Guia de la transmisión digital en red informática

Los datos o la información se pueden almacenar de dos formas, analógica y digital. Para que una computadora use los datos, debe estar en forma digital discreta

Al igual que los datos, las señales también pueden estar en forma analógica y digital. Para transmitir datos digitalmente, primero debe convertirse a formato digital.

Conversión digital a digital

Esta sección explica cómo convertir datos digitales en señales digitales. Se puede hacer de dos maneras, codificación de línea y codificación de bloque. Para todas las comunicaciones, la codificación de línea es necesaria, mientras que la codificación de bloque es opcional.

Codificación de línea

Se dice que el proceso para convertir datos digitales en señales digitales es codificación de línea. Los datos digitales se encuentran en formato binario. Se representan (almacenan) internamente como series de 1 y 0.

La señal digital se denota por señal discreta, que representa datos digitales. Hay tres tipos de esquemas de codificación de línea disponibles:

Codificación unipolar

Los esquemas de codificación unipolar utilizan un solo nivel de voltaje para representar los datos. En este caso, para representar el 1 binario, se transmite alto voltaje y para representar el 0, no se transmite voltaje. También se denomina Unipolar sin retorno a cero, porque no hay condición de reposo, es decir, representa 1 o 0.

Codificación polar

El esquema de codificación polar utiliza múltiples niveles de voltaje para representar valores binarios. Las codificaciones polares están disponibles en cuatro tipos:

Polar sin retorno a cero (Polar NRZ)

Utiliza dos niveles de voltaje diferentes para representar valores binarios. Generalmente, el voltaje positivo representa 1 y el valor negativo representa 0. También es NRZ porque no hay condición de reposo.

El esquema NRZ tiene dos variantes: NRZ-L y NRZ-I.

NRZ-L cambia el nivel de voltaje cuando se encuentra un bit diferente, mientras que NRZ-I cambia el voltaje cuando se encuentra un 1.

Regreso a cero (RZ)

El problema con NRZ es que el receptor no puede concluir cuándo finaliza un bit y cuándo se inicia el siguiente bit, en caso de que el reloj del emisor y del receptor no estén sincronizados.

RZ usa tres niveles de voltaje, voltaje positivo para representar 1, voltaje negativo para representar 0 y voltaje cero para ninguno. Las señales cambian durante los bits, no entre bits.

Manchester

Este esquema de codificación es una combinación de RZ y NRZ-L. El tiempo de bit se divide en dos mitades. Transita en medio del bit y cambia de fase cuando se encuentra con un bit diferente.

Manchester diferencial

Este esquema de codificación es una combinación de RZ y NRZ-I. También transita en el medio del bit, pero cambia de fase solo cuando se encuentra 1.

Codificación bipolar

La codificación bipolar utiliza tres niveles de voltaje, positivo, negativo y cero. El voltaje cero representa el 0 binario y el bit 1 se representa alterando los voltajes positivo y negativo.

Codificación de bloques

Para garantizar la precisión de la trama de datos recibida, se utilizan bits redundantes. Por ejemplo, en paridad par, se agrega un bit de paridad para que el conteo de 1 en el marco sea par. De esta forma se incrementa el número original de bits. Se llama codificación de bloques.

La codificación de bloque se representa mediante la notación de barra inclinada, mB/nB. Significa que el bloque de m bits se sustituye por un bloque de n bits donde n > m. La codificación de bloques implica tres pasos: División, Sustitución, Combinación.

Una vez realizada la codificación de bloques, se codifica en línea para la transmisión.

Conversión de analógico a digital

Los micrófonos crean voz analógica y la cámara crea videos analógicos, que se tratan como datos analógicos. Para transmitir estos datos analógicos sobre señales digitales, necesitamos una conversión de analógico a digital.

Los datos analógicos son un flujo continuo de datos en forma de onda, mientras que los datos digitales son discretos. Para convertir ondas analógicas en datos digitales, utilizamos modulación de código de pulso (PCM).

PCM es uno de los métodos más utilizados para convertir datos analógicos en formato digital. Implica tres pasos: Muestreo, cuantización, Codificación.

Muestreo

La señal analógica se muestrea cada intervalo T. El factor más importante en el muestreo es la velocidad a la que se muestrea la señal analógica. De acuerdo con el Teorema de Nyquist, la frecuencia de muestreo debe ser al menos dos veces la frecuencia más alta de la señal.

cuantización

El muestreo produce una forma discreta de señal analógica continua. Cada patrón discreto muestra la amplitud de la señal analógica en esa instancia. La cuantificación se realiza entre el valor de amplitud máxima y el valor de amplitud mínima. La cuantificación es una aproximación del valor analógico instantáneo.

Codificación

En la codificación, cada valor aproximado se convierte luego en formato binario

Modos de transmisión

El modo de transmisión decide cómo se transmiten los datos entre dos computadoras. Los datos binarios en forma de 1 y 0 se pueden enviar en dos modos diferentes: Paralelo y Serie.

Transmisión en paralelo

Los bits binarios están organizados en grupos de longitud fija. Tanto el emisor como el receptor están conectados en paralelo con el mismo número de líneas de datos. Ambas computadoras distinguen entre líneas de datos de alto y bajo orden. El remitente envía todos los bits a la vez en todas las líneas. Debido a que las líneas de datos son iguales al número de bits en un grupo o marco de datos, se envía un grupo completo de bits (marco de datos) de una sola vez. La ventaja de la transmisión en paralelo es la alta velocidad y la desventaja es el costo de los cables, ya que es igual a la cantidad de bits enviados en paralelo.

Transmisión en serie

En la transmisión en serie, los bits se envían uno tras otro en forma de cola. La transmisión en serie requiere solo un canal de comunicación.

Transmisión en serie

La transmisión en serie puede ser asíncrona o síncrona.

Transmisión en serie asíncrona

Se llama así porque no hay importancia en el tiempo. Los bits de datos tienen un patrón específico y ayudan al receptor a reconocer los bits de datos de inicio y finalización. Por ejemplo, se antepone un 0 en cada byte de datos y se agregan uno o más 1 al final.

Dos marcos de datos continuos (bytes) pueden tener un espacio entre ellos.

Transmisión serial síncrona

La temporización en la transmisión síncrona tiene importancia ya que no se sigue ningún mecanismo para reconocer los bits de datos de inicio y fin. No existe un patrón o método de prefijo/sufijo. Los bits de datos se envían en modo ráfaga sin mantener un espacio entre bytes (8 bits). Una sola ráfaga de bits de datos puede contener varios bytes. Por lo tanto, el tiempo se vuelve muy importante.

Depende del receptor reconocer y separar los bits en bytes. La ventaja de la transmisión síncrona es la alta velocidad y no tiene una sobrecarga de bits de encabezado y pie de página adicionales como en la transmisión asíncrona.

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