Conceptos Clave de Señales y Codificación en Redes de Datos

Conceptos Fundamentales de Señales

En el ámbito de las telecomunicaciones y las redes de datos, comprender los conceptos básicos de las señales es crucial. A continuación, se definen los términos esenciales:

Definiciones Clave

• Señal: Una secuencia de cambios de voltaje cuyas características principales son la fase, la amplitud y la frecuencia.
• Fase: Medida de la posición relativa en el tiempo de un periodo singular de una señal.
• Amplitud: Valor instantáneo de la señal en un instante dado.
• Frecuencia: El número de repeticiones de un periodo por unidad de tiempo. Se mide en Hertz (Hz) y es la inversa del periodo.
• Hertz (Hz): Equivalente a un ciclo de la señal por segundo.
• Espectro de la Señal: El conjunto de valores de la señal desde el mínimo hasta el máximo, o el rango de frecuencias que ocupa una señal.

Tipos de Señales

• Señales Digitales: Son discretas y toman valores específicos.
• Señales Analógicas: Son continuas y pueden tomar una infinidad de valores dentro de un límite superior e inferior.

Modulación y Ancho de Banda

La modulación y el ancho de banda son conceptos interconectados que permiten la transmisión eficiente de datos.

Modulación

• Definición: Proceso de modificar el espectro de una señal para que pueda ser transmitida eficientemente a través del ancho de banda de un medio de transmisión.

Ancho de Banda

• Definición: Capacidad de un canal para transmitir un determinado espectro o rangos de frecuencia. Se mide en bits por segundo (bps).

Multiplexión

• Definición: Transmisión simultánea de múltiples flujos de datos a través de un único canal de comunicaciones.

¿Cuándo Modular?

Se modula cuando el ancho de banda del canal de transmisión es menor que el espectro de frecuencia de la señal a transmitir.

Soluciones para Ancho de Banda Limitado

Existen dos formas principales de resolver el problema de un ancho de banda limitado:

• Modular la señal.
• Filtrar la señal.

Ventajas de la Modulación

• Eficiencia Económica: Es más económico adaptar la señal al medio de transmisión que adaptar el medio a la señal.
• Detección de Errores: Facilita la implementación de mecanismos de detección de errores.
• Sincronización: Mejora la sincronización entre emisor y receptor.
• Reducción de Interferencias: Disminuye la interferencia entre señales.
• Inmunidad al Ruido: Aumenta la resistencia de la señal al ruido.
• Optimización del Espectro: Permite un uso más eficiente del espectro de frecuencia.

Codificación de Línea

La codificación de línea es el proceso de transformar datos en señales eléctricas o lumínicas para su transmisión.

Tipos de Codificación

La codificación transforma datos en señales. Los tipos principales son:

• Digital a Digital: Datos digitales a señal digital.
• Analógico a Digital: Datos analógicos a señal digital.
• Digital a Analógico: Datos digitales a señal analógica.
• Analógico a Analógico: Datos analógicos a señal analógica.

Formatos de Codificación de Línea

A continuación, se describen algunos formatos comunes de codificación de línea:

• NRZ-L (Non-Return to Zero - Level)

  • 0: Nivel de voltaje alto.
  • 1: Nivel de voltaje bajo.

• NRZ-I (Non-Return to Zero - Inverted)

  • 0: No hay transición al principio del intervalo.
  • 1: Hay transición al principio del intervalo.

• Bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion)

  • 0: No hay señal de línea (voltaje cero).
  • 1: Nivel de voltaje positivo o negativo, alternando para los unos sucesivos.

• Pseudoternaria

  • 0: Nivel de voltaje positivo o negativo, alternando para los ceros sucesivos.
  • 1: No hay señal de línea (voltaje cero).

• Manchester

  • 0: Transición de alto a bajo en la mitad del intervalo.
  • 1: Transición de bajo a alto en la mitad del intervalo.

• Manchester Diferencial

  • Siempre hay una transición en la mitad del intervalo.
  • 1: No hay transición al principio del intervalo.
  • 0: Hay transición al principio del intervalo.

• B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution)

  • Similar a Bipolar-AMI, pero cualquier secuencia de ocho ceros consecutivos se reemplaza por una secuencia con dos violaciones de código.

• HDB3 (High-Density Bipolar 3-Zero)

  • Similar a Bipolar-AMI, pero cualquier secuencia de cuatro ceros consecutivos se reemplaza por una secuencia con una violación de código.