revista de tecnologia
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articulos sobre la comunicacion digita, deteccion y correccion de errores, canales de voz y compresion de datosTRANSCRIPT
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INDICE
Índice…………………………………………………………..2
Comunicación digital (autor Samer Abou Assaf)…………..…3
Detección de errores (autor Marcel Gutierrez)……….…….…5
La mejor forma de detectar y corregir errores de datos( autor
Crismary Colmenares)…………………………….……......…7
Canales de voz (autor Leisa Manzanarez)……….…….....…...9
Compresión de datos (autor Gabriel Caro)….………….....…11
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EDITORIAL
En esta revista hablaremos de diferentes aspectos que tiene que
ver con la transmisión de datos como por ejemplo la
comunicación digital la cual es la evolución de la comunicación
analógica.
Hablaremos sobre que es lo que se transmite para tener una idea
de cómo se hace dicha transmisión de datos a través de un
emisor y un receptor.
Podremos entender el funcionamiento de la detección y
corrección de errores y las formas de detectarlos y corregirlos
lo antes posible.
Conoceremos a fondo el funcionamiento de los canales de voz
en redes así como su desempeño en tanto para voz como datos.
Entenderemos lo que significa la compresión de datos, para q se
usa, sus tipos y características asi como su funcionamiento.
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FUNDAMENTOS BÁSICOS
uando hablamos de transmisión de datos nos
referimos al movimiento de información
utilizando un medio físico como alambres, ondas
de radio, fibra óptica, etc. donde los datos están
representados por señales eléctricas que pueden
ser análogas o digitales y pueden ser transmitidas de manera
análoga o digital; al hablar de transmisión nos imaginamos
muchos números binario moviéndose a través de un cable, o
bien ondas de radio transmitiéndose de una antena a otra pero
debemos de tener un par de conceptos claros antes de
adentrarnos más en el tema.
¿Qué es lo que se transmite?
Esencialmente es información, describimos información como
cualquier señal organizada, que describe algo que tiene
significado. La información siempre debe ser algo útil y nuevo
pues nada haremos con datos que no tengan sentido ni utilidad
alguna, llegamos a una palabra clave: datos. Los datos son
cualquier representación con significado. En comunicaciones,
un dato se representa en grupos de 8 bits o 1 byte. Un dato
puede ser análogo, como voz y video; o digital, como texto.
Existen 1forma de transmitir información y es a través de
señales, estas señales bien pueden ser análogas o digitales.
Una señal analógica se caracteriza porque su amplitud
o nivel puede admitir un número teóricamente infinito
de valores posibles, esta se envía a través de impulsos
eléctricos, por lo que la manera de medir señales
analógicas se realiza en función del voltaje. La voz y el
sonido son ejemplos de señales analógicas.
El problema principal que presentan estas señales es la
atenuación con la distancia lo que provocará que
tengamos que intercalar una serie de amplificadores.
Sin embargo estos amplificadores tienen un problema
añadido y es que además de nuestra señal se amplifica
el ruido, por lo que cuanto más largo sea el enlace peor
será la calidad de la señal en recepción.
las señales digitales
se caracterizan por
tener unos niveles
de señal bien
definidos, y
además son pocos,
y no hay ningún
otro que sea
distinto de éstos.
Con este tipo de
señales eliminamos
el problema de la
pérdida de calidad,
ya que en lugar de
amplificadores se
emplean
repetidores. Los
repetidores no se
limitan a aumentar
la potencia de la
señal, sino que
decodifican los
datos y los
codifican de nuevo
regenerando la
señal en cada salto;
idealmente el
enlace podría tener
longitud infinita.
Como bien
sabemos para que
ocurra una
transmisión o
comunicación es
necesaria la
existencia de
ciertos parámetros;
es necesaria la
presencia de un
emisor, receptor y
un medio de
transmisión por el
cual será
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transmitida la información.
MODOS DE TRANSMISION
La información puede ser transmitida a través de
diferentes medios que soportan diversos tipos de
conexión, por la manera de transmitir puede ser
simplex, half dúplex o full dúplex.
Simplex: es una conexión en la que los datos fluyen en
una sola dirección, desde el transmisor hacia el
receptor.
Half duplex: es una conexión en la que los datos fluyen
en una u otra dirección, pero no las dos al mismo
tiempo.
Full dúplex: es una conexión en la que los datos fluyen
simultáneamente en ambas direcciones.
Al tener datos fluyendo por la red es de esperarse que ocurran
errores de transmisión, por lo que se han creado y desarrollado
diferentes métodos.
MÉTODOS DE DETECCIÓN Y CORRECCIÓN DE
ERRORES.
Existen distintos métodos para detectar, otros para corregir y
algunos otros que ejecutan ambas funciones; los más usados
son los que usan algún método de paridad y también son
populares los de redundancia cíclica. Esta práctica es de vital
importancia para el
mantenimiento e integridad
de los datos a través de
canales ruidosos y medios
de almacenamiento poco
confiables.
Uno de las más utilizados
es el método Hamming este
se basa en añadir a cada
una de las palabras de
información que se van a
transmitir un conjunto de
bits de redundancia; el
conjunto de bits de
información y de bits de
redundancia constituyen
una palabra del código
Hamming que se esté
utilizando. La
particularidad de los
códigos Hamming se
encuentra que a partir de
los bits de redundancia se
pueden detectar las
posiciones de los bits
erróneos y corregirlos;
corregir un bit erróneo es
invertirlo.
COMPRESION DE DATOS
Es la reducción del volumen de datos tratables para representar
una determinada información empleando una menor cantidad
de espacio. Al acto de compresión de datos se denomina
compresión, y al contrario descompresión. La compresión es
un caso particular de la codificación, cuya característica
principal es que el código resultante tiene menor tamaño que
el original. La compresión de datos se basa fundamentalmente
en buscar repeticiones en series de datos para después
almacenar solo el dato junto al número de veces que se repite.
Así, por ejemplo, si en un fichero aparece una secuencia como
"AAAAAA", ocupando 6 bytes se podría almacenar
simplemente "6A" que ocupa solo 2 bytes.
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DETECCION Y
CORRECCION DE
ERRORES
Cualquier sistema de transmisión de datos posee errores, por
esta razón se han diseñado algunos sistemas de detección y
corrección de errores. Esta es una importante práctica para el
mantenimiento e integridad de los datos a través de canales
ruidosos y medios de almacenamiento poco confiables.
La comunicación entre varios computadores origina
continuamente un movimiento de datos, generalmente
por canales no diseñados para este propósito, que introducen
un ruido externo que produce errores en la transmisión. Por esta
razón se debe asegurar que si dicho movimiento causa errores,
éstos puedan ser detectados.
Se han diseñados multitud de sistemas de detección y
corrección de errores muy distintos entre sí pero con la misma
finalidad, añadir
información extra a los
datos originales que
permitan detectar si ha
ocurrido algún daño o no y
recuperar la información
original. Algunas técnicas
de detección y corrección
de errores son:
Sistema
Checksum que
consiste en añadir
al final del bloque
la sema de estos, el
receptor
comprueba que
este dato
corresponda
efectivamente a la
suma de los datos
recibidos, lo
contrario, indica un
error.
Código de
paridad en este
método se añade un
bit extra a la
cadena original
llamado bit de
paridad. Puede ser
paridad par (El bit
de paridad será
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un 0 si el número total de 1 a transmitir es par) y
paridad impar (El bit de paridad será un 1 si el número
total de 1 es impar).
Paridad cruzada (Horizontal-vertical) Se realiza una
paridad que afecte tanto a los bits de cada cadena
o palabra como a un conjunto de todos ellos. Se utilizan
cadenas relativamente cortas para evitar que
se cuelen muchos errores. Se agrupa los bits en una
matriz de N filas por K columnas, luego se realizan
todas las paridades horizontales, y por último, se hace
las misma operación de calcular el número de unos,
pero ahora de cada columna. La probabilidad de
encontrar un solo error es la misma, pero en cambio, la
probabilidad de encontrar un número par de errores ya
no es cero, Aun así, existen todavía una gran cantidad
de errores no detectables.
Códigos CRC También llamados códigos polinómicos
usan un polinomio generador G(x) de grado r con n bits
de datos binarios (coeficientes del polinomio de
orden n-1). A estos bits de datos se le añaden r bits de
redundancia, de forma que el polinomio resultante
sea divisible por el polinomio generador. El receptor
verificará si el polinomio recibido es divisible por
G(X). Si no lo es, habrá un error en la transmisión.
Estas técnicas de corrección de errores son una valiosa ayuda
en el momento de transmitir información a través de canales
ruidosos.
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LA MEJOR FORMA DE
DETECTAR Y CORREGIR
ERRORES DE DATOS
Primeramente tenemos que tener en claro la definición de
detección y corrección de errores; para lograr entender dicho
tema. La detección y corrección de errores tiene como finalidad
mantener en buen estado los datos que son transmitidos a través
de canales ruidosos y medios de almacenamiento de poca
confiabilidad. Existen 2 tipos de maniobras capaces de manejar
correctamente los errores; estas son: Código de detección de
errores y códigos de corrección de errores. Los detectores de
errores están divididos en paridad simple y paridad horizontal-
vertical.
Además se deben mencionar que existen códigos que utilizan
aritmética modular llamados CRC que tienen como finalidad
corregir mayor cantidad de errores donde se usan operaciones
de modulo 2 y las sumas y restas se realizan sin acarreo. Otro
punto importante son los polinomios generador el cual es
elegido previamente y funciona minimizando la redundancia;
poseen una buena
eficiencia ya que tiene
como longitud de 16 bits
para mensajes de 128 bytes.
De igual forma existe la
suma de comprobación el
cual consiste en tener
agrupado el mensaje en
cadenas de una longitud
determinada, está no debe
ser muy grande; cada
cadena es considerada un
numero entero, luego se
suma el valor de la palabra
donde se va a dividir el
mensaje, agregando este
resultado al mensaje que se
desea conocer pero con un
signo contrario. Otros de
los métodos es el
RECEPTOR, dicho método
es el más simple y mas
impecable, para ser
utilizado en el software por
su gran rapidez de cálculo
parecido las
implementaciones en el
hardware. El CODEC
posee un número de
canales, una frecuencia
demuestre, la resolución, el
Bit Rate y la perdida.
También existen la
codificación de sonido
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como son la PAM, PCM y ADDCM, la codificación digital
unipolar, la polar y la bipolar; los tipos de la bipolar son: AMI,
B8ZS, HDB3.
El estilo seguido en este ensayo pretende que el lector reciba
una orientación teórica del tema, por lo tanto se quiere dejar
constancia de la necesidad que hay de estas informaciones, sean
sometidas a la consideración de los estudios.
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CANALES DE VOZ
Hoy en día vemos que todo se ha convertido en una alianza
sobre las comunicaciones, redes, transmisión de voz de datos de
alguna manera existe una comunicación ya sea digital o
analógica expresare de manera sencilla como se obtiene estas
transmisiones, esto ocurre por medio de un canal lo cual tiene
una capacidad de transmisión y esto se ve por el limitado del
ancho de banda estos pueden ser medios guiados como cable
coaxial, fibra óptica y los no guiados como radios, microondas
y láser.
Para una buena transmisión ya sea de datos o de voz se necesita
una base la cual es necesario resaltar la parte de las
transmisiones digitales y las analógicas la cual la digital es el
medio para la transmisión de datos entre dos o más dispositivos
terminales. La información se representa en forma codificada,
es más inmune al ruido, atenuación, etc. El ruido no se
amplifica, Inherente a la información a transmitir. Y la
analógica consta de tomar en cuenta la información a transmitir,
se atenúan por la distancia, uso de amplificadores para
regenerar la señal.
Se habla sobre la capacidad de transmisión de un canal esto no
es más que una modulación en una canal dado generalmente
fija, mientras que la velocidad de la información puede ser
variable esto se obtiene con cada impulso enviado de la
transmisión contiene un bit de información de modo que en este
caso la velocidad de la información, en bps, y la velocidad de
modulación es la misma.
Para dicha transmisión sea
de voz o de datos debemos
conocer como es la
transmisión como en el de
la voz se dice que posee
varios componentes tanto
de bajas como de altas
frecuencias, ya que debido
a la limitada disponibilidad
de asignación de
frecuencias, se ha
establecido un canal de
aproximadamente 3 kHz de
ancho. Por lo general, la
banda de transmisión del
canal de voz abarca
aproximadamente de 300 a
3300 Hz. Y en de datos se
dice el ancho de banda
necesario del canal
aumenta en relación directa
con la velocidad de
transmisión.
La clasificación de los
canales telefónicos no es
más que esas compañías
que ponen a disposición del
usuario una comunicación
rentable para cada persona
la cual le asegura su
comunicación en dicha
presentación se hablan
sobre los distinto tipos de
series como en la tipo
1000: Canales no
acondicionados apropiados
para transmisión
telegráfica, Los canales de
esta serie no pueden llevar
ningún tono de señal. TIPO
1002: Para transmisión de
señales a 55 baudios de
teletipo o equivalente.
TIPO 1005: Idem para
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transmisión a 75 baudios. TIPO 1006: Idem para transmisión a
150 baudios. Estos canales son más baratos que los canales de
voz
Se habla sobre la CDMA FDMA TDMA cada una con sus
características como por ejemplo la CDMA atenuación del
canal, privacidad, Rechazo a la interferencia intencional y
flexibilidad.
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COMPRESION DE DATOS
Hoy en día la compresión de datos es muy utilizada ya que ella consiste en reducir el tamaño físico de bloques de información. Un compresor de datos utiliza un código o algoritmo capaz de optimizar los datos al tener en cuenta consideraciones apropiadas para el tipo de datos que se van a
comprimir. Por lo tanto, es necesario un descompresor para reconstruir los datos originales por medio de un código o algoritmo opuesto al que se utiliza para la compresión. El método de compresión depende siempre del tipo de datos que se van a comprimir, no se comprime una imagen del mismo modo que un archivo de audio.
Muchas personas en la actualidad aun desconocen para que se comprimen los datos y podemos decir que es usado para que el poder de procesamiento de los procesadores se incrementa más rápido que la capacidad de almacenamiento y es más veloz que los anchos de banda de las redes, porque estos últimos requieren cambios enormes en la infraestructura de las
telecomunicaciones. Por lo tanto, para compensar esto, es más común el procedimiento de reducir el tamaño de los datos al explotar el poder de procesamiento de los procesadores, que
incrementar la capacidad de almacenamiento y de transmisión de datos. Por el hecho de que los procesadores se
incrementan con mayor rapidez que la capacidad de almacenamiento y es más veloz que los anchos de bandas de redes, se hace necesario que todos los datos se comprimen para
que puedan ser enviados con mayor velocidad. La mayor función de la compresión de datos es reducir datos pesados para su transmisión o
almacenamiento en algunos casos, se usa normalmente para enviar mucha información a un peso liviano y que sea capaz de viajar a una velocidad de transmisión rápida en vez de enviar la información en
su peso original y una por una. Este método es muy importante y usado ya que sin él al navegar por la internet no navegaríamos a
las velocidades que estamos acostumbrados en la actualidad y fuese un caos total debido a su lentitud y estuviésemos muy atrasados en lo q a tecnología se refiere, la
compresión de datos tienes algunos tipos de los cuales los más usados son:
La compresión física y lógica: esta
es la que actúa directamente sobre los datos; por lo
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tanto, es cuestión de almacenar los datos repetidos de un patrón de bits a otro.
La compresión lógica, por otro lado, se lleva a cabo por razonamiento lógico al sustituir esta información por información equivalente.
La compresión simétrica y asimétrica: En el caso de la compresión simétrica, se utiliza el mismo método para comprimir y para descomprimir los datos. Por lo tanto, cada operación requiere la misma cantidad de trabajo. En general, se utiliza este tipo de compresión en la transmisión de datos.
La compresión asimétrica: requiere más trabajo para una de las dos operaciones. Es frecuente buscar algoritmos para los cuales la compresión es más lenta que la descompresión. Los algoritmos que realizan la
compresión de datos con más rapidez que la descompresión pueden ser necesarios cuando se trabaja con archivos de datos a los cuales se accede con muy poca frecuencia (por razones de seguridad, por ejemplo), ya que esto crea archivos compactos.
La compresión con pérdida: a diferencia de la
compresión sin pérdida, elimina información para lograr el mejor radio de compresión posible mientras mantiene un resultado que es lo más cercano posible a los datos originales. Es el caso, por ejemplo, de ciertas compresiones de imágenes o de sonido, como por ejemplo los formatos MP3 o el Ogg Vorbis.
La codificación adaptativa, la semiadaptativa y la no adaptativa: Algunos algoritmos de compresión están basados en diccionarios para un tipo específico de datos: éstos son codificadores no adaptativos. La repetición de letras en un archivo de texto, por ejemplo, depende del idioma en el que ese texto esté escrito.
De los tipos de comprensión de datos más usado tenemos la compresión con perdidas y compresión sin perdidas y sus diferencias son: El objetivo de la codificación siempre es reducir el tamaño de la información, intentando que esta reducción de
tamaño no afecte al contenido. No obstante, la reducción de datos puede afectar a la calidad de la información o no hacerlo:
Compresión sin pérdida: Los datos antes y después de comprimirlos son exactos en la compresión sin pérdida. En el caso de la compresión sin pérdida una mayor
compresión solo implica más tiempo de proceso. El
bitrate siempre es variable en la compresión sin pérdida. Se utiliza principalmente en la compresión de
texto.
Un algoritmo de compresión con pérdida: puede eliminar datos para
reducir aún más el tamaño, con lo que se suele reducir la calidad. En la compresión con pérdida el bit rate puede ser constante
o variable. Hay que tener en cuenta que una vez realizada la compresión, no se puede obtener la señal original, aunque sí una
aproximación cuya semejanza con la original dependerá del tipo de compresión. Se utiliza principalmente en la compresión de
imágenes, videos y sonidos.
La compresión de datos es el medio para tener un optimo funcionamiento
en las transmisiones de datos debido a que minimiza el peso de cualquier información para después ser enviada y al recibirla es descomprimida para que en el receptor
pueda llegar toda la información o datos enviados totalmente igual
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que en el origen sin ninguna pérdida de datos en el proceso de transmisión. En la actualidad vamos con un avance increíble a lo q tecnología se refiere, tanto en transmisión de voz, audio y video, cada día salen nuevas técnicas de canalización,
compresión, codificación, decodificación entre otras para tener un desempeño aun mayor en nuestra vida cotidiana y así obtener una mayor facilidad de usar las mismas y ver su funcionamiento a velocidades muy altas de transmisión debido a la compresión de datos.