Fundamentos de Redes y Telecomunicaciones: Tasas, Codificación y Protocolos

Cálculo de Tasas de Transmisión

Para determinar la tasa de bits que podemos enviar con un ancho de banda determinado:

• Tasa (b b/s): Usaremos 8/b segundos para enviar 1 byte (esto es el periodo).
• Frecuencia fundamental (primer armónico): f = b/8.
• Latencia: T_delay (mensaje / tasa transmisión) + P_delay (distancia / V. propagación).

Teoremas de Capacidad de Canal

Nyquist

• C_max (tasa máxima) = 2 * H (Hz) bps
• C = 2 * H * log₂(V) bps

Shannon

• SNR (relación señal-ruido): 10 * log₁₀(S/N) dB
• S = potencia señal
• N = potencia del ruido presente
• C = H * log₂(1 + S/N) bps

Nota: Si el espectro de un canal está entre X MHz e Y MHz, realizamos la resta para obtener H y convertimos a Hz (1 MHz = 10⁶ Hz).

Modulación y Potencia

• QAM-16: 16 combinaciones, log₂(16) = 4 bits por símbolo.
• Tasa de bits: Tasa de baudios * bits/símbolo.
• Potencia PIRE: dB ganancia antena + dB dispositivo emisor.

Detección y Corrección de Errores

Hamming

Cifrado:

1. Colocamos los bits de carga útil en escala, sin ocupar las posiciones múltiplos de 2 (1, 2, 4, 8, 16...).
2. Bajamos los bits según haya un 1 o un 0 en la posición correspondiente de la escala.
3. Colocamos en las columnas de los múltiplos el valor (0 o 1) dependiendo de si es paridad par o impar.

Resultado: n = m + r

Descifrado:

1. Calculamos la paridad.
2. Si la paridad calculada == paridad almacenada, no hay errores.
3. Si no coinciden, comparamos ambas paridades en columnas: (2 números iguales = 0, 0-1 = 1).
4. Leemos al revés para identificar el bit erróneo.

CRC (Cyclic Redundancy Check)

• Emisor: Polinomio / Mensaje + (bits_Polinomio - 1 en forma de ceros). División con XOR (00=0, 11=0, 01=0, 10=0). Mensaje final = mensaje + resto CRC.
• Receptor: Polinomio / Mensaje. Si el resto = 0, la transmisión es correcta.

Protocolos y Control de Acceso

• Parar y esperar: VE = 1, VR = cualquiera.
• Canalización: VE = cualquiera, VR = 1.
• Retroceso N (Go-Back-N): Más simple y requiere menos búfer que la repetición selectiva. Se utiliza ante fallos.
• Aloha: No comprueba el canal antes de emitir.
• CSMA: Comprueba el canal antes de emitir.

Subredes y TCP

• Cálculo de subredes: 2ⁿ = número de subredes (donde n = bits destinados a la red).
• SACK (Selective ACK): Permite indicar varios bloques recibidos correctamente para que el emisor reenvíe solo los huecos faltantes.
• Cabecera Window Size: Indica al emisor el espacio disponible en el búfer del receptor.
• Números de secuencia en TCP: Identifican los bytes intercambiados.