Fundamentos de Redes: Modelo OSI, señales, multiplexación y conmutación
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INTRODUCCIÓN
En primer lugar vamos a ubicar el acceso al medio dentro del modelo OSI. Estudiando la imagen donde se muestra el modelo OSI vemos que se trata de una capa que realiza una función intermedia entre la capa física y la capa de red.
Se trata por tanto de una capa que se encarga de la entrega a la capa de red de un flujo de bits fiable, es decir, libre de errores. Hay que tener en cuenta que a nivel de capa física, el medio de transmisión codifica la información para enviarla al destino intentando enviar la máxima cantidad de información con el mínimo número de errores, pero realmente no es capaz de darse cuenta de si la información que llega al otro extremo ha sufrido algún cambio o no. Realizar ese control de errores en la transmisión es función de la capa de enlace.
Para poder realizar esta tarea lo mejor posible, el nivel de enlace no trata con secuencias de bits sin significado como lo hace el nivel físico, sino que los agrupa dándoles un cierto significado según la posición en la que estén. A la unidad de bits poseedora de un significado con la que trabaja la capa de enlace se le denomina trama o frame. La capa de enlace es la encargada de recoger los bits de nivel físico y crear tramas de datos con significado para poder gestionarlas mejor.
No hay que perder de vista que a este nivel, los dos equipos que están hablando están conectados directamente a través de un cable (aunque este cable pueda estar compartido), y que las tramas viajan una detrás de otra de un equipo hasta el otro y nunca podrán llegar en desorden al destino ya que el medio de transmisión une los dos equipos directamente por un único camino.
Una situación típica que suele darse durante el proceso de comunicación entre dos equipos es que el emisor envíe información al receptor a una velocidad superior a la que el receptor puede procesarla, provocando que el receptor se sature y empiece a descartar los datos recibidos por no poder procesarlos. Para evitar que estos datos se pierdan y provoquen reenvíos, el receptor debe poder informar al emisor de esta situación para que éste reduzca la velocidad de envío. También debe poder informarle de si le ha llegado un dato bien o mal para que el emisor siga enviando nuevos datos o reenvíe el que ha llegado mal. A estas tareas se les denomina genéricamente control de flujo.
Finalmente, hay que gestionar el enlace que une directamente los dos equipos de alguna forma. Se debe saber si el medio es utilizable en modo símplex, dúplex o semidúplex. En caso de que sea semidúplex hay que gestionar quién accede a él en cada momento. También hay que gestionar, en el caso de que el medio de transmisión sea compartido, quién accede a él en cada momento para evitar colisiones. A todas estas tareas se les denomina gestión del enlace.
Existen distintos protocolos (o normas) que trabajan a nivel de enlace. Cada uno está orientado a una situación diferente. No es lo mismo el protocolo que debe existir en una red de área local en la que muchos equipos comparten un mismo medio físico, o en la que varios equipos se comunican de forma inalámbrica, que dos enrutadores conectados punto a punto. Por lo tanto, cada protocolo define su propia creación de tramas, sus técnicas de control de flujo, sus técnicas de control de errores y cómo gestiona el enlace. Protocolos a nivel de enlace pueden ser CSMA/CD, CSMA/CA (estos dos sólo gestionan el enlace), HDLC, PPP, LAPB, LAPD, etc.
SEÑALES - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
Señal Analógica: Es aquella que es capaz de tomar todos los valores posibles en un rango. Por lo tanto, es una función continua, es decir, entre dos puntos cualesquiera siempre habrá un número infinito de puntos intermedios que los unan. Es una onda continua que cambia suavemente y a medida que se mueve del punto A al punto B, pasará por un número infinito de valores en su camino.Señal Digital: Es aquella que es capaz de tomar sólo un número finito de valores. Por lo tanto, es una función discontinua, es decir, entre dos valores habrá saltos sin puntos intermedios que los unan. Al tomar valores discretos (finitos), la transición entre 2 valores es instantánea.
Representación de las señales: Una señal (analógica o digital), se suele representar en un eje de coordenadas, en las que el eje horizontal o de abscisas representa el tiempo y el eje vertical o de ordenadas representa el valor que toma la señal en cada momento.
Señal Periódica: Es aquella que completa un patrón dentro de un marco de tiempo medible denominado periodo. Ese patrón se repite constantemente a lo largo del tiempo. El tiempo que tarda en repetirse el patrón se denomina periodo (T). Al patrón que se repite se le denomina ciclo. Al número de ciclos que se repiten en 1 segundo se le denomina Frecuencia.Señal Aperiódica: Es aquella para la cual no es posible apreciar ningún patrón que se repite en un intervalo de tiempo medible.
Características de las señales Analógicas Periódicas· Amplitud: Es el valor de la señal en cualquier punto de la onda· Periodo: El tiempo en segundos que necesita la señal para completar un ciclo, es decir, para completar el patrón que luego se repetirá. Se mide en segundos, milisegundos, microsegundos, nanosegundos, picosegundos, etc.· Frecuencia: El número de ciclos completos de la señal en 1 ciclo. Se mide en hercios (s-1), kilohercios, megahercios, gigahercios, terahercios, etc.· Fase: La posición de la onda respecto al instante de tiempo 0. Se mide en grados (360º) o radianes (2ð)· Longitud de onda: Los metros que recorre la señal en 1 ciclo.· Velocidad de propagación: Velocidad a la que se propaga la señal por el medio. Frecuencia = 1 / Periodo Velocidad = Longitud * Frecuencia
Características de las señales Digitales· Amplitud: Es el valor de la señal en cualquier punto de la señal· Intervalo de bit (tiempo de bit) (tb): Equivalente al periodo en las señales analógicas. Es el tiempo mínimo que hay que mantener la señal en el estado que sea para que esta variación sea reconocida como tal por los circuitos electrónicos del sistema. Durante ese espacio de tiempo, la amplitud de la señal (el voltaje) permanece constante. Se mide, igual que el periodo, en segundos, milisegundos…· Tasa de bit o velocidad de modulación (vm): Equivalente a la frecuencia en las señales analógicas. Es el número de intervalos de bits que se dan en 1 segundo. Vm=1/tb· Número de bits por intervalo de bit: Un sistema biestable en el que sólo se pueden representar dos estados, solamente puede transmitir 1 bit en cada intervalo de bit. Es decir, si un sistema sólo puede detectar 5 voltios y 0 voltios, en cada intervalo de bit sólo se puede enviar 1 bit. En un sistema tetraestable en el que sólo se pueden representar cuatro estados, se pueden enviar 2 bits en cada intervalo de bit. En un sistema que puede detectar ocho estados diferentes, se pueden enviar 3 bits en cada intervalo de bit. Por ejemplo, en enviar la cadena 010010 con un sistema biestable necesitamos 6 intervalos de bit, con un sistema tetraestable sólo necesitaremos 3 intervalos de bit y con un sistema octaestable sólo necesitamos 2 tiempos de bit. Un sistema N estable puede transmitir en un intervalo de bit M bits, siendo M=log2N· Velocidad de transmisión (vt): Equivale al número de bits por segundo que es capaz de enviar un sistema de transmisión. Vt=vm*M = (1/tb)*M = vm*log2N.
DATOS DIGITALES Y SEÑAL DIGITAL
UNIPOLAR
MULTIPLEXIÓN Y CONMUTACIÓN
MULTIPLEXIÓN O MULTIPLEXACIÓN
La multiplexación es una técnica utilizada en comunicaciones, por la que se hace convivir en un canal señales procedentes de emisores distintos y con destinos en un conjunto de receptores también distintos. En suma, se trata de hacer compartir un canal físico, estableciendo sobre él varios canales lógicos. El objetivo es utilizar de forma más eficiente los canales físicos. Por ejemplo, no tiene sentido que si de una centralita de telefonía sale una fibra óptica hasta otra centralita, por esa fibra solo viaje un canal de voz de 3,1 Khz de ancho de banda, ya que se estaría desaprovechando casi la totalidad del ancho de banda de la fibra óptica. Se trata de juntar muchas conversaciones diferentes de 3,1 Khz cada una y enviarlas todas juntas a través de la fibra óptica, pero por canales lógicos diferentes, para que no se entremezclen las conversaciones.
La capacidad de transmisión del canal común debe ser mayor o igual que las suma de las capacidades de transmisión de cada uno de los emisores. Es decir, si el canal físico tiene una capacidad Cfísico en bits por segundo, es posible introducir a través de él N canales lógicos cada uno de ellos con una capacidad Clógicoi de tal forma que la suma de las capacidades de todos los canales lógicos creados sea menor o igual a la capacidad del canal físico. Equation.Al proceso de juntar estos N canales lógicos en un solo canal físico se le llama multiplexión o multiplexación, y al proceso inverso se le llama desmultiplexión. Existen básicamente dos tipos de multiplexación:
1.Multiplexación por división de frecuencia:
En este método se asigna a cada señal a trasmitir una banda (rango de frecuencias) en el espectro de frecuencias que pueden trasmitirse por la línea. Cada una de las señales se encuentra separada del resto por unas bandas de seguridad. Se utiliza con ondas analógicas y originariamente se difundió muchísimo este sistema para aprovechar el ancho de banda de los cables coaxiales por parte de las compañías de telefonía.
2.Multiplexación por división en el tiempo:
Los canales lógicos se asignan repartiendo el tiempo de uso del canal físico entre los distintos emisores estableciendo espacios temporales. Así cada uno utiliza el tiempo que tiene asignado, debiendo esperar a su siguiente espacio temporal para volver a trasmitir si tiene necesidad de ello. Estás espacios se repiten periódicamente a lo largo del tiempo. En cada espacio de tiempo una comunicación ocupa todo el ancho de banda del canal. Requiere que el tipo de datos a transmitir sea digital.
CONMUTACIÓN
La conmutación es establecer el circuito físico y lógico para poner en contacto el emisor y el receptor.
1.Conmutación de circuitos:
En este método se establece para cada comunicación entre un emisor y un receptor, un circuito físico diferente de los otros circuitos físicos. Una vez establecido el circuito físico que une ambos elementos de la transmisión, se establece el canal lógico necesario para que exista cualquier comunicación.
Esta conmutación sucede cuando se habla por teléfono. El usuario emisor está conectado por su bucle de abonado o suscribers loop a su central de telefonía. Desde esta central, se conmutan los distintos circuitos entre las centrales que separan al emisor del receptor hasta llegar a la central a la que se encuentra conectado el receptor a través de su bucle de abonado. Se establece una conexión extremo a extremo y este establecimiento del camino físico entre emisor y receptor consume tiempo. Una vez creado el camino físico y el lógico entre emisor y receptor, las comunicaciones sólo tienen el retardo de la propagación de la señal de aproximadamente 3*108 m/s. El camino lógico que se establece sobre el físico, seguramente irá multiplexado con más canales lógicos utilizando multiplexación en frecuencia. Al establecerse el canal físico y lógico antes de empezar a enviarse la información, no es necesario que durante el envío de la información se mande constantemente a quién va dirigida dicha información, es decir, el nombre del receptor no hace falta enviarlo constantemente.
2.Conmutación de paquetes:
En este método, las redes constan de un conjunto de nodos que son equipos de comunicaciones que almacenan temporalmente y según consideren la información que les llega y luego la reenvían por el canal que vean menos congestionado en cada momento. Los nodos de la red se interconectan con una topología en malla.
Esta conmutación sucede cuando se accede a una página Web de Internet. El usuario emisor de la petición envía un bloque de información llamado paquete. El paquete obligatoriamente será información digital. Los nodos de comunicaciones por los que pasa el paquete, lo almacenan temporalmente y lo reenvían por alguno de sus muchos canales de salida, pero en cada momento deciden por cuál de ellos lo envían. En cada paquete debe ir obligatoriamente el destinatario del paquete. Esto se debe a que si un mensaje se divide en 5 paquetes, cada uno de esos paquetes puede ir por una ruta totalmente diferente al resto de los paquetes. No existe un canal físico que inicialmente una al emisor y al receptor, por eso en cada paquete se dice quién es el destinatario de dicho paquete. Se suele utilizar multiplexación por división en tiemp
PARES TRENZADOS
Como se ha comentado, los pares trenzados son 4 pares de cables que se entrelazan entre ellos y finalmente se insertan en un conector RJ45 o en una ROSETA.
PAR TRENZADO
CONECTOR RJ-45
CONECTOR ROSETA
Los estándares internacionales TIA/EIA-568-B se publicaron por primera vez en 2001. Sustituyen al conjunto de estándares TIA/EIA-568-A que han quedado obsoletos. La primera revisión del estándar, TIA/EIA-568-A.1-1991, se emitió en 1991 y fue actualizada en 1995. La demanda comercial de sistemas de cableado aumentó fuertemente en aquel período, debido a la aparición de los ordenadores personales y las redes de comunicación de datos, y a los avances en estas tecnologías. El desarrollo de cables de pares cruzados de altas prestaciones y la popularización de los cables de fibra óptica, conllevaron cambios importantes en el estándar, que fue sustituido por el actual conjunto de estándares TIA/EIA-568-B.
TIA/EIA-568-B intenta definir estándares que permitirán definir el diseño e implementación de implementaciones en sistemas de cableado estructurado para estructurar edificios comerciales y entre edificios. Define los tipos de cables, distancias, conectores, arquitecturas, terminaciones de cables y características de rendimiento, requisitos de instalación de cable y métodos de pruebas de los cables instalados. El estándar principal, el TIA/EIA-568-B.1 define los requisitos generales, mientras que TIA/EIA-568-B.2 se centra en componentes de sistemas de cable de pares balanceados y el -568-B.3 aborda componentes de sistemas de cable de fibra óptica.
El TIA/EIA-568-B también define características y requisitos del cableado par instalaciones de entrada, habitaciones de equipos y de telecomunicaciones.
Las terminaciones T568A y T568B
Tal vez una característica más conocida y discutida del TIA/EIA-568-B.1-2001 es la definición de las asignaciones pin/par para el par trenzado balanceado de 100 ohm para ocho conductores, como los cables UTP de Categoría 3. Estas asignaciones son llamadas T568A y T568B y definen el pinout, u orden de conexiones, para cables en RJ45 ocho pines modulares y jacks. Estas definiciones consumen sólo una de las 468 páginas de los documentos, una cantidad desproporcionada. Esto es debido a que los cables que están terminados con diferentes estándares en cada terminación no funcionarán correctamente.El TIA/EIA-568-B especifica los cables que deberían estar terminados utilizando las asignaciones pin/par del T568A, "u opcionalmente, por el [T568B] si fuera necesario acomodar ciertos sistemas de cableado de 8 pines." A pesar de esta instrucción, muchas organizaciones continúan implementando el T568B, principalmente asociados con la tradició. Las recomendaciones de Telecomunicaciones Federales de los Sistemas de Comunicación Nacional de Estados Unidos no reconocen T568B.
El color primario de los pares es: azul (par 1), naranja (par 2), verde (par 3) y marrón (par 4). Cada par consiste en un conductor de color sólido y un segundo conductor que es blanco con una línea del mismo color. Las asignaciones específicas de pares de pines de conectores varían entre los estándares T568A y T568B.
Mezclar el parche terminado T568A con los cables horizontales de terminación T568B (o al revés) no produce problemas en el pinout de una instalación. Aunque puede degradar la calidad de la señal ligeramente, este efecto es marginal y ciertamente no mayores que la producida por la mezcla de las marcas de los cables.
Los estándares 568A y 568B tienen una gran cantidad de casos de uso, pero el estándar 568A parece ser el más común en las redes actuales.[]
Cableado
Respecto al estándar de conexión, los pines en un conector RJ-45 modular están numerados del 1 al 8, siendo el pin 1 el del extremo izquierdo del conector, y el pin 8 el del extremo derecho. Los pines del conector hembra (jack ) se numeran de la misma manera para que coincidan con esta numeración, siendo el pin 1 el del extremo derecho y el pin 8 el del extremo izquierdo.La asignación de pares de cables son como sigue:
Cableado RJ-45 (T568A/B)PinColor T568AColor T568BPines en conector macho (en conector hembra se invierten)1
Blanco/Verde (W-G)
Blanco/Naranja (W-O)
Verde (G)
Naranja (O)3
Blanco/Naranja (W-O)
Blanco/Verde (W-G)4
Azul (BL)
Azul (BL)5
Blanco/Azul (W-BL)
Blanco/Azul (W-BL)6
Naranja (O)
Verde (G)7
Blanco/Marrón (W-BR)
Blanco/Marrón (W-BR)8
Marrón (BR)
Marrón (BR)Nótese que la única diferencia entre T568A y T568B es que los pares 2 y 3 (Naranja y Verde) están alternados. Ambos estándares conectan los cables "directamente", es decir, los pines 1 a 8 de cada extremo se conectan con los pines 1 a 8, respectivamente, en el otro. Asimismo, los mismos pares de cables están emparejados en ambos estándares: pines 1-2, 3- 6, 4-5 y 7-8. Y aunque muchos cables implementan pequeñas diferencias eléctricas entre cables, estos efectos son inapreciables, de manera que los cables que utilicen cualquier estándar son intercambiables.
Además esta norma debe ser utilizada para impedir la interferencia por señales electromagnéticas generadas por cada hilo, de manera que pueda aprovechar el cable a una mayor longitud sin afectar en su rendimiento.
CABLES CRUZADOS
1.Supongamos que se quieren conectar dos PCs. Ambos equipos poseen en su tarjeta de red el mismo tipo de puerto, llamémosle por ejemplo PUERTO NORMAL. Este tipo de puerto de la tarjetas de red está preparado para transmitir por los pines 1 y 2 y para recibir por los pines 3 y 6. Por lo tanto, para poder conectar ambos PCs, habrá que crear un CABLE CRUZADO como se muestra en la imagen.2.Supongamos que se quieren conectar dos SWITCES. Ambos equipos poseen en como puertos de entrada el mismo tipo de puerto, llamémosle por ejemplo PUERTO CRUZADO. Este tipo de puerto está preparado para transmitir por los pines 3 y 6 y para recibir por los pines 1 y 2. Por lo tanto, para poder conectar ambos SWITCHES, habrá que crear un CABLE CRUZADO como se muestra en la imagen.
CABLES DIRECTOS
Supongamos que se quieren conectar un PC cuya tarjeta de red posee un PUERTO NORMAL. Este tipo de puerto de la tarjetas de red de los PCsestá preparado para transmitir por los pines 1 y 2 y para recibir por los pines 3 y 6. Lo queremos conectar a un SWITCH que tiene por defecto un PUERTO CRUZADO. Este tipo de puerto está preparado para transmitir por los pines 3 y 6 y para recibir por los pines 1 y 2. Por lo tanto, para poder conectar ambos PCs, habrá que crear un CABLE DIRECTO como se muestra en la imagen.Como puede apreciarse en la siguiente imagen, conectar equipos iguales mediante cable directo no funcionará (observar imágenes anteriores del apartado CABLE CRUZADO e intentar unir tanto en el caso 1 como en el caso 2 los equipos con un cable directo y se ve que no se puede ya que en ambos extremos se intentará transmitir o recibir por el mismo cable). Nota: actualmente Switches y Routers son inteligentes y son capaces de cambiar el orden de utilización de sus pines si detectan al otro lado del cable otro router, por eso en esta nueva imagen, entre dos routers funciona utilizar tanto cable directo como el cruzado.
Como puede apreciarse en la siguiente imagen, conectar equipos con el mismo tipo de puerto mediante cable directo no funcionará (conectar un HUB y un SWITCH con cable directo no funcionará). Tampoco funcionará conectar dos equipos con distinto tipo de puerto mediante cable cruzado (conectar un PC con un SWITCH o un PC con un HUB con cable cruzado no funcionará). Un router, por defecto, tiene un PUERTO NORMAL al igual que los PCs, por lo que conectar un ROUTER con un SWITCH con un cable cruzado no funcionará. Tampoco funcionará conectar un ROUTER con un HUB con un cable cruzado. Conectar un ROUTER con un PC con un cable directo no debería funcionar, pero los pequeños ROUTERS que se tienen en casa para ADSL, funcionan como SWITCHES en su conexión al PC de casa, y por eso se utiliza un cable directo.
EQUIPOS CON PUERTOS NORMALES: PCs / ROUTERS (al conectarlos a hubs o switches)
EQUIPOS CON PUERTOS CRUZADOS: HUBs / SWITCHES / ROUTERS (para conectarlo a otro router o a un PC)
CONTAMINACIONES Y DEFORMACIÓN DE LA SEÑAL.
Hay una serie de factores que intervienen en el proceso de transmisión de señales que deforman o alteran las mismas. Estas contaminaciones o deformaciones pueden conducir a pérdidas de información y a que los mensajes no lleguen a sus destinos con integridad. Algunos de esos factores negativos son fácilmente evitables y otros no lo son tanto por su naturaleza. Entre los efectos negativos más comunes están:
ATENUACIÓN
La atenuación es el efecto producido por el debilitamiento de la señal, debido a la resistencia eléctrica que presenta tanto el canal como los demás elementos que intervienen en la transmisión, como por ejemplo cuando los cables superan una longitud determinada. Este debilitamiento se manifiesta en un descenso de la amplitud o potencia (altura de la onda) de la señal transmitida. Puede darse el caso de que la amplitud o potencia descienda tanto que sea imperceptible llegándose a perder el mensaje. La atenuación está regida por la ley de Ohm.
Nota: Ley de Omh.- Todas las señales eléctricas sufren una disminución de su nivel energético cuando se transmiten por cualquier medio debido a la resistencia que este presenta (R = V / I, donde R à Resistencia medida en ohmios, V à Tensión eléctrica medida en voltios e I à Intensidad medida en amperios).
DISTORSIÓN
La distorsión consiste en la deformación de la señal, según se van atravesando elementos de una red, la señal se ensancha con el tiempo debido a los distintos medios que atraviesa dicha señal.
INTERFERENCIA
La interferencia es la adición a la señal que se transmite de otra señal conocida y no deseada. Se produce cuando dos bits de dos ordenadores distintos que intentan comunicarse se encuentran en un mismo momento en un medio compartido, con lo que se suelen sumar los voltajes de los dígitos binarios y producir un tercer nivel de voltaje
RUIDO
El ruido es la suma de múltiples interferencias, posiblemente de origen desconocido y de naturaleza aleatoria. Los propios componentes físicos de cualquier canal o dispositivo de transmisión generan ruido eléctrico. En ocasiones el ruido se puede aislar, en otros casos, el ruido se encuentra muy extendido en toda la trama de frecuencias y su neutralización se hace difícil.
DIAFONÍA
Son las señales inducidas en un canal de comunicaciones procedentes de canales adyacentes. Se puede producir a causa de un fenómeno de inducción electromagnética (generación de campos eléctricos a partir de campos magnéticos). Este tipo de distorsión en la señal es muy habitual en los pares trenzados. De ahí que es fundamental que los cables estén bien hechos. Para evitar la diafonía, unos pares se trenzan sobre otros con un número de vueltas concreto y de una forma muy particular.
DATOS ANALÓGICOS SEÑAL DIGITAL
ANCHO DE BANDA DE UN MEDIO DE TRANSMISIÓN
Cada medio de transmisión, permite que pase a través de él un número más o menos grande de señales. Cada una de estas señales se diferencia de las demás por su frecuencia. Por ejemplo, a través del cable telefónico normal, se pueden transmitir señales cuya frecuencia sea de 300 Hz, señales cuya frecuencia sea 301 Hz, señales con frecuencia 302 Hz … , señales con frecuencia 3399 Hz y señales con frecuencia 3400 Hz.Si se intenta enviar señales cuya frecuencia sea superior a 3.400 Hz o cuya frecuencia sea inferior a 300 Hz, no llegarán correctamente al destino ya que el medio de transmisión utilizado, el cable telefónico, no soporta el envío de señales con frecuencias superiores a 3.400 Hz ni señales con frecuencias inferiores a 300 Hz.
Se dice que el ancho de banda de un canal es la diferencia entre la frecuencia más elevada que es capaz de transmitir correctamente y la frecuencia más lenta que es capaz de enviar. En el caso del cable telefónico, el ancho de banda será de 3.100 Hz = 3.400 Hz - 300 Hz.
Otro ejemplo de ancho de banda es el del oído humano. El oído humano permite pasar las señales cuya frecuencia va desde los 20 Hz (son los sonidos más graves que podemos escuchar), hasta las frecuencias de 20.000 Hz (son los sonidos más agudos que podemos escuchar). Cualquier sonido cuya frecuencia sea superior a 20.000 Hz o inferior a 20 Hz, el oído humano no lo va a percibir ya que el canal por el cual llegan las señales hasta el interior del oído no soportará el envío de esas señales, de esos sonidos. Por lo tanto, el ancho de banda del oído humano es de 19.980Hz = 20.000 Hz - 20 Hz.
TEOREMA DE NYQUIST
Por un medio de transmisión o canal cuyo ancho de banda sea W, en el que no haya ruido, es decir, no se produzca ninguna interferencia en la señal, ninguna disminución de su amplitud, se puede transmitir a una velocidad máxima de 2 * W baudios. Es decir, que la velocidad de modulación, o lo que es lo mismo, el número de cambios que se puede realizar en las señales que atraviesan ese medio de transmisión, será como mucho el doble de su ancho de banda.En el ejemplo anterior de la línea telefónica. Si el ancho de banda de la línea son 3.100 Hz, se podrían realizar hasta 2 * 3.100 cambios en la señal cada segundo, es decir, se podría llegar a transmitir a una velocidad de modulación de 6.200 baudios. Es importante resaltar que esta velocidad máxima es teórica, en un medio de transmisión sin ruido. En la actualidad, los estándares de los módems que envían información por el cable telefónico, realizan solamente 2.400 cambios por segundo en la señal, es decir, la velocidad de modulación real de los módems sobre el cable telefónico es de 2.400 baudios.
CONSECUENCIA DEL TEOREMA DE NYQUIST
El teorema de Nyquist se aplica también para determinar la tasa mínima de muestreo que se debe usar para poder reconstruir una señal analógica. Por ejemplo, para que un teléfono RDSI pueda capturar la señal analógica generada por la voz humana sin que disminuya la calidad respecto a una señal analógica, este teorema establece que la frecuencia de muestreo deberá ser como mínimo 2 * 3.100 baudios, es decir, de 6,2 Khz. Es decir, que por cada segundo, el teléfono RDSI deberá realizar como mínimo 6.200 muestras de la señal analógica que se desea enviar.CODIFICACIÓN DE LA SEÑAL ANALÓGICA
Una señal analógica puede tomar infinitos valores. Hay que reducir el número infinito de valores analógicos a un número discreto (finito) de valores. Por ejemplo, se puede utilizar esta técnica para digitalizar la voz humana para enviarla a través de RDSI. Los datos digitalizados podrán codificarse con una señal de las anteriores (Unipolar o Polar). Los pasos que se realizan son los siguientes:1.Muestreo: para no perder información, hay que coger muestras de la señal analógica con una frecuencia mayor o igual que al menos 2 veces la frecuencia de esa señal analógica. En el caso de la voz humana (datos analógicos) que se van a transmitir por una línea RDSI (señal digital), se necesita realizar un mínimo de 6.200 muestras por segundo. Realmente, los teléfonos RDSI realizan 8.000 muestras cada segundo.
2.Cuantificar las muestras cogidas: A cada muestra tomada hay que darle un valor generalmente en función de la amplitud. A mayor número de posibles valores, mayor calidad. Nuevamente, en el caso de las conversaciones enviadas por teléfono, cada una de las muestras tomadas se cuantifica con 8 bits, es decir, con 28 valores posibles distintos, o lo que es lo mismo, 256 valores diferentes.
3.Transformación a binario. Cada valor asignado, se codifica con cierto número de bits para poder recoger todos los valores anteriores.
4.Envío de los 0s y 1s binarios por la línea digital con codificación unipolar o polar.
Es un proceso costoso.