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El código Hamming

Presentaremos una aplicación de este código a las comunicaciones electrónicas.
by

Julio Díaz

on 21 May 2011

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Transcript of El código Hamming

Hoy las comunicaciones entre equipos electrónicos
es muy normal, pero..... Nunca os habéis preguntado.... ¿Cómo se producen estas comunicaciones? Ayer, estube chateando con un amigo que está en China. Si intentara hablar con él, usando la voz, no me escucharía, claro, hay más de 5000 kms. entre nosotros. ¿Cómo se produce la comunicación entre los aparatos electrónicos? En realidad, en la comunicación entre personas, y entre aparatos, hay muy pocas diferencias: Los ordenadores, cuando se comunican, en vez de utilizar el lenguaje (español, inglés...), utilizan el CÓDIGO BINARIO, que está compuesto de dos caracteres alfanuméricos, el 1 y el 0. El medio por donde se trasmite el mensaje, puede ser
como en el caso de las personas, por aire, o a través
de un cable. Las personas cuando hablan producen sonidos por variación de presión del aire, los ordenadores, en cambio, utilizan la electricidad. Veamos a continuación como funciona el código binario. Un problema que surge en toda comunicación, es que el
mensaje cuando viaja hacia el receptor se deteriora.
Por ejemplo, cuando queremos hablar con alguien que está
muy alejado, puede ocurrir que no nos escuche bien, el motivo
es, que con la distancia el mensaje se pierde, y si el mensaje
no llega al receptor exactamente igual que salió del emisor, la
comunicación no servirá para nada. Además de la distancia entre emisor y receptor. Otro motivo que deteriora el mensaje es el ruido en el entorno. Ya tenemos a los dos grandes enemigos de la comunicación: la distancia y el ruido.
Y si el mensaje se deteriora tanto que no lo puede entender el receptor, ¿qué tendremos que hacer? Repetirlo. El circuito que mostramos en esta experiencia, soluciona el problema de deterioro del mensaje en la comunicación entre ordenadores, de manera que, aunque el mensaje se deteriore, podemos obtener de nuevo el mensaje original, sin la necesidad de que el emisor lo reenvíe, evitado así tiempos de espera. Antes de ver la experiencia, vamos a explicar como funciona el código binario para el envío de mensajes numéricos. En la experiencia, enviaremos un número desde el emisor como si fuéramos un ordenador. Cambiaremos el número antes de que llegue al receptor, y el receptor como es muy listo, será capaz de adivinar cual era el número original. El código binario utiliza dos caracteres el 0 y el 1. Usando estos dos es capaz de expresar cualquier número.
A continuación vamos a repasar como funciona el código decimal,
por su similutud con el binario. El código decimal a diferencia del binario, tiene 10 caracteres posibles, que van de 0 a 9. Para expresar un número en código decimal podemos utilizar un número o un conjunto de ellos, indicando cada uno de estos números un valor distinto según la posición que ocupa. De ahí surgen las unidades (el número más a la derecha), las decenas (el segundo número empezando por la derecha), las centenas (el tercer número) .... Cada uno de estos valores representan conjuntos de objetos, las unidades son conjuntos de 1 objeto, las decenas conjuntos de 10 objetos, las centenas conjuntos de 100 objetos... De forma que el número 239, esta compuesto de 9 conjuntos de un objeto, 3 conjuntos de 10 objetos y 2 conjuntos de 100 objetos, sumando un total de 239 objetos. En binario, la única diferencia con el decimal, es que cada digito
no representa grupos de 1, 10, 100, 1000.... objetos (ven que la relación
entre los grupos es multiplicar por 10 el anterior), en binario el número
más a la derecha representa conjuntos de 1 objeto (igual que en decimal),
el segundo empezando por la derecha representa conjuntos de 2 objetos,
el siguiente conjuntos de 4 objetos, el siguiente de 8 objetos, el siguiente
16 objetos (se dan cuenta que la relación entre los conjuntos es multiplicar
por 2 el anterior). de esta forma el valor binario 1001 se compone de 1 conjunto
de un objeto, 0 conjuntos de 2 objetos, 0 conjuntos de 4 objetos y 1 conjunto
de 8 objeto, es decir, en total 9 objetos. Ya estamos en disposición de, interactuar con el circuito, y ver si es capaz de adivinar el número enviado por el emisor, aunque lo cambiemos antes de llegar al receptor. LAS COMUNICACIONES P
R
O
B
L
E
M
A
S CÓDIGO BINARIO E
X
P
E
R
I
E
N
C
I
A E
L

C
Ó
D
I
G
O

H
A
M
M
I
N
G E
N

L
A
S

C
O
M
U
N
I
C
A
C
I
O
N
E
S El circuito que presentamos, esta dividido
en tres partes, emisor, medio, y receptor. El EMISOR, tiene el dato que va a ser
enviado, y realiza un cálculo para que
luego el receptor, aunque se produzca
una variación del dato durante la
transmisión, pueda, a partir del dato
erróneo, obtener el dato original. El MEDIO, en este caso, debido a las limitaciones
de espacio, hemos añadido un módulo que nos permite
introducir en el cable de transmisión entre emisor y
receptor un desperfecto en la señal (ruido), de modo
que podamos probar si el receptor es capaz de
reconstruir a partir del dato erróneo el original. El RECEPTOR, se compone de dos subsistemas a su vez, uno que detecta si existe algún fallo, y otro que se encarga de modificar la parte del dato, que el detector indica que esta mal, obteniendo de nuevo el dato original. Vamos a probar si el circuito funciona. Lo primero que haremos
será fijar en el emisor un dato, evidentemente binario, para ello
actuaremos sobre los interruptores. El dato a enviar es de tres
bits, si colocáis el interruptor hacia abajo en un bit, lo fijaréis a
0, si lo ponéis hacia arriba, será un 1. Una vez fijados los tres interruptores, podréis ver en el display el valor del dato elegido
en código decimal.
A continuación, actuaremos sobre el interruptor de LOAD, que cargará
el dato que habéis fijado en una memoria, que pasará el dato al medio. Si lo hemos hecho bien, veremos el dato del emisor, en el
display del MEDIO. Ahora, vamos a alterar uno de los bits
del dato, para introducir el ruido. Colocaremos uno
de los tres interruptores hacia la posición derecha, veréis
como el valor del dato en el MEDIO, cambia respecto al que
habíamos puesto en el emisor.
A continuación como hicimos en el emisor, actuaremos sobre
el interruptor LOAD, para cargar el dato en la memoria de
salida del MEDIO, y pasar el dato al receptor. Si todo ha ido bien, el receptor verificará la autenticidad
del dato, y lo corregirá, de forma que podremos visualizar
en el display de salida del receptor, el dato que fijamos en
el emisor, aunque durante la transmisión, lo alteramos. Este circuito, representa a pequeña escala, los que implementan
las tarjetas de red de equipos de transmisión (ordenadores, router, switch,
servidores...), en las comunicaciones informáticas.
Son muy importantes, porque permiten, poder reconstruir mensajes que han sido
alterados durante la transmisión, sin necesidad de perder tiempo solicitando
al emisor, de nuevo el dato. Aumentando de esta forma la capacidad de transmisión en las comunicaciones. Este proyecto ha sido realizado por los alumnos
de primer curso, del ciclo formativo de grado
medio, Equipos Electrónicos de consumo, del
I.E.S. JAROSO. ¿PREGUNTAS?
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