Estoy tratando de aprender redes (actualmente Enlace - Capa física); Esto es autoestudio.
Estoy muy confundido acerca de una cosa en particular:
Supongamos que quiero enviar un dato en el cable como este:
01010101, donde se verá algo así como una señal:
__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾
Bueno, los datos a enviar deben estar representados por una señal, y la señal en esta situación es el "cambio en el voltaje" en el enlace / cable (supongamos que estamos usando cables, no un enlace inalámbrico).
Así que Fourier demostró que con suficientes frecuencias una señal puede representarse bastante bien.
Me gusta: 
Todavía no entiendo la relación entre una señal en el cable y las frecuencias.
La definición de frecuencia es: el número de ocurrencias de un evento repetitivo por unidad de tiempo. Entonces, ¿qué se repite en el cable por unidad de tiempo?
También, por ejemplo, en una línea DSL, para Multiplexación por división de frecuencia, dado que a múltiples usuarios se les asignará menos frecuencia, habrá menos ancho de banda por usuario en un enlace / cable dado. ¿Qué significa asignar menos frecuencia en un cable? ¿Menos repetitivo de qué?
¿Hay muchas frecuencias disponibles en el cable? Si hay (digamos de 0 a 1 Mega Hertz), ¿puedo representar lo anterior usando el rango entre 0 a 100 O 100 a 200 O 500 a 1000? ¿Por qué tengo más ancho de banda si uso más frecuencias?
Respuestas:
Modulación y símbolo m
Los patrones de voltaje en el cable se repiten.
En los sistemas de comunicación muy simple, puede que el ciclo de tensión continua de la línea por encima o por debajo de un umbral, como se muestra en el ASCII-art ...
__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾. Supongamos que sus umbrales son + 5v y -5vdc; la modulación de datos binarios a través de dos voltajes de CC solo produciría un bit por nivel de voltaje (cada transición de voltaje se llama un símbolo en la industria).Las transiciones de voltaje de CC no son la única forma de representar datos en el cable, como mencionó, puede modular el voltaje de una señal en una frecuencia dada o cambiar entre dos frecuencias para modular los datos. Esta imagen ilustra cómo
__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾se representan las mismas transiciones a través de la Modulación de amplitud (AM) y la Modulación de frecuencia (FM).Los sistemas más complejos que se transmiten a distancias más largas utilizan esquemas de modulación más complejos , como FDM o QPSK , para empaquetar más datos en un ancho de banda dado en el cable.
En términos generales, puede modular utilizando combinaciones de:
Velocidad de bits y eficiencia espectral
Consideremos un sistema de modulación de frecuencia, que tiene dos estados en el cable ...
Este esquema de modulación requiere 1.5KHz de ancho de banda en el cable. Sin embargo, eso no le dice nada acerca de la velocidad de transmisión de bits (que de manera confusa, también se conoce como 'ancho de banda', pero no usemos un término sobrecargado).
Una razón por la que un sistema FM puede espaciar los símbolos 0 y 1 a 1.5KHz de distancia es porque hay límites sobre qué tan bien, qué tan rápido y qué tan económicamente el módem puede medir los cambios de frecuencia en el cable.
Como regla general, puede construir módems más rápidos y más baratos si tiene más ancho de banda disponible.
Editar: comentario de respuesta
Abordé la pregunta en la última sección, pero continuemos con el ejemplo de modulación FM. Los sistemas reales tienen que tener en cuenta la sensibilidad del receptor y factores como qué tan bien se puede implementar un filtro de paso de banda .
Suponga que el ancho de banda de 1.5KHz disponible para el módem solo produce 9600 baudios, y eso no es lo suficientemente rápido; sin embargo, puede construir un módem de 20KHz que sea lo suficientemente rápido (tal vez necesite 56K baudios).
¿Por qué es mejor 20KHz? Debido a las realidades y las pendientes imperfectas en los filtros de paso de banda y otros componentes, es posible que necesite tanto ancho de banda para implementar la modulación y el código de línea correctos . Tal vez con 20Khz, podría implementar el esquema QAM , que le dio 3 bits por símbolo , resultando en una tasa de bits máxima de "9600 * 8", o 76.8 Kbaud (nota: 2 ** 3 = 8)
Estás haciendo buenas preguntas, pero es muy difícil explicar esto sin entrar en las entrañas de un diseño real. Si lee algunos libros de electrónica sobre el diseño del receptor, o toma algunos cursos de ingeniería eléctrica, este material está cubierto.
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Mike ofreció una excelente respuesta, pero no exactamente a lo que estaba preguntando.
El ancho de banda , por definición, es un rango de frecuencias, medido en Hz.
Como has dicho, la señal
__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾se puede dividir (usando Fourier) en un montón de frecuencias. Digamos que lo hemos desglosado y vimos que nuestra señal está compuesta (principalmente) por frecuencias de 1Mhz, 1.1Mhz, 1.2Mhz, 1.3Mhz ... hasta 2Mhz. Eso significa que nuestra señal tiene un ancho de banda de 1Mhz .Ahora, queremos enviarlo a través de un canal, como un cable de cobre o una fibra óptica. Primero, hablemos un poco sobre los canales.
Cuando hablamos del ancho de banda en los canales, en realidad hablamos del ancho de banda de la banda de paso que describe el rango de frecuencias que un canal puede transportar con poca distorsión. Digamos que tengo un canal que solo puede pasar señales cuya frecuencia está entre f1 y f2. Su función de respuesta de frecuencia (la reacción del canal a señales de diferentes frecuencias) podría ser algo como esto:
El ancho de banda de un canal depende de las propiedades físicas del canal, por lo que un cable de cobre tendrá un ancho de banda diferente de un canal inalámbrico y de una fibra óptica. Aquí , por ejemplo, hay una tabla de wikipedia, que especifica los anchos de banda de diferentes cables de par trenzado.
Si nuestro canal de ejemplo tiene un ancho de banda de 1Mhz, entonces podemos usarlo con bastante facilidad para enviar una señal cuyo ancho de banda sea de 1Mhz o menos. Las señales con un ancho de banda más amplio se distorsionarán al pasar, posiblemente haciéndolas ininteligibles.
Ahora volvamos a nuestra señal de ejemplo
__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾. Si realizáramos un análisis de Fourier en él, descubriríamos que al aumentar la velocidad de datos (al hacer que los bits sean más cortos y más cercanos entre sí), aumenta el ancho de banda de la señal . El aumento sería lineal, por lo que un aumento de dos veces en la velocidad de bits significará un aumento de dos veces en el ancho de banda.La relación exacta entre la velocidad de bits y el ancho de banda depende de los datos que se envían, así como de la modulación utilizada (como NRZ , QAM , Manchseter y otros). La forma clásica en que las personas dibujan bits:
__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾es cómo se ve NRZ , pero otras técnicas de modulación codificarán ceros y unos en diferentes formas, afectando su ancho de banda.Dado que el ancho de banda exacto de una señal binaria depende de varios factores, es útil observar el límite superior teórico para cualquier señal de datos en un canal dado. Este límite superior viene dado por el teorema de Shannon-Hartley :
Sin embargo, una cosa importante a tener en cuenta es que el teorema de Shannon-Hartley supone un tipo específico de ruido: el ruido blanco gaussiano aditivo . El límite superior será más bajo para otros tipos de ruido más complejos.
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Déjame darte una respuesta práctica o de ingeniería de redes de la vida real Aquí está la relación ancho de banda y frecuencia: mayor ancho de banda, mayor frecuencia. Hecho.
No, en serio, fin de la pregunta y respuesta. Ya terminaste, pasa a la Capa 2.
No me refiero a ser grosero o inteligente. Su pregunta ha profundizado demasiado en el aspecto de ingeniería eléctrica de la capa Física para abordar lo que se conoce como ingeniería de red. Lo que está preguntando es mucho más relevante para las telecomunicaciones, la ingeniería eléctrica o incluso la informática que la ingeniería de redes en todo, excepto en el sentido más estricto y literal. Tampoco es relevante para nadie más que para el personal extremadamente especializado que desarrolla el hardware o los protocolos implementados por el hardware. Me sorprendería mucho si la mayoría de los CCIE pudieran responder esta pregunta en la medida en que lo hizo Mike Pennington ... ¡y no se sorprendería en absoluto si no supieran lo suficiente como para hacer la pregunta original con tanta profundidad como ustedes!
Permítanme decirlo de otra manera: si está estudiando ingeniería de redes en el sentido tradicional, ha dominado la capa 1 mucho más allá (oh, mucho más allá) de lo que se requiere, o incluso es útil en una carrera normal de ingeniería de redes. Eres bueno, sigue adelante, hay mucho más que aprender.
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