Técnicas de comunicación de datos digitales

En este texto se estudia fundamentalmente la transmisión serie de datos, es decir, la transmisión de datos a través de un único camino, en lugar de utilizar un conjunto de líneas en paralelo, como es habitual en los dispositivos de E/S y en los buses internos de los computadores.

En la transmisión serie, los elementos de señalización se envían a través de la línea de transmisión de uno en uno.
Cada elemento puede ser:

 

1. Menor que un bit time: como en el caso de la codificación Manchester.
2. Un bit time: NRZ-L es un ejemplo digital y FSK es un ejemplo analógico.
3. Mayor que un bit time:
   

Para simplificar, en el razonamiento que sigue, mientras no se especifique lo contrario, supondremos que se usa un bit por elemento de señalización.

Esta simplificación no va a influir en el tratamiento llevado a cabo y las conclusiones son igualmente válidas.

Tengamos presente que el receptor para determinar el valor recibido debe realizar un muestreo de la señal, un muestreo por cada bit, esto implica detectar donde comienza el bit y luego muestrear en el momento donde hay menor posibilidad de error.

Si el receptor delimita las duraciones basándose en su propio reloj, se puede presentar un problema si los dos relojes (el del emisor y el del receptor) no están sincronizados con precisión.

Solo para entender la importancia , imaginemos una transmisión de 1Mbps => cada bit demora 1/10⁶ = 1 microsegundos, un error de 1% en la sincronización=> 0,01 microsegundo. Si se transmiten 100 bits.. se podría producir un desplazamiento del momento del muestreo en:

100 x 0.01 microsegundo=1 microsegundo => el tiempo de un bit time=>Pierdo el sincronismo!!!

En cualquier caso, si se emite un número suficiente de bits, dicho error aparecerá irremediablemente si no se adoptan medidas para sincronizar al transmisor y al receptor.

Hay dos enfoques habituales para resolver el problema de la sincronización.

TRANSMISIÓN ASÍNCRONA

El primero se denomina transmisión asíncrona. En esta aproximación, el problema de la temporización se evita al no enviar cadenas de bits largas de forma ininterrumpida. En su lugar, los datos se transmiten enviándolos carácter a carácter. Normalmente, cada carácter tiene una longitud de 5 a 8 bits. La temporización o sincronización se debe mantener solamente durante caracter

 Figura 1

Si la eficiencia se mide con la razón de cantidad de bits de datos sobre la cantidad total. ¿Cuales serían las eficiencias para 5 y 8 bits de datos?

Respuesta:

Cantidad de bit de datos/Cantidad total de Bits= 8/11=> apoxiamadamente 72% (malo)

Cantidad de bit de datos/Cantidad total de Bits= 5/11=> apoxiamadamente 45% (muy malo)

TRANSMISIÓN SÍNCRONA

En la transmisión síncrona, cada bloque de bits se transmite como una cadena estacionaria utilizando secuencias de inicio y fin de trama o frame.

El bloque puede tener una longitud de muchos bits . Para prevenir la pérdida de sincronismo entre el emisor y el receptor, sus relojes se deberán sincronizar de alguna manera.

Pregunta :

Si no se cuan larga es la secuencia de bits ¿Que mecanismos se le ocurre que puedan implementarse para lograr identificar el largo?

¿Como podemos sincronizar receptor y transmisor? . Veamos algunas posibilidades.

Posibilidad 1) Linea de reloj independiente que vincule el reloj del Tx y de Rx. Se puede implementar en distancias cortas, el largas distancias adolece del mismo tipo de errores.

Posibilidad 2)  Incluir la información relativa a la sincronización en la propia señal de datos.

Este escenario es el que realmente se impone.  Notar que como se transmiten grandes cantidades de bits a grandes velocidades se debería implementar partes en el conjunto de bloques de bits ( trama / frame ) para que se pueda identificar el inicio y fin de cada trama o bloque de bits, estos son conocidos como preámbulo , flag o delimitador de inicio . El finalizar la trama también se puede llegar a encontrar un campo conocido como delimitador simplemente. A modo de ejemplo:

 Figura 2: Trama genérica

 Figura 3 : Trama Ethernet capa 2

Normalmente, la trama comienza con un preámbulo de 8 bits llamado delimitador ( flag). El mismo delimitador se utiliza igualmente como indicador del final de la trama. El receptor buscará la aparición del delimitador que determina el comienzo de la trama. Este delimitador estará seguido por algunos campos de control, el campo de datos (de longitud variable para la mayoría de los protocolos), más campos de control y, por último, se repetirá el delimitador indicando el final de la trama.

 

En un sistema punto-multipunto o bus compartido:

¿Como determino el destinatario?

¿Como determino el remitente?

¿Como sabe el destinatario que tan largo es el mensaje?

¿Como podemos determinar si es el inicio o fin de una secuencia de mensaje?

Si la eficiencia se mide con la razón de cantidad de bits de datos sobre la cantidad total. ¿Cuales serían las eficiencias para la trama Ehternet con 46  y 1500 bytes? Utilice la figura 3, y suma que el preámbulo tiene 8 bits. Las longitudes indicadas en la figura son en Bytes.