación con retorno a cero (RZ).
3232
Código RZ – Unipolar.
En este método de codificación, cuando el bit (dato) sea un “1” lógico, la primera mitad del periodo de la señal tiene una tensión, estando sin ella el resto de los casos.
Ejemplos de Códigos:Ejemplos de Códigos:
3333
Código RZ - Unipolar
Ejemplos de CódigosEjemplos de Códigos
1. X2. X3. (111...) X(000...)4. X
128000 baudios64000 bps
1 0 1 1 1+
V
t-
1 0 0 0 1 0 1 0 1 0
3434
Código RZ - Unipolar
Ejemplos de CódigosEjemplos de Códigos
0 0 1 1 0 1 0 0
1 1
1
0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
Datos
Código
Señal
3535
Código RZ – Polar.
Este método de codificación, se concibió para mejorar el tema de la sincronización que se había mejorado algo en el RZ – unipolar.Se utilizan 03 valores, uno positivo, uno negativo y cero.La señal cambia a cero en cada mitad del bit.
Ejemplos de Códigos:Ejemplos de Códigos:
3636
Código RZ - Bipolar
Ejemplos de CódigosEjemplos de Códigos
1. X2. X3. 4.
1 0 1 1 1+
V
t-
El voltaje positivo se da cuando se tiene un “1”.El voltaje negativo se da cuando se tiene un “0”.La señal cambia a cero en cada mitad del bit.
3737
Código AMI (Alternate Mark Inversion) • Empleado en RDSI
Ejemplos de CódigosEjemplos de Códigos
•Es una forma de codificación bipolar.•Aquí un voltaje nulo representa un “cero” binario.•Los “unos” binarios se representan alternando voltajes positivos y negativos.
3838
Código AMI (Alternate Mark Inversion) • Empleado en RDSI
Ejemplos de CódigosEjemplos de Códigos
1. 2. 3. 4.
1 0 1 1 1+
V
t-
+ +- -
3939
Código AMI Código AMI (Alternate Mark Inversion)(Alternate Mark Inversion)
"S"
MT1
2B - 1Q
RDSI
0 1 0 1 1+
V
t-
0 0
Punto de referencia “S”Terminal de la red 1
4040
Código AMI Código AMI (Alternate Mark Inversion)(Alternate Mark Inversion)
En realidad es un tipo de código tipo RZ – BIPOLAR, con la propiedad que facilita la detección de errores, por que un error en cualquiera de los bit produce una violación bipolar (cuando se recepcionan 2 ó mas ceros o unos consecutivos).
4141
AMI - RZAMI - RZ
1 0 1 1 0+
V
t-
1
tbf
Ancho de Banda1/
64000
4242
1
2
TbTb
2 tb .1
64000seg
1
tb.64000
1
seg
1
2
tb.2 64000 .128000 Hz
1seg .64000 bits
tb 1bit
AMI - RZAMI - RZ
4343
F iltro
10
1
AMI - AMI - RZRZ
4444
AMI - RZAMI - RZ
• Ventaja:Tiene una armónica en 68000 que sirve para el CLK
•DesventajaRequiere mayor ancho de banda +
-
V R 1
V R 2
Señal a la entrada del repetidor
Señal a la salida del repetidor
4545
CODIGO HDB-3CODIGO HDB-3
Es una variacion del AMI.
Producen señales con polaridad alterna, cuando el bit es un “1” logico.
Estas señales tienen un duty cycle del 50%.
En el HDB3 se reemplazan grupos de 4 ceros, por 1 o 2 señales.
4646
CODIGO HDB-3CODIGO HDB-3
En el HDB3 se viola el criterio de alternancia.
Esta violación permite reducir la componente continua y detectar errores.
Este código permite un mejor sincronismo.
4747
CODIGO HDB-3CODIGO HDB-3
En este caso, el cuarto cero se sustituye por un estado de señal no permitido en el código.
En las violaciones siguientes, para minimizar la componente DC:“Si la última violación fue positiva, la siguiente debe ser negativa y viceversa”.
Esta condición se determina dependiendo si el número de pulsos desde la última violación es par o impar y dependiendo de la polaridad del último pulso anterior a la aparición de los cuatro ceros.
4848
CODIGO HDB-3CODIGO HDB-3
•Esta condición se determina dependiendo si el número de pulsos “1” desde la última violación es par o impar y dependiendo de la polaridad del último pulso anterior a la aparición de los cuatro ceros.
•HDB3 ("High Density Bipolar-3 Zeros"):
Número de 1´s desde la Número de 1´s desde la última sustituciónúltima sustitución
PARPAR IMPARIMPAR
Pulso anterior positivoPulso anterior positivo -B00-V-B00-V 000+V000+V
Pulso anterior negativoPulso anterior negativo +B00+V+B00+V 000-V000-V
4949
CODIGO HDB-3CODIGO HDB-3
H D B - 3
# de 0’s consecutivosBipolarDensityHigh 0 0 0 V+
0 0 0 V-B 0 0 V+B 0 0 V-1 0 10 0 0 0 0 0 0
B 0 0 V - 0 0 0 V +
Códigos utilizados
HDB3 sustituye 4 ceros consecutivos con 000V ó B00V, dependiendoDel numero de pulsos distinto de cero después de la ultima sustitución.
5050
HDB-3HDB-3
• “1” Siguen la regla de alternancia (AMI- RZ)• “V” Son alternados V+ ... V- ... V+
( Viene de la secuencia anterior)
0 0 0 0 0 0 0 1
B 0 0 -V 0 0 V+B 1 0 0V-
0 0 0 00
0
...
5151
HDB-3HDB-3
1 0 0 0 1 01 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 011
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
5252
Manchester
En este método de codificación , los valores lógicos no se representan como niveles de la señal, sino como transiciones en la mitad de la celda del bit. Un flanco de bajada representa un cero y un flanco de subida representa un uno.
0 0 1 1 0 1 0 0
Datos
Señal
Manchester
Las Ethernet LANs (Redes de área local Las Ethernet LANs (Redes de área local Ethernet), como la Ethernet), como la 10Base-T, 10Base-T, Usa el Usa el código Manchester para la transmisión. código Manchester para la transmisión.
Aquí dos niveles representan un bit. Aquí dos niveles representan un bit.
5353
Manchester
10Base-T: continuac.----10Base-T: continuac.---- Una transición bajo → alto a la mitad Una transición bajo → alto a la mitad
del bit representa un `1'. del bit representa un `1'. Una transición alto → bajo a la mitad Una transición alto → bajo a la mitad
del bit representa un `0'. del bit representa un `0'. No existe componente continua (DC). No existe componente continua (DC). Utiliza V+ y V -. Utiliza V+ y V -.
5454
5555
Manchester
A consecuencia de las transiciones para cada bit , el requerimiento del ancho de banda para esta codificación: Es el doble comparado con las comunicaciones asíncronas, y el espectro de la señal es mayor.
5656
Manchester DiferencialUn bit '1' se indica haciendo en la primera mitad de la señal sea igual a la última mitad del bit anterior, es decir, sin transición al principio del bit. Un bit '0' se indica haciendo la primera mitad de la señal contraria a la última mitad del último bit, es decir, con una transición al principio del bit. En la mitad del bit hay siempre una transición.
5757
Miller o Codificación Por Retardo
1 0 0 1 1 0 1
“1” retiene la polaridad medio periodo de bit
“0” retiene la polaridad 1 periodo de bit
Si el siguiente bit es “0”habrá una transición al
final del bit.
5858
Código 2B - Código 2B - 1Q1QEn este código su nomenclatura seria:
2 BINARIO y 1 CUATERNARIO.
Es un sistema de Código Multinivel.B significa el dato, en este caso es binario.Q indica que se tienen 4 niveles.
5959
Los esquemas multinivel se han desarrollado con la finalidad de aumentar la velocidad de datos y minimizar el ancho de banda requerido.
Se busca incrementar el numero de bits por baudio, codificando:Un patrón de “m” elementos de DATOS enun patrón de “n” elementos de SEÑAL.
Código 2B - Código 2B - 1Q1Q
6060
Solamente existen 02 tipos elementos de datos (0 y 1), lo que significa que un GRUPO de “m” elementos de datos pueden producir un combinación de 2m PATRONES de DATOS.
Si tenemos “L” niveles diferentes, entonces podemos obtener Ln combinaciones de patrones de señal.
Código 2B - Código 2B - 1Q1Q
6161
En este código la tasa de señales, obtenida en este código es aproximadamente N/4.
Usando el código 2B – 1Q, se logran enviar datos a una velocidad dos veces mas rápido que el código NRZ – L.
Este código 2B1Q se utiliza en la tecnología DSL y RDSI a través de las líneas telefónicas.
Código 2B - Código 2B - 1Q1Q
6262
0 1 1 00 0 1 1 00 0 1
1
3
-1
-3
PC portátil
2B /1Q
.2 tb1
.1
2
1
tb1
.1
264000 32000Hz
Niveles (Codigo Gray): “3” = + 450 mV, “1” = + 150 mV “-3” = - 450 mV, “-1” = - 150 mV
Dbits
Código 2B - Código 2B - 1Q1Q
6363
Código 4B - Código 4B - 3T 3T En este código su nomenclatura seria:
4 BINARIO y 3 TERCIARIO.
Es un sistema de Código Multinivel.B significa el dato, en este caso es binario.T indica que se tienen 3 pulsos:• Positivo, Cero y Negativo.
6464
0 0 0 0 + +0 + 0 – 4 bits
4 tb
+ +04B - 3T
4tb .3
1
.3
4
1
tb1
..3
464000 Hz .48000 Hz
1.4 Tb
1.3
48000 baudios64000 bps
3
Código 4B - Código 4B - 3T 3T
6565
2 2 2 2x x xb1 b1 b1 b10 0 0 00 0 0 10 0 1 0
1 1 1 1
3 3 3x xT1 T1 T1+ 0 0+ 0 -+ 0 ++ - 0+ - -
(27 )
16
11
16 27
No se usan 03 pulsos nulos.
Código 4B - Código 4B - 3T 3T
6666
Símbolos ternarios: 03 niveles +, - , 008 bits son codificados en 6 simbolos ternarios.06 symb. Ternarios= 36 = 729 combinaciones posibles (solo usamos 256 combinac. para Dx).
En 100 base T4, se usan 3 pares (2 symb/par)
Ratio Baud= +(100 Mbps ÷08 bits)*(6 bauds/3).= 25 Mbaud por par.
Código 8B – Código 8B – 6T6T
CODIGO 4B/5BCODIGO 4B/5B
• ElEl 100-Base-Tx 100-Base-Tx usa el código 4B/5B, usa el código 4B/5B, mediante 16 conjuntos de 4 bits – “mediante 16 conjuntos de 4 bits – “nibble”nibble”, , (subconjuntos de 16 codigos de 32 posibles) (subconjuntos de 16 codigos de 32 posibles) transmitiendo codificado como símbolos de 5 transmitiendo codificado como símbolos de 5 bits. bits.
• Esto aumenta la velocidad en 5/4 (de 100 Esto aumenta la velocidad en 5/4 (de 100 pasamos a 125 Mbps). pasamos a 125 Mbps).
• Los otros 16 códigos 5B se emplea para Los otros 16 códigos 5B se emplea para control, ejm: IDLE. control, ejm: IDLE.
6767
CODIGO MLT-3CODIGO MLT-3
Es un código y un modelo de Es un código y un modelo de señalización.señalización.
Consiste en una técnica multinivel de tres Consiste en una técnica multinivel de tres niveles denominada MLT-3. niveles denominada MLT-3.
El código MLT-3 alterna en forma cíclica 3 El código MLT-3 alterna en forma cíclica 3 niveles de tensión.niveles de tensión.
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CODIGO MLT-3CODIGO MLT-3
Cada bit se codifica de esta forma:Cada bit se codifica de esta forma: El "1" lógico cambia el nivel de tensión del El "1" lógico cambia el nivel de tensión del
bit anterior al nivel de tensión del bit bit anterior al nivel de tensión del bit siguiente.siguiente.
El “0" lógico mantiene el nivel de tensión El “0" lógico mantiene el nivel de tensión del bit anterior.del bit anterior.
La figura ilustra algunos ejemplos de estos La figura ilustra algunos ejemplos de estos códigos. códigos.
6969
CODIGO MLT-3CODIGO MLT-3 Este esquema muestra como el código MLT-3 Este esquema muestra como el código MLT-3
alterna los “1” en forma cíclica 03 niveles de alterna los “1” en forma cíclica 03 niveles de tensión.tensión.
0
0
+V -V
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CODIGO MLT-3CODIGO MLT-3
El código MLT-3 alterna en forma cíclica 3 El código MLT-3 alterna en forma cíclica 3 niveles de tensión.niveles de tensión.
Cada bit se codifica de esta forma:Cada bit se codifica de esta forma: El "1" lógico cambia el nivel de tension del El "1" lógico cambia el nivel de tension del
bit anterior al nivel de tensión del bit bit anterior al nivel de tensión del bit siguiente.siguiente.
El “0" lógico mantiene el nivel de tensión El “0" lógico mantiene el nivel de tensión del bit anterior.del bit anterior.
7171
CODIGOS EN CODIGOS EN ETHERNETETHERNET
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