universidad autonoma metropolitana conmutador ucando la tecnica

UNIVERSIDAD
casa a b i e r t a ~i
tiempo
AUTONOMA
METROPOLITANA
INGENIERIA EN ELECTRONICA AREA D E COMUNICACIONES
/'
CONMUTADOR UCANDO L A TECNICA
DE MODULACION POR PULSOS
PCM.
CODIFICADOS
TRABQJO RUE PARA CUMPLIR
CON L O S PROYECTOS DE
INGENIERIG E N ELECTRONICA
I Y 11, PRESENTAN
/HERNANDEZ CALGADO JUAN J O S E
i A R k ZAPFTA PAiRICtA
TOLEDO TOLEDO NCSIMA
MEXICO,
DF
-
1991 d
r
'
D E D I C A T O R I A
Y
3
Dedicamos este t r a b a j o , como una muestra de agradecimiento a
a nuestros
vi da,
padres,
nuestra
enseñanzas
el
por
pr opi a
esfuerzo realizado
vi da,
elementales
que
mani f estados
nos
durante
pr i mer o
abrieron
como
paso
hacia
consci enci a ; 1a protección, confianza y bienestar de un
manifestado después
por l a s
lecciones de
toda
utilidad
una
1as
la
hogar ; y
práctica
y
f i nal mente por 1a 1i ber tad concedi da par a r ea1 i zar 1as deci si ones
más importantes de nuestras vidas.
Por
úl ti mo ,
considerarse
admitimos
como
que
el
aunque
una
1a
mercancia
acervo
legítimo de la Sociedad;
cultural
Educaci ón
susceptible
y
por l o tanto,
Super i or
de
científico
ser
-")
es
pudi era
comprada,
patrimonio
reconocemos l a deuda con
ésta y a e l l a dedicamos también el presente t r a b a j o , a la vez que
manifestamos nuestro propósito de trabajar e n s u beneficio.
I N D I C E
Página
I . - I NTRODUCCI ON.
II .
- RECOPILAC1 ON
1
TEORI CA EN GENERAL.
A3 Historia de la Modulación por Pulsos
Codifi cados C PCKI B3 Motivo's para la transmisión por Pulsos
Codificados C PCMI.
6
7
C3 Generalidades de la Modulación por
Pulsos Codi ficados C P C m .
D3 Método de codificación.
10
13
a3 Cuantificación de la señal.
b3 Huestreo de los niveles de voltaje.
c3 Transmisión de Pulsos.
E3 Operaciones básicas de la Modulación por
Pulsos Codificados C P C m -
14
a3 fiestrear.
b3 Cuant ificar.
c3 Codificar.
F3 Jerarquías de la Modulación por Pulsos
Codifi cados C P C W .
16
Página
G3
Sistemas de Modulación.
20
a3 Modulación por Pulsos en Amplitud
C PAM>.
b3 Modulación por Ancho de Pulsos
C PWM>.
c3 Modulación por Posición del Pulso
C PPMJ .
d3 Modulación por Pulsos Cod¿f icados
CPCM>.
H3 Conversión de analógico a digital.
23
a3 Cuant if icación.
b3 Cuant if icación Uniforme.
c3 Cuantificación no Uniforme.
I3 Señalización.
26
J3 Multiplexaje por División en Tiempo.
31
K3 Sistema Telefónico con TDM-PCM.
33
L3 El ruido en la Modulación por Pulsos
Codif i cados C PCbD .
39
111. EL CONMUTADOR USANDO LA TECNICA DE MODULACION POR PULSOS CODIFICADOS C PCM-)A3 Descripción del sistema.
43
Página
B3 Diagrama g e n e r a l de una C e n t r a l
Te1 ef ó n i ca .
C3 Desgloce del sistema.
45
47
I V . FUNCIONAMIENTO DEL CONMUTADOR
A3 Expl i caci 6n del Conmutador.
59
B3 R e l a c i ó n de a l g u n o s d i s e ñ o s del sistema.
64
V. CONCLUSIONES Y COMENTARIO
66
VI. BI BLI OGRAFI A.
68
I3 I NTRODUCCI ON
Los lectores
encontraron, en e l
titulado
cosas,
de l a r e v i s t a francesa L ' I l l u s t r a t i o n
podía
26 de Agosto de 1854, un a r t í c u l o
número del
"Transmisión
de
la
palabra",
lo siguiente:
leerse
se
en
el
"Imagínese
que,
entre
que
alguien
otras
está
hablando junto a una placa móvil l o suficientemente e l á s t i c a como
para no perder ninguna de l a s vibraciones provocadas por e l habla
sobre
ella
proyectada,
alternativamente
disponer
la
y
que
esta
conexión con
placa
una
produce
batería:
de o t r a placa a c i e r t a distancia,
ejecutará exactamente l a s mismas vibraciones.
e
así
que a l
interrumpe
puede
usted
mismo tiempo
"
Lo que en e l año 1854 parecía i n c r e í b l e s e considera
evidente en l a actualidad. Casi todos los días hablamos Bobre esa
placa y con l a misma frecuencia percibimos en e l l a s l a s palabras
de o t r a persona situada quizás a miles de kilómetros. La placa a
l a que nos estamos r e f i r i e n d o correspoonde a l a s
auricular
y
del
micrófono
telefónicos.
La
era
membranas del
del
teléfono
comienza propiamente e l 24 de Febrero de 1876, en que l a o f i c i n a
de patentes de Estados Unidos tienen entrada a l mismo tiempo dos
r e g i s t r o s de semejante contenido.
El
primer
registro l l e v a el
campo de t e l e g r a f f a "
horas
después,
y su
E l i sa
Gray
autor
es
entrega
t í t u l o de
Alexander
una
"Mejoras
Graham B e l l .
decl ar aci ón
ti t u l ada '"ir ansmi si ón de soni dos verbal es por
en e l
Dos
protector a
vi a te1 egr áf i ca" .
Desde hace algunos años, s e puede telefonear no sólo por medio de
cables
tendidos
bajo
tierra,
sino
transmisiones anal ógi cas o d i g i t a l e s .
también
vía
satélite.
Hay una tendencia e n el campo de l a t e l e f o n í a p d b l i c a
hacia
abarca
la
introducción
no
el
sólamente
programas
de
de
control
técnicas
mantener
de
digitales:
al
día
el
sino
telefonía,
esta
tendencia
abastecimiento
de
uso
de
el
también
t k n i c a s d i g i t a l e s para l a transmisión y conmutación d e voz.
Una
base para este d e s a r r o l l o l o c o n s t i t u y ó el Sistema de Transmisión
por Pulsos C o d i f i c a d o s CPCW , el cual desde los i n i c i o s de 1960,
ha i do extendi éndose e n r e d e s te1ef ó n i cas.
una
secuencia
competitiva
interés.
de
en
la
sí,
PCM y
Transmisión
la
conmutación
debido
digital
es un
La Conmutación D i g i t a l
Par ti c u l ar mente como
s u tecnología
a
a
también
proceso por
c o n e x i ones s o n e s t a b l e c i d a s par a operar
ganado
cual
e1
las
sobre señal es d i g i t a l es
s i n convertir é s t a s a a n a l ó g i c a s .
La
técnica
Lo
telecomunicaciones.
no
Digital
que
es
es
nueva
nuevo
es
el
en
el
uso
campo
de
de
señales
d i g i t a l e s para l a transmisión d e l habla e n l a s r e d e s t e l e f ó n i c a s .
PCM y
modulación
Delta
son
dos
de
los p o s i b l e s
métodos
para
c o n v e r t i r s e ñ a l e s a n a l d g i c a s e n una forma d i g i t a l y PCM predomina
e n l a p r á c t i c a . La i n t r o d u c c i ó n d e l a transmisión d i g i t a l d e n t r o
d e una r e d t i e n d e a soportar
d i g i t a l y viceversa.
l a i n t r o d u c c i ó n de una conmutación
E s t o c r e a una tendencia h a c í a una completa
d i g i t a l i z a c i ó n de l a s
redes.
Hay s i n
embargo,
un
l a r g o camino
a n t e s de que se l o g r e d i g i t a l i z a r todas l a s r e d e s , mientras t a n t o
se tendrá una mezcla d e a n a l ó g i c o y t é c n i c a d i g i t a l .
La penetración d e l a s t é c n i c a s d i g i t a l e s ,
e x i s t e n c i a d e r e d e s a n a l ó g i c a s es un
proceso l e n t o .
d e n t r o de l a
Si asumimos
como una h i p ó t e s i s , que desde ahora todas l a s e x t e n s i o n e s de l a s
r e d e s t e l e f ó n i c a s sse harán con un equipo d i g i t a l , se p o d r í a con
un p o r c e n t a j e anual d e l 5%, t e n e r el 50% de equipo d i g i t a l y 50%
de equipo ana1Bqirio:. en las redes, en 15 años.
puede decir que, en más
redes
telefónicas
futuro
cercano,
ciudades, equipo analógico
durante
en
Por lo tanto,
de los años
muchos
algunas
ciudades,
la
se
dominará l a s
En
venideros.
parte
digital
un
será
sustancial.
E l PCM CModulación por Pulsos Codificados3, es un t i p o
de
modul aci ón
etc3
usado
para
en forma de valores
discretos
C PCM3 ,
Codi f i cados
distorsión
a
la
señal.
causan
Esta
y as1
C voz,
anal ógi cas
poder
transmitir
las
Los procesos de Modulación PO
primeras sobre un medio d i g i t a l .
Pul sos
señal es
representar
una
pequeña
distorsión
per o
i r repar ab1 e
puede
sin
embargo
generar s e apr opi adamente pequeña par a que sea compensada por
un
factor y l a señal d i g i t a l sea transmitida prácticamente s i n error
sobre muy l a r g a s distancias.
El
desarrollo
sistema
de
este
que
analizamos
escrito,
son
a
través
conceptos
diseño de un conmutador o central
que reune varías
necesi dad&s
1a
en
telefónica,
para cumplir
señal
con el
presente
etapas
de
en
Transmisión
caracterlsticas
basado en el
un
tlrtil
propias
del
microcontrolador,
serial
adaptada
circuito
con
la
te1 ef óni cos ;
de integración
de
función
acuerdo
integrado;
un
en
las
a
las
controlador
sistema de d e s a r r o l l o de
mismo K i t
el
su
facilidad
que posee.
f unci ones que debe sumi n i s t r ar
C abonados3.
escala
las
modulación y demoodulación de l a
Recepción,
en e l
el
Este es un proyecto
cumpliendo con
y
el
usando l a técnica
aparatos
de a l t a
K I T MKE 8031, con todo el
Lenguaje Ensamblador3,
interface
canal,
1os
de
integrados
filtraje,
el
para
etapas de diseño para s a t i s f a c e r
señal i zaci ón
requiere de c i r c u i t o s
todo
importantes
de Modulación por Pulsos Codificados CPCM3 .
extenso,
de
de
programar
o desde una PC por
Estos
son
algunas
de
Cen
la
las
conmutador entre 1os usuar i os
La
capacidad
e l e g i d a de t a l
del
conmutador
manera que,
igual
4
a
abonados
fue
fuera l o suficientemente grande para
poder ver simultáneamente todos l o s casos posibles de conexión de
abonados y envío de tonos en el
conmutador, pero no tan grande
que h i c i e r a d i f í c i l el diseño de l a red de conexión.
en
presentado
este
trabajo
se
ha
distribuido
de
El
la
material
siguiente
manera:
En el capítulo 11, se presenta una recopilación teórica
en
general
sobre
variados
conceptos
de
telefonía
y
específicamente sobre el método de modulación CPChD,
usado en el
sistema.
cantidad
Sobre
este
tipo
de
Modulación
hay
gran
de
b i b l i o g r a f í a y para nosotros constituyó una parte importante del
t r a b a j o de investigación realizado con anterioridad.
El
conmutador
general
usando
se
I11
capítulo
la
presenta
se
dedica
tknica
el
de
a
la
modulación
sistema
teniendo
descripción
PCM,
como
en
de
una
el
forma
referencia
un
diagrama a bloques. Se hace un desgloce más e s p e c í f i c o del bloque
del conmutador, colocando 1as etapas más relevantes y explicando
cada una de estas en forma detallada y l o más c l a r a p o s i b l e , como
podemos ver en l a f i g u r a 111-d.l,
del
sistema,
que
es
nuestro
diagrama a bloques e s p e c í f i c o
caso
le
llamamos
Desgloce
del
desgloce
más
sistema.
Consecuentemente
específico
capítulo
del
IV
sistema
Funci onami ento
del
con
la
red.
En
este
inciso
descripción
en
una
Conmutador,
l l e v a a cabo para establecer
de
la
realizado
inicia
se
con
el
y
anterior
descripción
expl i cando
1a
capítulo,
detallada
secuenci a
que
el
del
se
l a comunicación entre l o s abonados
se
anotan
pasos
importantes
con
respecto a l a sincronla Ccoordinación de los diferentes tonos que
requiere el sistema para generar l a comunicación3, el
r e c i b o y entrega de señales, l a programación,
etc.
control de
Se relacionan
algunos diseños para cumplir con l a generación de tonos y otras
señales necesarias
del
sistema,
y por
donde
se
rfltimo s e adjunta el
relaciona
c i r c u i t e r l a usada en el sistema.
más
Diagrama general
especlficamente
la
11.
-
RECOPILACION TEORICA EN
GENERAL
A) HISTORIA DE LA MODULACION POR PULSOS CODIFICADOS C PCM)
convertidas a
Las señales analógicas que necesitan ser
formato d i g i t a l ,
.
emplean l a técnica de más amplio uso conocida
como PCM, una abr evi atur a de modul aci ón por pulsos codi f i cados.
TRANSHISION D I G I T A L :
A finales
Paris
estuvo
apr opi ado
tratando
de 1930 un
de
r adi oenl aces
par a
grupo
encontrar
de
de investigadores
un
micr oondas
para e s t e grupo de transmisión es algunos
en
método
de
..
car acter 1 s t i ca
Una
modulación
problemas con ruido y
distorsión;
mientras l a cantidad de ancho de banda disponible es
larga.
de
Uno
invención
de
los resultados
la
Modulación
obtenidos
por
Pulsos
por
este
grupo
Codificados
fue
CPCM3.
la
La
técnica PCM f u e patentada en 1939 por el señor Alec Reeves, q u i e n
f u e e n ese tiempo un ingeniero de l a International
Telegraph
Company
CITD,
quien
tenia
sus
Telephone and
laboratorios
en
Francia. La patente francesa f u e archivada en 1938.
E l propuso una técnica,
l a cual
muestrea l a señal
de información en intervalos de tiempos regulares y c o d i f i c a e l
valor de amplitud medido dentro de una secuencia de pulsos.
Los pulsos son l a señal
transmitida
y llevan
el
En el
receptor
los
mensaje como una s e r i e de números binarios.
números bi nar i os son usados par a r econstr u i r
or i gi nal .
1a señal
anal ógi ca
Tecnológicamente
acuerdo a l o s avances
de esa época,
práctica.
Sin embargo l a
situación
y
un
este invento f u e tempranero,
invención
nrfmero cada
vez
pues
de
no se podia usar
PCM en l a
de el
cambio
mayor
transistor
sistemas
de
PCM
la
fueron
i nstal ados en redes te1 ef óni cas desde principios de 1900.
B3
MOTIVOS
LA
PULSOS
CODIFIFICADOS
Hay siete motivos importantes para usar
l a Modulación
CPCM)
PARA
.
TRANSMSION
POR
por Pulsos Codificados CPCM3, en redes t e l e f ó n i c a s ; estos son:
-Calidad
de
transmisión
más
independiente
de
la
d i s tam i a:
Una
caracteristica
inmunidad a l a i n t e r f e r e n c i a .
regeneradas
en
transmisión
sin
puntos
de
Las
señales
intermedios
perdida
una
a
de calidad.
señal
digital
Digitales
su
es
pueden ser
lo l a r g o de una l i n e a de
Esto
no
es
señales anal6gicas donde no sólamente l a señal,
el
caso
con
s i n o también el
r u i do es ampl i f i cado en 1os puntos de ampl i f i caci óri i n t e r medi a .
-Mu1t iplexaj'e pur División en Tiempo CTDMJ:
El
capacidad
canales
con
de
un
principio
par
teléfonos
de
permite
TDM
cables
simples.
en
Con
un
incremento
en
donde originalmente se
usó
este
par
f a c t i b l e introducir l a transmisión PCM, en vez
nuevos cab1 es -
de
alambres
es
de un tendido de
-Econ6mica para ciertas líneas:
En
ciertas
conexión de redes,
ser
competitiva
longitud
intermedia
de
donde
tienden a ser
en
1a
l a transmisi6n PCM t i e n e que mostrarse para
con
las
especi a l mente
apl i caci ones,
cualquier
líneas
las
de
líneas
también l a r g a s
otro
transmisión
de
y
transmisión.
será
en
regi6n
las
de Multiplexaje por
en
normal
CVF>
de
líneas
voz
la
La
Vea la f i g u r a 11-B.l.
figura,
este
i n t e r v a l o de distancia óptimo depende de factores l o c a l e s ,
tales
Como
como: densidad
,
ver
de
frecuencia
Divisi6n en Frecuemcia CFDm) cortas.
podemos
método
la
anterior
topología de l a ciudad, etc. y entonces varía s u
ancho.
FDM
D I S T R H C I R [KM]
FIG WRA 11-B.1
COSTO CONTRA DICTANCIA PARA LA TRANCMISIUN V F
CFRECWENCIR DE VOZ NORMAL), FDM CMWLTIPLEXAJE
PUR DIVISION EN FRECUENCIA1 Y PCM CMODWLACION POR
PULSOS CODIFICADOCI,
-Economia en combinación con La conmutación d i g i t a l :
Una a l t a proporción del
recide
en
el
costo
de
la
PCM,
costo para sistemas
terminal.
La
introducción
conmutación d i g i t a l reduciría sustancialmente e s t e costo,
que l a conmutación es ejecutada directamente sobre el
de
la
puesto
f l u j o del
b i t d i g i t a l y no es necesaria l a costosa conversión de analógico
a
digital.
Una
combinación
de
la
conmutación
digital
y
transmisión tendería entonces a bajar más e l sobre costo.
-Tecnología
del Circuito Integrado:
en
Desarrollos
la
tecnología
del
Circuito
Integrado muestran un punto favorable en l o s niveles de costo y
un a l t o grado de copnfiabilidad.
-Integración
Como
transmitir
no
información
de Servicios:
un
medio
solamente
visual
Digital
voz,
codificada,
capacidad de 64,000 bits/seg,
sino
una
también
Un
etc.
línea
canal
PCM
datos,
PCM
puede
telex,
tiene
una
lo cual hace que esta tecnica sea
un poderoso canal de datos.
-heva
El
media,
tales
transmisión media:
futuro
como:
guías
del
de
ancho
onda
de
y
banda
fibra
en
la
óptica
apr opi ada 1a tr ansmi si ón di g i t a l que 1a anal ógi ca.
transmisión
se
ve
mAs
C>
GENERALIDADES
c Pcm
.
Para poder
en forma d i s c r e t a ,
DE
LA
MODULACION POR
transmitir
una señal
es necesario r e c u r r i r
PULSOS CODIFICADOS
de variación
continua
a una t i c n i c a conocida
como Modul aci ón por Pulsos Codi f i cados C P C m .
E l PCM es un t i p o de modulación usado para representar
señales analógicas
<voz, etc3
en forma de valores
discretos,
y
a s i poder transmitir l a s primeras sobre un medio d i g i t a l .
La transmisión d i g i t a l ,
es l a transmisión de vol t a j e s
el cual representa l ó g i c a O o 1. Estos son l o s diferentes
modos
de transformar información analógica en forma d i g i t a l .
Algunas de l a s t i c n i c a s de modulación d i g i t a l son:
1.- Modulación por anchura de pulso CPWM> o modulación
por duración de pulso CPDM>: La anchura del
es
proporcional
a
la
amplitud
de
la
pulso
señal
anal ógi ca.
2.- Modulación por posición del pulso CPPM>: Estos se
r e a l i za
con
var i ando
respectos
1a
posi c i ón
un
hacia
de
pulsos
tiempo
de
i denti cos
referencia
par ti cul ar .
3.-Modulación por
real i z a
niveles
1a
de
r e s u l tante
aptitud
conversión
voltajes
es
de
de
pulsos
amp1 i tudes
discretos.
gr af i cado
de
Aqui
se
anal ógi cas
en
<PAM>:
Aunque
di f e r entes
la
señal
n i vel es
de
voltajes
discretos,
información
este
digital,
no
puede ser
ya
que
considerado
estos
no
son
representados en l 6 g i c a 1 o O.
La s a l i d a de 2 a 4 Cen el
convertidor de nivel3 en el
c i r c u i t o modulador de l a f i g u r a 1 , es una señal
Mas
adelante
se
hablará
con
PAM.
detalle
más
de
estas
técnicas y otras que e x i s t e ; en el i n c i s o SISTEMAS DE MODULACION.
E l PCM es el mktodo mAs común de convertir información
analógica
a
muestreado
pulsos
en
i nter val os
muestreador-retenedor
En
digitales.
el
voltaje
regulares
un
por
es
circuito
Csample and hold, S/H>, mientras este valor
muestreado de v o l t a j e es una constante retenido,
anal ógi co-di g i t a l
analógico
C ADC3
convi er te
Este número es proporcional
estos
en
un
un convertidor
número
a l a amplitud de l a seKal
binar i o.
analógica
en el tiempo de muestreo. Este es mostrado en l a f i g u r a 1 1 - C . 1 .
El
equivalente
binario
de
el
nivel
muestreado es transmitido y reconvertido en el
de
receptor
voltaje
para un
n i vel de vol t a j e por un conver ti dor anal ógi co-di g i t a l C DAC3.
+
Ei = 110
+
1 = 101
- - -
Y-----
- - + 0 = 100
- - -
\
-
- - - - - -
-1
+l
+2 +1 -1
-2
1 0 0 1 0 1 011 I 0 1 1 0 0 o10
Tiempo de muestre0
Tiempo
Cowertidor
C a n a l de voz
FIGURA 11- C. 1
FORMA EN QUE SE LL€I;IA A CABO LOS PROCESUS
DE CONlirERSIí3.N LE ANALOGKA A DIGITAL.
0 = 000
D3 METODO DE CODIFICACION.
Pasos a s e g u i r :
1. - Cuantificación de l a señal.
3. -
Muestre0 de los n i v e l e s de v o l t a j e .
2.
Transmisión de los pulsos.
a3 Cuantificacihn de la señal.
analógica es
La señal
d i v i d i d a entre una
cierta
cantidad de n i v e l e s de v o l t a j e . Si dividimos l a voz humana en 128
n i v e l e s , necesitaremos C2 E7 = 1283 7 b i t s para representar cada
n i vel.
b3 &estreo
de los n i v e l e s de v o l t a j e .
E l muestreo de l a señal analbgica debe ser igual o
mayor
al
doble
de
la
más
frecuencia
alta
de
ella;
con
esto
8000
podemos reproduci r 1a señal o r i g i n a l .
Para
un
canal
4000
de
hz,
un
muestreo
de
muestrea
se
codifica
como
vecesyseg reproducira l a señal o r i g i n a l .
c3 Transmisión de pulsos.
El
valor
de
cada
número se
número b i n a r i o
de 7
digital
muestra3.
Entonc s ,
transmitir
l a voz
Cm
=
necesaria para
bits3 = 56 O00 b/s.
bits
y
ese
e
la
transmite
velocdad
de
un
en
forma
la
línea
humana s e r i a : C8000 m/s3
x
C7
I
E3 OPERACIONES BASICAS DEL PCM.
La técnica PCM depende de t r e s operaciones separadas:
1. - Muestrear.
3. -
2.
Cuantificar.
Codificar.
a3 Huestrear.
En e l l a s e d i v i d e a l a señal mensaje en intervalos
de espaci os r egul ares.
b3 Cvant i f icar.
Aqui
se aproxima el
valor
de amplitud medido a l
más cercano n i v e l de v o l t a j e de refencia permitido.
e3 Codificar.
Representa
la
aproximación
Ccuantificación>
de
valores de amplitud como una s e r i e de pulsos.
Las
técnicas
digitales
tienen
campos de aplicación, t a l e s como: en el
una
gran
diversidad
de
espacio e x t e r i o r , música
con a l t a f i d e l i d a d , grabación de t e l e v i s i ó n , transmisión de datos
de frecuencia de voz y muchos más. Sin embargo l a más importante
y
de mayor
uso en
que s e aprovecha
los
datos
digitales
es
en
te1 ef oní a .
Normalmente s e usa un porcentaje de muestreo de 8000
hertz, y de 8 d í g i t o s por el valor muestrado.
El
ruido
puede
ser
introducido
dentro
una
de
trayectoria de transmisión en diferentes formas, ya sea por medio
de un relampago cercano, e l centelleo del sistema de encendido de
un carro.
Cuando el porcentaje de señal a ruido es poco, s e puede
usar
1as
usada
técni cas de redundancia.
en
video
y
transmisión
Esta ha
de
datos
si do suf i c i entemente
en
vuelos
espaciales
a
Apolo, tec.
Usando
la
redundancia
el
mensaje
debe
ser
repetido
de voz t i e n e un Coder separado, el
coder es
muchas veces.
Cada canal
l a unidad que convierte l o s valores de amplitud muestreados para
transformarlos en pulsos; y e l Decoder, l a unidad que ejecuta l a
operación
inversa.
secuencia
de
8
sucesivamente.
Esta
para separar
la
la
pulsos
Multiplexer CTDW
En
En
,
salida
para
unidad
el
del
canal
es
coder
1,
8
puede
para
un
llamada
verse
el
Time
2
una
y
así
Division
Multiplexaje por División en Tiempo.
terminal
receptora
un
multiplexor
l a s secuencias de 8 d i g i t o s
es
colocado
dentro de los canales
apr opi ados .
E l Multiplexaje por División en Tiempo C T D M 3 es l a base
de cual qui er red de comuni caci ón di gi t a l .
unidad
es
razonablemente
barata;
Mor tunadamente,
consecuentemente
económicamente v i a b l e para cortas distancias.
Multiplexaje
por
División
en
extremadamente caro y l l e g o a ser
usaba en distancias largas.
- .. . .
-
.
Frecuencia
su
esta
uso
es
También e x i s t e el
CFDW
que
fue
económico solamente cuando se
Es
digitales
r azón
se
claro
que
usaran
en
El
Comi t e
Telefonos
CCCITD
un
en
muchas
llegado
rutas
cercano,
a
las
internacionales.
I nter naci onal
Consul ti vo
a
futuro
de
acuerdos sobre
la
señales
Por esta
Te1 egr áf os
y
jerarquías
de
transmisión en l o s cuales muchas redes PCM nacionales son ahora
basados en e l l o s .
F> JERARQüiAS DE LA MODüLACIaH POR PULSOS CODIFICADOS CPCM).
Dos principales jerarquías existen para e l manejo de l a
palabra
hoy
en
día,
estos
se
basan
en
el
Multiplexaje
por
División en Tiempo.
30
canales
separados
de
habla
CEuropa,
Africa
y
Sur
América usan e s t e esquema3, y e l esquema de Norte Am&rica, Canada
y Japón que usa 24.
Las funciones ejecutadas por
estos equipos
son i dénti cas, sol amente 1as f recuenci as que usan son d i f erentes ,
así
que l o s
requerimientos
de
ancho de banda
para
acomodar
30
canales es mayor que para 24 canales.
E l porcentaje de información del d i g i t o binario, o % de
bit,
en
megabits
la
salida
por
intercalar
de
los
30
segundo CMbits/s3.
las
32 palabras,
canales
Este
%
multiplexados
de
bit
es
o ranuras de tiempo,
es
2.048
obtenido
antes
al
que e l
c i c l o sea repetido, 30 de estas palabras contienen l o s valores de
amplitud
de
los
30
canales
señales
de
voz, mientras
las
dos
ranuras de tiempo restantes contienen l o s d i g i t o s que son usados
par a
1a
s i ncr oni zaci ón
del
demul ti pl exor
o
mu1 ti pl exor
e
información de señalización.
I
J
2 .O98
2
MüitsiS
x30
11
12
--ih
8.998
12
11
-
1
I
11
12
560
I I
I
r
u
-
12
11
190.0
-
1
2
39.369
:
~ 3 0
I
x30
PRIMER
ORDEN
I
i
I
I
I
t
I
1
I
1
I
I
5EG U N D O
ORDEN
TERCER
ORDEN
FIG URA
II-F.I
CURRTO
ORDEN
L A JERARQUIA PCM, USADA EN: EUROPA
AFRICA, AUSTRALIA Y SUR AMERICA.
&JUINTO
ORDEN
El
equivalente de % bit
para l a e s t r u c t u r a j e r á r q u i c a
d e 24 c a n a l e s como se u s a en N o r t e América, Canada y Japón son:
-Primer
orden, sistema B e l l T1 = 1 . 5 4 4 Mbits/s.
orden, sistema B e l l T2 = 6 . 3 1 2 Mbits/s.
-Segundo
-Tercer
orden, sistema B e l l
-Cuarto
o r d e n , sistema B e l l T4 = 274.170 Mbits/s.
El
T3 = 44.736 Mbits/s.
sistema B r i t á n i c o d e 24 c a n a l e s ,
el
cual
continua
s i e n d o usado nacionalmente, t i e n d e ahora a ser reemplazado por el
estandar Europeo d e 30 c a n a l e s .
E l e q u i p o b r i t á n i c o t i e n e unas e s t r u c t u r a d i f e r e n t e d e
la
que usa
el
sistema B e l l
y
trabaja con
los
siguientes
% de
transmisión:
-Primer
orden = 1 . 5 3 6 Wits’s.
orden = 6.336 Mbits/s.
-Segundo
-Tercer
orden = 1 2 0 . 0 Mbits/s.
Los i ngeni eros en comuni c a c i ones d i g i t a l es ti enen que
encontrar
puede
ser
diferentes
confuso
caminos
de
para
primera
nombrar
vez.
Los
este e q u i p o ,
terminos
30
el
cual
canales
mu1 ti pl exados , 2 Mbi ts/s mu1 ti pl exados , 32 r a n u r a s d e ti empo per o
t o d o s e l l o s r e r e f i e r e n a l mismo e q u i p o .
E l segundo orden d e l e q u i p o i d e n t i f i c a d o en l a f i g u r a 3
c o n t i e n e un m u l t i p l e x a j e que combina cada 4 s e ñ a l e s d e % d e b i t
2 . 0 4 8 Mbits/s d e n t r o d e una s e ñ a l d e % 8 . 4 4 8 Mbits/s.
: I
11
12
x24
t-
==Lh
-
i
I1
12
1
D
4
x4
I
a-
x24
PRIMER
ORDEN
r-u
v
MbitSlS
MbitS/S
I
7i
CH2
SEGUNDO
ORDEN
271 .I76
11-736
6.312
Mbits/s
x6
-
TERCER
ORDEN
CURRTO
ORDEN
FIGURA 11-F.2
L A JERARQWA PCM USADA EN NORTE
AMERICA, CANADA Y JAPUN.
El
instántanea
caminos
del
para
termino
valor
comunicar
muestre0
se
define
de
amplitud
de
una
la
medida
de
una
como
señal.
amlitud
y
la
medida
Hay
muchos
hay muchos
esquemas de modulación por pulsos.
G3 SISTEMAS
DE MODULACION.
a3.-Modulación
por pulsos en amplitud <PAM>.
E s el ejemplo c l á s i c o de un sistema de modulación
por
pulsos
no
codificados.
muestreada
en
intervalos
La
de
señal
tiempo
muestreados son transmi tidos por
son proporcionales
a
estos
mensaje
es
uniformemente
específicos.
Los
pulsos mientras l a s
de l a
señal
mensaje en
valores
amplitudes
el
instante
muestr eado.
PAM
intermedio s i n
es
frecuentemente
multiplexaje por
división
usada
como
en tiempo.
un
paso
PAM no es
conveniente para transmisiones a l a r g a s distancias.
b3.-
ModuLacick por ancho de pulso CPWMJ.
Aquí se v a r í a el ancho del pulso.
c3.-
Comunicación por la posición d e l pulso CPPM>.
La variación de sus posiciones normales en tiempo.
La amplitud de l o s pulsos no s e tiene en cuenta para transmitir
el mensaje en l o s dos ultimos casos.
I
Algunas g r á f i c a s de estos tipos de modulación nos
harán entender mejor 1os conceptos teór i cos, estas son:
MODULACION POR PULSOS EN AMPLITUE
S(tf
F(t1
I
FsW
Sena1 mensaje F(t1
Forma d e onda muestreada S W
Modulacion por pulsos en amplitud Fs(t)
FIGURA 11- G.1
REPRESENTACIONES GRAFICAS DE LA MODUL ACION
POR PULSOS EN AMPLITUD CPAMI.
PWM y PPM tampoco sa*
distancias.
Sin
embargo,
ellos
uaran para tranemitir
pueden
usarse
intermedio en l a produccibn de señales de
PWM o PPM pueden ser
empleados para
como
un
paco
eske caso l o s
PCM. En
el
controlar
largas
a
conkador
del
codi f i cador.
b3.
- Modulación p o r
es
PCM
el
Pulsos Codificados CPCMJ.
conocido,
más
y
es
hoy
el
más
importante sistema de modulación por pulsos. En PCM varios pulsos
por muestra son usados para representar el valor de amplitud, una
vez de un pulso por muestra como en e l
Consecuentemente el
sistema
par a s u t r ansmi s i ón.
PCM requiere mayor
Si n embar go,
PPM o PWM.
caso del PAM,
cual qui er
ancho de
banda
pequeña deformad c5n
en l a longitud o ancho de los pulsos es i r r e l e v a n t e puesto que
esto es solamente necesario para conocer s i
pul so par a r econstr u i r el mensaje or i gi nal
Además,
acumulativo
porque
en
el
una
facilmente ser borrado,
.
transmisión
en
ruido
las
o no el
s e genera
PCM,
el
señales
ruido
puede
PCM
por el
cuando esto es necesario,
no
es
ser
proceso
de regeneración. A s í l a calidad de l a transmisión PCM, depende de
el
muestreo,
longitud,
la
ni
del
cuantificación
ruido de l a
y
la
codificación
transmisión
y
En
media.
no
de
la
contraste,
los sistemas PAM, PWM y PPM son continuamente afectados por e l
ruido
y
no
pueden
ser
limpiados
o
regenerados.
El
ruido
es
acumulativo, y entre más l a r g a sea l a distancia de transmisión,
mayor
será
el
ruido.
Esto
limita
máxima para señales PAM, PWM y PPM.
la
distancia
de
transmisión
H) CONVERSION DE ANALOGICO A DIGITAL.
a>. -Cuant i f icación.
nombre
Es el
muestras
de
la
señal
dado
mensaje
al
proceso
individual
de
aproximar
nivel
al
del
las
voltaje
referencia1 más cercano permitido. El error introducido por esta
cuantificacidn y
aproximación, s e conoce comunmente como Error
ruido
cuantificación.
b3.-
Cuantificación uniforme.
Se t i e n e una e s c a l a de referencia con un valor
amplitud entre O y A v o l t s ,
con pasos
uniformes
de
discretos cada
uno de magnitud A v o l t s . El t o t a l del n~merode pasos es 5.
Convensi onal mente
podemos
considerar
1a
potencia
del ruido de cuantificación C N q 3 , a s í : Nq = C AV 3 E 2 / 12.
componentes
Los
espectrales
del
ruido
de
cuantificación existen solamente dentro de los l i m i t e s de banda
de l a señal mensaje.
Convertidores-Conversi~n analógica a d i g i t a l .
termino
El
codificar
desde
di gi t a l puede r e f e r i r se a voar i os procesos pensar
en
terminos
de
hacer
un
el
Por
mensaje
no
punto
de
vista
e j empl o, podemos
inteligente,
no
autorice a usuarios o de o t r a forma, l a conversión de una señal
binaria
simple
t r ansmi s i ón.
u
otra
forma
digital
más
adecuada
para
la
.-
Hay di f erentes ti pos de mecáni smos para codi f i car ;
su anal i s i s es necesar i o c l asi f i car 1os.
y par a si mpl i f i car
sistema
de
códigos
los
distinguiremos
como
de
uno
Cada
de
o
dos
grupos, dependiendo si estan basados en l a s técnicas de capacitor
de carga o de v o l t a j e de comparación.
Los
codificadores
de
capacitor
de
carga
eatan
adaptados par desar r o1 1ar un proceso di gi t a l def i n i do, m i entras u
capacitor
e s t a bajo carga.
Este proceso termina,
por
o t r o lado
proporciona l a palabra codificada cuando e l v o l t a j e a trave% del
capacitor
es igual
al
de referencia o a l
de valor
cuantificado.
E l método generalmente es asociado con e l diseño de codificadores
baratos,
donde l a pequeña señal
de mensaje de ancho de banda es
per m i ti do.
Los codi f i cador es de vol t a j e de compar aci ón operan
generando vol t a j e s discretos, estos n i vel es son equi val entes a 1a
palabra
digital.
De
allí
que
es
posible
obtener
la
palabra
codoficada directamente e n el instante cuando el v o l t a j e generado
y el valor cuantificado son i g u a l e s .
pueden trabajar de manera s e r i a l
Este grupo de codificadores
o paralela.
Los sistemas s e r i a l
barren de manera gradualmente todo el rango de amplitud posible y
debe ser r e s t r i n g i d o e l uso cuando solamente una pequeña señal de
mensaje de banda ancha es requerido.
Los
sistemas
paralelos
son
más
caros
de
implementar pero más capaces de aceptar señales de mayor ancho de
banda.
Así, es j u s t i f i c a b l e considerar que todo e l ruido
de
cuanti f i c a c i ón,
def i n i do
por
el
anterior
ecuaci ón
se
concentra d e n t r o d e l a banda b a s e d e l a s e ñ a l
mensaje.
E s t o es
una c o n c l u s i ó n importante.
Un
pequeño
incremento
t r a n s m i s i ó n g e n e r a un aumento en el
del
ancho
de
banda
% d e p o t e n c i a en l a s e ñ a l
de
a
r u i d o . Esto se cumple sólo en PCM.
c3.-Cuantificación
no uniforme.
c o n s i der amos
Anteriormente
el
c u a n t i f i c a c i ó n usando un tamaño d e p a s o V f , j o .
r u i d o d e c u a n t i f i c a c i ó n es C
caso
de
La p o t e n c i a d e l
V A 2 , y hay una i g u a l p r o b a b i l i d a d
d e que o c u r r a para c u a l q u i e r v a l o r d e amplitud d e n t r o d e un r a n g o
permitido.
Hay d o s m&todos para r e d u c i r el r u i d o :
*
Claramente
el
ruido
se
reducirá
haciendo
el
ancho d e paso C V 3 más pequeño.
*
Alternativamente,
una d e s c r i p c i ó n más exac.ta d e
l a s e ñ a l d e mensade se obtendra s i se incrementa
el % d e muestras.
Desafortunadamente
requieren
un
transmisión
ruido.
considerable
por
ambas
incremento
en
de
el
estas
ancho
soluciones
de
banda
de
solo uan pequeña r e d u c c i ó n d e l a p o t e n c i a d e l
*
probabilidad
variables.
Un
tercer
de
distribuir
Esto
permite
m&todo
de
amplitudes
proveer
reducir
de
la
algunos
el
señal
ruido.
La
mensaje son
niveles
cuánticos
C V = valor bajo3.
I3 SERALIZACION.
En sistemas de t e l e f o n í a en l o s Estados Unidos, que usa
24 canales de
VOZ,
8 bits,
son multiplexados en tiempo para dar
192 b i t s por sistema.
24 canales
Un b i t
del
sistema,
*
8 b i t s = 192 b i t s por sistema.
extra es insertado
para
obteniendo 193 bits/sistema.
dar
la
sincronización
Cada canal
de entrada
es muestreada a 8Khz, resultando un i n t e r v a l o del sistema de:
TO = 1 / f o = 1 / 8 Khz = 125 microsegundo.
La velocidad de transmisión o porcentaje de r e l o j es:
C1933C8Khz3 = 1.544 x 10E0 bits/seg
o 1.544 Mbits/s.
E s t e multiplexaje de l o s 24 canales es usado como un
conocido
en
base,
TDWPDM,
sistema de t e l e f o n í a diseñado por el
and Te1 egr aph Company.
como
TI
sistema
la
modulación
T-carrier
American Telephone
El
distancias,
sistema
T1
es
diseñado
fuertemente usado en
primeramente
áreas
para
metropolitanas.
sistema dos vueltas de pares de alambres estan a l
final
cortas
En
este
de cada
"banco de canal" los cuales combinan l a s 24 voces de canal usando
TDWPCM como s e e s c r i b e en l a f i g u r a I1 -I. 1
T1
T2
T3
T4
T5
1
4
FIG URA 11-1.I
L A T-CARRIER TDM/PCM DEL SISTEMA TELEFONICQ
Cada par de alambres transmite l o s datos a l a portadora
a un % de 1 . 5 4 4 Mbits/seg CMbps3. La repetidora d i g i t a l esta
distancia aproximada de intervalos de una m i l l a C
VNh
a*yp
35 dB perdidos
en e l espaciamiento 3 a l o l a r g o de l a l í n e a .
La
longitud
máxima
del
sistema
T1
esta
limitado
alrededor de 50 a 100 millas por e l tiempo del J i t t e r .
J i t t e r es una c a r a c t e r í s t i c a de l a s señales recibidas y
es l o siguiente:
Cuando s e reciben l o s datos hay un desfazamiento pero
v a r i a b l e , esto es l o que s e llama J i t t e r .
I
RX dato
FIGURA II-I. Z
REPRESENTACIQN ESQUEMATICA DEL
TERMINO JITTER,
donde:
TB = longitud del b i t recibido.
E l J i t t e r de s a l i d a esta especificado en porciento:
J i t t e r % = C C Tmax Tmin3
Este e s t á diseñado para ser
*
1003 / TB
compatible con el
de t e l e f o n í a PAM CModulación po&Pulsos por
sistema
Amplitud3 l a s cuales
son di gi t a l es C por ej empl o, 1as 1íneas de computador as di gi t a l es3
pueden ser
manipuladas por e s t o ,
banco de canal
reemplazando el
con una terminal de datos.
El
total
combinaciones
acomodar
de
los
del
sistema
subsistemas
T-carrier
T-carrier
requerimientos
de
esta
más
de
canales
de
hecho de
bajo
VOZ,
varias
orden
para
imagen
de
te1 éf ono, y programar redes de te1 evi s i ón comercial . Un di agr ama
a
bloques
del
total
del
sistema
T-carrier
se
mostro
figura
I1 -I. 1 . y l a s especificaciones de operación de varios niveles s e
l i s t a n en l a t a b l a 11-1.1.
Como en otros tipos de modulación por pulsos, el máximo
porcentaje
alcanzado
conmutación.
Después
por
de
PCM
que
es
el
limitado
dato
ha
por
sido
la
velocidad
de
decodificado,
la
transmisión f i n a l s e r e a l i z a algunas veces después de un segundo
proceso de modulación. La señal PCM puede ser usada para modular
con portadora
también
de
posible
a l t a potencia,
para
tener
un
usando AM,
sistema
FM o PCM.
PCM
multicanal
Esto
en
es
los
cuales cada una de l a s secuencias de pulsos son moduladas a una
subportadora,
son
por
turno,
multiplexadas
entonces usadas par a modul ar una por tador a .
en
frecuencia
y
-
Cana I es
de voz
Z . nbps
CICTEHrR
-
T2
í3
I
T4
T5
TU
Hedio
I I
ESP. de
la repe-
ti
dora
1 .w
24
---
---
6.312
96
1
---
44.736
672
7
---
274.178
4872
42
6
560.160
8864
84
12
- - - -
Tl
Iriasen en
Te i
efonia
Haxiria
longitud
del sist.
7
WT5
donde:
18588
233888
2436
384
dbreviatura comunaente usada para el nultipiexor.
: Solamente niveles de nultiplexaje; no se intento
para la transnision.
: La correspondiente designacion del banco de canal
usa "D" en vez de "1".
Hw :
*
+
TABLA
11-1.1
ESPECIFICACIONES PARA LA T-CARRIER
DE TELEFONIA.
E N SISTEMAS TDM/PCH
.
- ..
-
,
. .
.
I
x de error
de I
5i
stena
4x18
J 3 MULTIPLEXAJE POR DIVISION EN TIEMPO.
Ai
m u l t i p l e x a j e por
t e c n i c a usada para t r a n s m i t i r
canal
división
varios
en
tiempo
CTDhD
es
mensajes a n a l ó g i c o s en
una
un
d e comunicación por d i v i s i ó n en tiempo en l a s r a n u r a s d e l
sistema, una r a n u r a por cada s e ñ a l d e mensaje. Comparando con el
M u l t i p l e x a j e por D i v i s i b n en F r e c u e n c i a CFDhD d i v i d e el
banda d i s p o n i b l e en l a s r a n u r a s ,
una r a n u r a poor
cada s e ñ a l
mensaj e.
’
Transmisim
ancho d e
J
Xaltl
FIGURA 11-J.1
CARACTER1ST1CAS DEL TDM, DIAGRAMA A
BLOQUE5 DE 4 CANALES DE UN SISTEMA TDM,
de
Cuatro señales de entrada, todas son limitadas e n banda
a f x por los f i l t r o s de entrada, son muestreadas secuencialmente
en
el
transmisor
revoluciones
por
por
un
segundo
durante cada g i r o .
conmutador.
y
toma
una
El
conmutador
muestra
de
cada
intercaladas periódicamente en tiempo.
entrada
adyacentes
en
fs
entrada
conmutador e una forma de onda
La s a l i d a del
PAM Cmuestreo en amplitud3 con muestra de cada señal
de
hace
los canales
de entrada
Las muestras de mensajes
son
separados
Ts/M,
por
donde M es el número de canales de entrada. Un determinado número
de M pulsos consiste de una muestra de cada una de l a s M entradas
de los canales es llamado un sistema.
En
separados
la
recepción,
individualmente
las
y
muestras
distribuido
son
de
cada
canal
por
otro
conmutador
11amado distribuidor o desconmutador.
Las muestras de cada canal
son f i l t r a d o s para obtener
el mensaje o r i g i n a l Cseñal3. E l conmutador en el transmisor y en
el
receptor
son
cuidadosamente
generalmente
sincronizados.
aspecto más c r í t i c o del
circuitos
El
electrbnicos
sincronizado
es
que
quizas
son
el
TDM. Hay dos niveles de sincronización en
el TDM: sincronización del sistema y sincronización del muestre0
o palabra.
Para
establecer
la
cuando
s i ncr oni zaci ón
de
sincronización
inicia
1a
cada
pal abra
del
grupo
es
sistema
de
necesar i o
es
muestras
separar
necesario
y
en
bi en
la
1 as
muestras dentro de cada sistema.
La secuencia de intercalado de l a s muestras puede ser
transmitidas
en
forma
directa
por
PAM o los valores
de
las
muestras
pueden
multiplexaje
por
aplicaciones,
sistemas
ser
cuantizadas
divisidn
uno
de
telefónicos
multiplexadas
y
los
en
transmitidas
es
tiempo
voz
la
transmitidas
a
y
través
es
de alambres,
en
el
varias
en
PCM
otras
de
PCM. E l
usando
usado
importantes
más
donde
transmisidn incluyendo par
y
son
señales
varios
los
medios
de
g u í a s de onda y f i b r a s
ópticas.
IO SISTEMA TELEFONICO CON TDM-PCM.
E l modulo TDM-PCM de un sistema t e l e f ó n i c o diseñado por
la
compañia d e teléfonos y
multiplexor
conocido
telkgrafos
el
sistema
consta
de
un
que es usado como sistema b á s i c o
TDM d e 24 canales
como
americanos
portador
muestreados e n un rango d e 8Khz y
T1,24
señales
de
voz
son
l a s muestras r e s u l t a n t e s s o n
cuantizadas y c o n v e r t i d a s a 7 b i t s d e c d d i g o d e palabra PCM.
A final
d e cada c d d i g o d e palabra d e 7 b i t s , un b i t es
sumado para la s i n c r o n i z a c i d n . Ai f i n a l
bits
de
palabras
sincronizacidn del
portadora
Mbits/seg,
T1
son
de
código,
El
sistema.
193 b i t s
y
la
se
d e todos los grupos d e 8
suma
ancho
razón
otro
total
total
como l o i n d i c a l a f i g u r a 11-K.1
del
de
bit
para
sistema
bits
es
en
la
la
1.544
SISTEMA 193 BITS; To = 1/8kHZ= 125 SEG.
4
CRNRL
+-----+
,
,
~
ERNRL
1
PRLRBRR CDDIFICRDR
4
29
I
7 E I T 5 PCM.
Para cada bit = 125 microseg/l93 = 0.647 rnicraseg.
FIGURA 11-K.1
REPRESEN TACIUN ESQUEMATICA DEL SISTEMA
TELEFUNICU CON TDM -PCM,
I
I
I
~5INCRONIZRCION
DEL S I S T E M R .
E l sistema TI es diseñado inicialmente para distancias
cortas y usado en áreas metropolitanas densas. La máxima longitud
de
el
TI
sistema
repetidor
cada
es
ahora
El
mil.
limitado
total
de
de
50
a
mil
100
sistemas
T-portadoras
realizados de varias combinaciones de bajo orden del
T-portadoras
diseñadas
servicios
de
voz
<directa>
de
un
sistemas
e
para
imagen,
equipo
telefc5nicos
acoplarse
señales
T-portadoras
de
Un
terminal.
a
pequeño
TDWPCM es
de
datos
y
en
I I I
%?gud
rep;dfdo-
la
Rango de
e r r o r en
e l sistema
1
conxxnL.
SOLO
HULTIPLEXBW.
---
---
conxIBL.
1
588
-6
10
I
I
conxIBL.
TABLA
1
I
588
-8
0.4~10
11-K.1
ESPECIFICACIONES DE LOS SISTEMAS
TELEFONICOS T-PORTADORA.
voz
de
11-K.l.
Distancia
son
,
digitales
resumen
dada
un
subsistemas
canales
TV
con
los
tabla
&
En el c a s o d e TDM
son
analógicas
combinadas
s e ñ a l e s PAM, un ndmero d e s e ñ a l e s
secuencialmente e n
un
de
%
muestre0
E s t e proceso
com6n y el p u l s o compuesto que s a l e es t r a n s m i t i d o .
puede ser e x t e n d i d o a l a s t k c n i c a s PWM y s e ñ a l e s PPM.
mu1 ti p l exaj e
El
se
A ñ a l es
PCM
di ferentes
presenta
pr ob1emas.
Dos t i p o s b á s i c o s d e transmisión d e d a t o s d i g i t a l e s se
conocen como:
transmisión síncrona
y
asíncrona.
En transmisión
s í n c r o n a el % d e b i t d e cada m u l t i p l e x o r d e entrada es mezclada y
sincronizada
a
un r e l o j p r i n c i p a l .
Asi e n c u a l q u i e r p e r í o d o d e
tiempo dado hay siempre un número e s p e c i f i c a d o d i s c r e t o d e b i t s .
E l m u l t i p l e x o r opera e n m u l t i p l o s d e l % d e l r e l o j p r i n c i p a l para
secuenci a l mente for matear t o d o s 1os datos y e n t o n c e s t r ansmi ti r
el bloque d e datos. La e f i c i e n c i a es a l t a .
En transmisión aslncrona, l a s palabras s o n enviadas una
enun tiempo s i n que necesariamente tengan una r e l a c i ó n de tiempo
o mezcla e n t r e una
datos,
tales
t r ansmi t e n
alfabeto,
como
palabra
y
la
impresoras
y
s i mbol os
números
proxima.
otras
a l f anumér i cos
decimales
y
Muchas
terminales
C por
varios
ej empl o
símbolos
terminales
de
teclado,
1e t r as
de
de
del
control3
asincronamente y los datos r e s u l t a n t e s se denominan c a r a c t e r e s .
En transmisión aslncrona el r e l o j d e l r e c e p t o r es r e s i n c r o n i z a d o
a l i n i c i o d e cada c a r a c t e r
el
reloj del
transmisor
y pequeñas v a r i a c i o n e s e n el
y el
receptor
pueden ser
% entre
tolerados.
Un
p u l s o d e i n i c i o y un p u l s o de paro es t r a n s m i t i d o a l i n i c i o y f i n
de cada c a r a c t e r .
Además varios códigos podrían usarse, l a mayoria de l o s
sistemas
de
transmisión
de
i nter naci onal e s ,
estandar es
variaciones.
datos
usan
uno
de
dos
posi bl emente
con
a l guna
códigos
pequeñas
Estos dos códigos fueron establecidos por e l
Consultivo Internacional
Comite
de Telefonía y T e l e g r a f í a C C C I m ,
este
comi t e opera con 1a Uni ón Inter naci onal de Te1 ecomuni caci ones con
base en Génova.
E l primero de estos códigos es el a l f a b e t o nt3mero dos.
Este código de cinco b i t s también conocidos como código Baudot,
es
ampliamente usado
por
transmisiones
de
Telex
alrededor
del
mundo.
El
U.S.
segundo es C C I T T Internacional
código ASCII
CAmerican
Standard
Alfabeto
Code
Interchange3 C Códi go Americano Estandar
for
para el
No. 5.
El
Information
Intercambio de
Información3, es una modificación de e s t e código de 7 b i t s .
Más
dispositivos
terminales
en
los
de
Estados
datos
modernos
Unidos
y
tienden
palabras de 1 0 b i t s por cada caracter,
asociaciones
a
estandarizar
de
a
cada palabra consiste de
un b i t de i n i c i o Csiempre representada por cero3, 7 b i t s de datos
usando el
código ASCII,
un b i t s para checar l a paridad y un b i t
de paro Crepresentado por uno3.
Un ejemplo de una t í p i c a
transmisión
b i t s de una terminal usando e l código ASCII es:
asfncrona
de 10
\\.
7 BITS DE DATOS
BIT DE
PARIDAD
BIT DE
II?JICIO.
BIT DE
PARO
FIGURA 11-K 2
REPRESENTACIUN ESQUEMATICA DEL EJEMPLO A NTERIUR,
DE iJNA TRANSMI5IUN U5ANDO EL CODIGO ASCII,
e
FILTRO DE POTENCIA.
en
Tanto
sistema
como
PCM
en
PAM
estamos
interesados en maximizar l a señal pico del pulso en l a presencia
del ruido a d i t i v o . Estamos particularmente interesados e n e l caso
de que el
más,
ruido a d i t i v o blanco y l a señal
del
es pasado a través de un f i l t r o l i n e a l
tiempo.
Fuera
de
escoger uno, el
todos
cual
los
filtros
en
ruido a d i t i v o de
e invariante en el
esta
clase
podríamos
producirá una s a l i d a máxima en respuesta a
l a señal de entrada en l a presencia de ruido a d i t i v o blanco.
La entrada hacia el f i l t r o es E f C t 3
+ nCt31 donde
f C t 3 es l a señal y nCt3 es el ruido aditivo. La s a l i d a del f i l t r o
es
CfoCt3
donde t = t m
+ noCt31
y
deseamos
maximizar
la
razón
foCt3/noCt3,
es el tiempo óptimo de observación Cpara ser puesto3.
Esto r e s u l t a más conveniente usar el cuadrado de l a s amplitudes,
también buscamos para l a razón máxima.
c13
2
no C t 3
L3 EL RUIDO EN LA MODULACION POR PULSOS CODIFICADOS C PCM)
.
Muestrear es c o n v e r t i r una s e ñ a l d e e n t r a d a a una s e ñ a l
d i s c r e t a en el tiempo, es d e c i r d e f i n i d a en i n s t a n t e d i s c r e t o d e
tiempo
la
cual
puede
tener
un
número
infinito
de
número
de
amp1 i t u d e s .
P a r a s i n c r o n o z a r d i g i talmente una t r a n s m i s i ó n d e banda
base es n e c e s a r i o que l a s e ñ a l procesada sea:
1.
-
Una s e ñ a l d i s c r e t a en tiempo y
2 . - D i s c r e t a en amplitud.
Cuantizar es un p r o c e s o importante que permite que una
muestra pueda ser r e p r e s e n t a d a por un número f i n i t o d e símbolos;
que
es
el
amplitudes
proceso
entre
cuantificación.
de
el
Este
codificación
valor
error
de
es
la
que
es
la
muestra
proporcional
al
y
diferencia
de
el
de
ancho
nivel
del
paso,
esto es l a d i f e r e n c i a e n t r e l o s n i v e l e s d e c u a n t i z a c i b n Ces más
pequeña3 ese error d e c u a n t i z a c i ó n que se o b t i e n e es más bajo.
Experimentalmente se ha encontrado que l a r a z ó n s e ñ a l a
r u i d o a c e p t a b l e en l a s llamadas t e l e f ó n i c a s es cuando se t i e n e n
Lo c u a l r e p r e s e n t a 8 b i t s d e
256 o 28 n i v e l e s d e c u a n t i f i c a c i ó n .
i n f o r m a c i ó n por muestra c u a n t i z a d a .
Si el namero d e n i v e l e s d e c u a n t i f i c a c i ó n es mayor que
100
podemos
asumir
el
que
error
de
cuantificación
tiene
una
f u n c i ó n d e d e n s i d a d d e p r o b a b i l i d a d uniforme dado por:
PCE3 = l/d
;
donde:
-de
Este error
señal
5 E I d/2
de
; d= ancho d e paso.
distribución
uniforme
m C t 3 no s o b r e c a r g a a l c u a n t i z a d o r ;
es
cierta
si
la
es d e c i r que no rebase
l a c a p a c i d a d d e éste.
La s a l i d a d e p o t e n c i a d e l cuantizador s a t u r a en n i v e l e s
5 para
ImCt.31
sobrecargas
>
5.
es un
región l i n e a l
Si
b
el
error
de
incremento l i n e a l
d e operación,
el
cuantización
de l a
valor
durante
función
mCt3.
c u a d r á t i c o medio d e l
tales
En
la
error
d e c u a n t i f i c a c i ó n es:
.
d/2 2
d/2
S
E pCE3 dE
E Cl/d3
= S
-de
dE = d / 1 2
-d/2
Si a l r a i z d e l v a l o r c u a d r á t i c o medio Crms3 d e l a s e ñ a l
d e e n t r a d a m C t 3 es Mrms, entonces l a r a z ó n d e l a s e ñ a l a error d e
c u a n t i z a c i ó n es:
2
S/N = Mrms
2
/
Cd
2
/123
=
1 2 Mrms / d
127985
De e s t a ecuación concluimos que l a razón señal-error
de
cuantificación depende del valor rms de l a señal de entrada Mrms;
esto e s ,
para señales de entrada grande l a razón señal-ruido
cuantificación
grande.
es
Esto es
un
efecto
indeseable
sistemas telefónicos ya que algunas personas hablan
en
de
los
en volumen
más bajo que otros para los oyentes s e r i a molesto si él o e l l a
tuviera que escuchar un volumen bajo de una señal
un error
de cuantificación relativamente a l t a Cla relación WNq
bajo3 para lograr que l a razón señal-ruido
señal
corrompida por
sea l a misma para una
con amplitud pequeña o con amplitud grande s e requiere de
un cuantificador no l i n e a l Ccon anchos de paso no iguales3.
obtener
paso
esto,
a
partir
iguales3
es
entrada-salida
no
de cuantificador
necesario
lineal
tal
comparadores de cuanti f i cador
lineal
un
colocar
como
un
1i neal
.
seguido por el cuantificador l i n e a l
Ccon
Para
anchos
dispositivo
comparador
de
de
o dispositivo
Notamos que el
comparador
amplifica más l a s señales de
volumen bajo que l a s del volumen a l t o .
Los r equer i mi entos de compactaci ón son di f e r e n t e s por
l a diversa distribución de l a s señales.
Por
razón S/Nq
cual
ejemplo,
para
señales
sea constante sobre el
significa
que
el
ruido
de voz
ancho del
de
a l a amplitud de l a señal
ella.
lograr
esto,
puede
requiere
que
la
rango dinamico.
lo
cuantificación
proporcional
Para
se
ser
puede
para cualquier
usado
nivel
ser
de
una
compresión
par a
códi go
1ogari tmi ca Law.
Una
verdadera
asi gnaci ón
1ogar i tmi ca
de
palabras es imposible porque implica un rango dinámico i n f i n i t o y
un
número
de
códigos
infinito.
Dos
métodos
para
modificar
exactamente
la
función
llamado el p-Law,
logaritmica
se
ha
usado.
El
primero
para el rango del código normalizado de 21.
1x1 3
Ln C 1 + p
FCx3 = sgn C x 3
;
- 1 5 x 5 1
LnC1 + p 3
donde:
x es l a señal de entrada.
Un
segundo
logaritmo Law es a l
método
para
aproximar
exactamente
un segmento l i n e a l
sustituir
logaritmica de señales pequeñas.
para
el
l a curva
Este método ea llamado A-LAW
y
es representado por :
1 + Ln A 1x1
FCx3 = sgn C x 3
1/A I 1x1 I 1
;
1 +LnA
A
1x1
FCx3 = sgn C x 3
;
O I 1x1 I 1/A
1 +LnA
Esta curva es suave en x=l/A.
el
rango dinamico.
Sobre el
El parámetro A determina
rango dinámico prometido,
tiene una
razón constante de S/Nq que el p-Law.
En
la
recepci6n,
proceso inverso hecho en el
t r ansmi ti da.
procesando
la
señal,
esto
transmisor
para recuperar
es
el
l a señal
1112
EL
CONMUTADOR
USANDO
LA
DE
TECNICA
.
MODULACION
POR
PULSOS CODIFICADOS C PCM)
Al DESCRIPCION DEL =!STEW.
sistema
El
conmutador
diseñado
codificados
CPCM3,
que
con
el
vamos
a
desarrollar
la
técnica
de
cual
permite
la
consta
modulación
por
comunicación
del
pulsos
entre
4
abonados, con posibilidades de expansión a 24 canales, de acuerdo
a l a Jerarquía PCM usada e n Norte América,
mayor
información
r e s t r i c c i ó n T1
consultar
el
C 1 . 5 4 4 Mbi ts/seg3
Canadá y Japón Cpara
II.f3
punto
dada por
y
además
la
1a especificación del
c i r c u i t o integrado que vamoos a usar para r e a l i z a r
l a modulación
CCI PCM CODEC3. Todo e s t e sistema es controlado por un k i t con e l
mi cr opr ocesador 8031 y además per i f ér i cos.
Cada uno de los cuatro
t i e n e asociado un número N ,
cada
abonado se representa
abonados
conectados
a
la
red
donde N = 1 , 2 , . . , 4 .
En consecuencia
en cada una
figuras
de
las
por
el
símbolo de un teléfono con el número N asociado a un lado.
El
conmutador
d i g i t a l ; debido a que el
para representar
discretos,
y
así
señales
poder
que
estamos
desarrollando
es
de
tipo
PCM es una forma de modulación usada
analógicas Cvoz3,
transmitir
dichas
en
forma de valores
señales
en
un
medio
Por lo tanto una base importante para e s t e diseño lo
constituyen los c i r c u i t o s integrados CODEC PCM 2910A y el FILTRO
digital.
TRANSMI SOR/RECEPTOR PCM 291 2A, ambos de I NTEL.
El controlador constituye como su nombre lo indica l a
base de manejo de todos y cada una de l a s funciones que s e l l e v a n
a cabo a l
tanto
entablar
escogimos
materias
propias
la
para
anteriores
un
de
comunicación entre
que
cumpla
diseñamos
con
microcomputador,
y
memorias
controlamos a l
tales
periféricos.
Con
por
lo
Kit
que
en
tareas
todas
80313,
procesamiento Cmicroprocesador
datos,
estas
los abonados;
las
como:
características
unidad
teclado,
esta
al
central
de
visualización
de
unión
de
dispositivos
conmutador, en base a un programa que realizamos
en 1enguaj e ensambl ador.
Cada abonado t i e n e una s a l i d a T de transmisión
entrada R de recepción,
l a s cuales van hacia un bus
donde circulan l a s diferentes formas de señalización
y una
común,
por
necesarias
para establecer l a comunicación.
El
bus
común
es
compartido
por
toda
la
circuiteria
cuyas señales l l e g a n de manera d i r e c t a o indirecta a Col. Este bus
es
bidireccional,
controlada
por
el
en
Kit
donde
y
la
circulación
circuiteria
de
externa,
las
señales
dejandolas
es
pasar
cuando se requiera o inhibiendolas en caso contrario.
La señalización es tambiCon una parte importante de todo
el sistema que desarrollaremos en páginas posteriores, y aunada a
una correcta pr ogr amaci ón per mi ti r án el
conmutador
y
por
ende
un
buen f unci onami ento del
establecimiento
de
favorable entre los abonados conectados a l sistema.
comunicación
B3 En l a f i g u r a 111-B.1, se muestra el diagrama general de
l a red de conexión de l a central
pulsos codificados C PCKI :
telefónica
con modulación por
a
-Iv
a - t l
= = .
+ O b 7
Z L
N U
V - I
w
c
I
"
U
U
U
U
U
U
C-J DESGLOCE DEL SISTEMA.
Como vimos en el i n c i s o anterior, tenemos ya un esquema
muy
general
y
por
medio
de
desar r o1 1ando
vamos
&l,
1as
diferentes necesidades que requiere el sistema para establecer l a
comunicación
entre
N
los
abonados,
anteriormente va de N = 1.2,.
sistema
Partimos
de
diseñado,
el
"muerto",
uno
N
donde
como
se
dijo
. ,4.
de
elementos
los
teléfono;
cual
el
importantes
un
es
en
el
dispositivo
usando una palabra figurada para indicar que como todo
d i s p o s i t i v o requiere de una alimentación en un rango establecido
de acuerdo a l
abonados
y
papel
además
necesarios
para
en
que va a desempeñar
una
que
señalización
se
cumpla
para
la
que
objetivo
el
comunicación de
genere
los
primordial
tonos
de
este
diseño, entablar l a comunicación entre l o s usuarios de l a red.
El
sistema
que
pretendemos
diseñar
< por
f unci ones bási cas : conexi ón entre abonados
del
controlador
<invitación
abonados.
a
con
un
marcar,
La
abonado
ocupado
generación
de
dado
y
y
control
tonos
realiza
par es3 , conexi ón
conexión
de
necesarios
tres
de
llamada3
para
tonos
a
activar
los
el
funcionamiento de los teléfonos es un punto de gran importancia y
es
parte
de
dispostivos;
la
señalización
que
llama central
del
como
sistema,
lo
111-B.l.
considera
para
estos
estos tonos y otras señales que poco a poco iremos
explicando en una red pública r e a l
proporcionan
se
a
sus
usuarios,
son l o s s e r v i c i o s
estando
todo
ésto,
en
lo que s e
t e l e f ó n i c a o conmutador. Por lo tanto el
punto que estamos desarrollando
pudimos
observar
en
el
esquema
es
general
el
de
que e l l o s
despgloce
conmutador,
la
figura
La
generación
de
señales
es
un
punto
como
se
dijo
anteriormente importante y por l o tanto requiere una sustentación
teórica que consideramos necesario adjuntar
en e s t e d e s a r r o l l o ,
algunos conceptos son:
EQUi PO I NDI V I DUAL
f 3, Colgado: Señal de CD de 48 v o l t s .
A
48v
5v
t)Seg.
3>
de
Tono
marcar:
Este
instantáneamente después de hacer e l
l a l í n e a asciende a 7 v o l t s .
tono
se
"descolgado".
percibe
casi
E l vol t a j e de
Acompañado de un tono de 450 Hz con
una amplitud de 2 v o l t s pico a pico.
I
f)Seg.
4> Tono cie llamar: Se oye en caso de que el abonado a l
que s e llama e s t é desocupado; s e presenta a intervalos mudos de 4
segundos por 1 segundo de tono.
5>
Contestador
s i g n i f i c a t i v o en el
una
1 seg
4 seg
1 seg
inversión
de
nivel
voltaje
La
linea
de v o l t .
que
se
no
presenta
ningh
cambio
Aunque l a s centrales manejan
utiliza
para
incrementar
contador de llamadas del abonado que haya realizado l a llamada.
el
62
Tono
de
ocupado:
Esta
señal
tiene
las
mismas
c a r a c t e r i s t i c a s que l a de "tono de llamar" con l a salvedad de que
los intervalos son diferentes C 0 . 5 seg. de tono por 0 . 5 seg.
de
si 1enci 03.
7>
periódicas.
con
una
Discado:
Se
hace
a
través
de
interrupciones
Se originan pulsos hasta de 150 v o l t s Cpico a pico3,
duración
aproximada de
equivalente a l d l g i t o marcado.
5ms.
El
nt3mero de
pulsos
será
127985
8>
Pulso InterdzgitaL: Al completar l a información del
d í g i t o marcado,
se r e c i b e del
sistema una caida e n el
nivel
de
v o l t a j e casi hasta O v o l t s y regresa de nuevo a 7 v o l t s .
V
93 Repique: Esta señal se u t i l w p a r a accionar l a bobina
del timbre del abonado a l
que se llama.
La señal t i e n e un rango
de frecuencia de 16 a 32 h z , montada en una componente d i r e c t a de
48 v o l t i o s . Con una amplitud de 1OOv Cpico a pico>, l a cual t i e n e
los períodos de 4 segundos de s i l e n c i o por 1 segundo de tono.
I
Voz: La señal
íO>
en
diferente
amplitud
porque l a amplitud del
de
voz
voltaje
de
del
a
abonado
la
del
local
abonado
es
muy
distante,
primero es de 2 v o l t s Cpico a pico> y l a
c
.
del segundo es de 100 mV Cpico-pico>
Además, esta ultimas mezcla
con el ruido propio de l a l í n e a .
En
r ea1 i zamos
base
a
a l gunas
r equer i m i entos
1os
consi der aci ones
anter i or es,
teór i cos
que
nos
per m i t e n
apl i car
éstos, a l sistema que estamos desarrollando, t a l e s como:
Cada aparato te1 ef óni co r equi ere de una a l i mentaci ón de
48 v o l t s D.C. ; de acuerdo a l a s necesidades,
s e d i j o que es
un
dispositivo
"muerto"
como anteriormente
necesita
y
energizarse
para s u funcionamiento, como cualquier aparato; dicha señal es l a
que aparece en l a l í n e a cuando el
teléfono está colgado,
por
lo
caida
de
descuelgue
el
tanto es el nombre que l e dan teóricamente.
Se
voltaje
en
requiere
el
de
momento
un
en
diseño
el
para
que
el
detectar
usuario
la
a u r i c u l a r , esto es para proteger el teléfono. Estando l a señal de
colgado C48 v o l t s en D. C. 3 , cambia a SV Cseñal de descolgado>.
La sección de conexión de tonos es una c i r c u i t e r i a que
tiene
por
objeto
suministrar
a
la
red
de
conexión
los
pulsos
adecuados para que puedan conectarse a l o s abonados C 1 , 2 , 3 y 4>
los
tonos
repique.
de
Para
marcar,
de
generar
llamar,
estas
de
ocupado
señales
nos
y
de
basamos
campana
en
o
sus
especificaciones teóricas Camplitud y frecuencia>, realizando l o s
di seños
apr opi ados
par a
adaptar 1os
y
obtener
1a
requerida para cada uno de los aparatos telefónicos.
señal i zaci ón
E s necesario una etapa para controlar
los Generadores
de tonos, l a cual llamamos Manejador de señales.
Esta permite l a
conexión
de
los
4
tonos
en
su
entrada
por
y
medio
de
sus
habi 1i tadores r e c i b e una codi f i caci ón enviada por el coontr 01 ador
CKit3,
la
cual
es
generada
en
la
etapa
de
programación
y
de
acuerdo a esta codificación permite l a s a l i d a de uno u otro tono,
tomando en cuenta l a secuencia necesaria que s e debe seguir para
entabl ar 1a comuni caci ón entre 1os dos abonados.
Para l l e g a r a l a etapa que corresponde a l
usuario
debe
descolgar
su
auricular
esperar
y
a
tono de invitación a marcar, una vez dada esta señal
d i g i t a r el número de se desee C 1
, a ,3,43.
discado,
el
escuchar
su
ya s e puede
La señal que s e presenta
en l a l i n e a es una s e r i e de pulsos cuadrados de acuerdo a l número
que
se
halla
marcado;
dichos
pulsos
son
transformados
por
un
decodificador para ser almacenados por el KIT.
El controlador de todo este sistema es e l K I T ; e l cual
cuenta
microprocesador
con el
f ami 1i a MCS-51,
sistema
de
de
Digitales
I1
proyectos
de
cuyo d i s p o s i t i v o
óptimos par a aplicaciones
desarrollo
necesidad
8031,
muchos
y 111,
para
el
microcontrolador
estudiantes
de contar
programación;
en
de contr 01.
de
las
con una
el
caso
8031
materias
forma
de
útil
que
de
es
de
la
Sur g i 6 el
como
una
Sistemas
de ensamblar
éstos
sean
muy
extensos, par a tener 1a posi bi 1i dad desde una computadora per sonal
de implementarlos,
para luego transmitirlos a l MKE 8031 en forma
de código de máquina para posteriormente probar su funcionamiento
en e l K I T y hacer l a s correcciones necesarias.
En caso contrario
ensamblarlos en e l propio KIT.
E l m i cr ocontrol ador 8031 posee muchas f aci 1i dades t a l es
como:
realizar
la
comunicación
serial
y
grabar
EPROMS.
Para
llevar
a
cabo
muchos
chips,
la
ya
comunicación
que
cuenta
serial
un
con
sólamente es necesario conectar
no
requiere
se
puerto
serie
agragar
integrado
y
los integrados 1488 y 1489 para
r e a l i z a r l a conversión entre l o s niveles RS-232
Este
sistema
de d e s a r r o l l o
-
Un programa en Pascal
cuenta
y niveles
con l a s
TTL.
siguientes
f unci ones :
que permite
leer
HEX, generados por el ensamblador X A S M 3 1 .
s e hace a un buffer
archivos
La lectura
de 4 Kbytes en l a memoria de l a
PC y l a transmisión s e hace desde e s t e buffer
el K i t ,
hacia
usando el puerto s e r i e .
Este buffer tambien puede l l e n a r s e con información
procedente del
Kit,
como puede ser
el
contenido de
una EPROM o resultados de un programa.
programa en l a PC permite examinar
el
Por
e l l o el
contenido del
buffer en una forma c l a r a .
-
Un monitor para el MKE 8031 que incorpore rutinas
necesar i as par a 1a t r ansmi si ón ser i e ,
pr dogr amaci ón
de EPROMS y copia de memoria a memoria.
Circuiteria
adicional
en
Kit
el
funciones de transmisión s e r i a l
que
agraga
las
y de programación de
EPROMS. Para programar EPROMS es necesario un C I
PPI
CParal le interface Adapter3 8255.
E l d i s p o s i t i v o hlbrido, transforma l a comunicación de 2
a 4 hilos,
de acuerdo a l a s c a r a c t e r í s t i c a s
necesidades del
filtro;
de l a l í n e a y l a s
4 r e s i s t o r e s y un transformador s e usan
para establecer unos niveles apropiados de transmisión.
..
.
,,.4
--.
--
.-
,.
I
... ., . .. - * r . .".. .
..
.
Este
sistema
también esta
formado por
un
filtro,
el
cual de acuerdo a l a s bases teóricas en l a modulación por pulsos
codificados CPCKI
y Modulación por
Amplitud de Pulsos C P M ,
se
está interezado en maximizar l a seKal pico del pulso en presencia
del
Ruido a d i t i v o ,
satisfacer
las
particularmente cuando é s t e
necesidades
de
esta
etapa
es
blanco.
el
usamos
Para
circuito
integrado 2912A, F i l t r o Transmisor y Receptor de l a I n t e l .
El
f i l t r o s PCM,
Este
2Q12A de
Intel
la
es
la
segunda
generación
de
es totalmente un d i s p o s i t i v o monolltico integrado.
tiene
circuito
integrado
tanto
el
transmisor
como
el
receptor en e l mismo chip, ventaja importante en esta aplicación.
Algunas c a r a c t e r l s t i c a s que lo distinguen son : bajo consumo de
energla,
poco ruido en e l
canal
y buen suministro de energía de
rechazo.
El
2912A proporciona f i l t r o s a l
transmisor
y receptor
establecidos e n l a terminación analógica de una l i n e a PCM o l i n e a
p r i n c i p a l . E l f i l t r o de transmisión ejecuta l a función anti-alias
requerida para un sistema de muestre0 de 8 Khz, y rechazo e n l a s
frecuencias de !30/00 Hz. E l f i l t r o receptor t i e n e c a r a c t e r l s t i c a s
de transferencia de un pasabajo y proporciona una r e c t i f i c a c i ó n
senC x3 / x , necesaria para 1a i nter f ace de 1os codi f i cadores 291 OA
CLey p3 y 2911A CLey A3
de l a
los cuales tienen un no
Intel,
retorno a cero a l a s a l i d a de l a conversión d i g i t a l a analógico.
El
transformador
2912A
hlbrido
puede
C2
a
conectarse
directamente
4
conversión]
hilos
de
con
o
con
un
el
hlbrido electrónico, en e l Último caso l a potencia de disipación
es reducida por
l a potencia baja
proporcionada e n e l C I 2912A.
de l a s a l i d a del
amplificador
La aplicación
telefónicos
para
la
principal
para e l
transmisión,
2912A es
conmutación
en
sistemas
concentración
o
remota.
Para
empleamos el
la
Codificación
Decodificación
y
de
la
señal
CODEC PCM pLAW C 8 b i t s > ,
c i r c u i t o integrado 2910A,
compactado con convertidor A/D y D/A.
El
por
Pul sos
2910A de l a I n t e l
Codi f i cados3
Codec
es un integrado PCM CModulación
C Codi f i cador -Decodi f i cador 3 .
a l t a densi dad de i ntegr aci ón per m i te tener
de muestreo y retención,
el
convertidor
compactado c i r cui tos
analógico a d i g i t a l ,
comparador y el r e g i s t r o de aproximaciones sucesivas en e l
chip;
con
la
lógica
necesaria
comunicaciones f u1 1 -duplex
para
La
servir
de
mismo
interface
d e 1íneas PCM y proveer
el
en
señal i zaci ón
en banda.
Su principal aplicación es en Sistemas de Telefonía:
.Transmisión
-T1
Conmutación
Por t ador a .
-Digital
PBX's y sistemas de
de conmutación de o f i c i n a s
central es.
Concentración
-Por tador a abonado/
concentradores.
El
tiempo
de
ancho del
conversión
rango
mínimo
dinámico
C80
pseg
del
2910A C76
mínimo3
hacen
producto ideal para otras aplicaciones, t a l e s como:
dB3
de
y
el
éste
.Adquisici6n
.Telemetría.
de datos.
.
Sistemas de seguridad de comunicaciones.
.Sistemas de procesamiento de señales.
Todo
el
análisis
anterior
es
para
la
etapa
de
transmisión del sistema, ésta es similar a l a etapa de Recepción.
Los bloques conformados por l o s c i r c u i t o s integrados F i l t r o
CODEC,
y
cumplen con l a función de acuerdo a s u s c a r a c t e r í s t i c a s ,
en l a etapa correspondiente.
D3 En l a f i g u r a 111-d.1,
del
Desgloce
del
Sistema,
s e muestra e l
diagrama a bloques
en donde puede v i s u a l i z a r
c l ar i dad todo el anal i si s r ea1 i zado anter i or mente.
con
mayor
I n FUNCIONAMIENTO
DEL CONMUTADOR
EXPLICACION DEL CONMUTADOR.
A)
Para l l e v a r a cabo l a comunicación entre l o s 4 usuarios
Ccantidad para l a cual f u e diseñada con opción a expanderse a 24
abonados> a abonados; el conmutador PCM requiere de una s e r i e de
señales,
l a s cuales siguen una
secuencia
ya
determinada;
estas
son generadas por 1os di sposi ti vos menci onados con anter i or i dad y
controlados
teléfonos
por
microcontrolador
el
tienen
número CN
un
K I T 8031.
= 1..
. ,4>
que
Cada
los
uno
de
distingue
los
al
momento de r e a l i z a r l a comunicación.
continuacidn
A
damos
una
breve
descripción
microcontrolador K I T 8031, el cual es e l corazón del
que
es
el
que
señalización del
entre
los
se
encarga
de
conmutador
usuarios,
distribuir
y
para entablar
ó
dependiendo
si
está
o
sistema,
controlar
no 1a
no
del
toda
ya
la
comunicación
ocupado
dicho
abonado con el que s e desea r e a l i z a r l a comunicación.
Los
nrimeros
de
cada
uno
de
los
tel&fonos están
ya
i
grabados en una porción de l a memoria del K I T 8031, e s t e a su vez
cuenta con un programa donde está ya coonfigurada l a secuencia
que s e va a l l e v a r
a cabo dependiendo de l a s señales que reciba
del canal común de comunicación.
I
I
Secuencia:
1. - Todos los teléfonos están energizados a 48 v o l t s .
2.
-
Teléfono colgado.
V
P
48v
f)Seg.
es decir
48 volts
P
3 . -Te1 éf ono descolgado:
debemos introducir
5
volts
en
para e l l o requerimos de un c i r c u i t o que detecte esta
l a línea;
cal da.
Y
peg.
I
V = I R ,entonces
48 volts
P327
11 2 1 3
ri 5 1 6
7 1 8 1 9
# I
o
I
1
t
Linea
Dispositivo
i
300 ohms
1
300 ohms
Cálculo de R:
I R = I&llA;
V R = 48 V
Su watt aj e :
P =
v.1
P = C43v3Cl6mA3 = 0.688 watt
.:
4.
alguna
-
forma
R = 2.7 K n a 1 watt
Supongamos que ya tenemos 5 volts
debe
activar
al
y
KIT
a
e n l a l í n e a de
vez
su
realizar
una
c i r c u i t e r í a que e n v i e una señal a l KIT para que este sepa a quien
debe e n v i a r l e l a s s e ñ a l e s p r o v e n i e n t e s d e l generador d e t o n o s Ces
d e c i r , l a c o d i f i c a c i ó n para el manejador de señales:,.
Es.
-
Una
vez
que
la
señal
que
i n v i t a c i ó n a marcar e s t á e n l a l í n e a ,
produce
el
tono
el usuario se dispondrá a
marcar el número d e l abonado c o n el que desee comunicarse.
pulsos
son
procesados
por
decodificador
el
de
ya
Estos
mencionado
con
a n t e r i o r i d a d y entregados a uno de los puertos d e l KIT; para que
él v e r i f i q u e e n s u memoria s i este número t e l e f ó n i c o e s t á o n o en
u s o y así
poder
e n v i a r el
t o n o d e "llamada"
"ocupado"
al
que
t o n o d e r e p i q u e d e campana o r i n g
s o l i c i t 6 l a comunicación y el
c o n el
u
que se desea hablar,
el
cual
descuelga y se e n t a b l a l a
comunicación.
La señal
d e voz a l
igual
d e un h í b r i d o de 2 a 4 h i l o s ;
filtro
transmisor/receptor
que los t o n o s pasan a t r a v é s
que a s u vez e s t á conectado a un
apropiada
para
que
el
circuito
i n t e g r a d o CODEC PCM, estos s o n programables y c o n t r o l a d o s por el
KIT 8031. La f u n c i ó n d e estos d i s p o s i t i v o s es l a s i g u i e n t e : e n el
caso d e l f i l t r o toma l a señal de voz Canalógica3 que p r o v i e n e d e l
h í b r i d o Cen el caso d e l que e s t á hablando o transmisor3 y d e j a r
pasar,
sólo e s t á ,
eliminando
señales
de
frecuencias
que
Y l a envía
fuera del ancho de banda de l a voz C400 a 3400 H e r t z 3 .
al
codificador
correspondiente,
el
es activada
cual
están
de
manera
interna debido a l a forma en que está diseñada y a l código que e l
microcontrolador envla en e l bus coman a todos estos dispositivos
donde cada uno de e l l o s ya sabe cual
es el
que l e corresponde y
con e l l o s e predispone o no, a l l e v a r a cabo su tarea.
La
función
del
dispositivo
proceso de d i g i t a l i z a c i ó n de l a señal
asignado
es
realizar
de voz y enviar
el
una s e r i e
de señalizaciones con l a s que fue programado para sincronizar sus
señales
con
las del
CODEC Cdel
transmisión d i g i t a l de l a señal
receptor3
y
así
realizar
una
de voz s i n pCordida o distorsión
de l a información, para que el decodificador del receptor efectué
l a conversión digital/analógica
de manera correcta
y entregarla
a l f i l t r o receptor para que suavise estas señales llegando así a l
usuario receptor e l mensaje analógico Cla voz3 que l e f u e enviado
por
el
transmisor.
Estableciéndose con e l l o l a conversión entre
estos usuarios.
El proceso explicado es similar cuando s e intercambian
los papeles
en
el
diálogo
dispositivos
FILTRO y CODEC son conectados y programados para
de
los interlocutoras.
Ya
que
los
o receptor segfIn sea l a s
desempeñar l a s funciones de transmisor
señales que les l l e g u e .
Toda
esta
secuencia
es
programación que se r e a l i z a con el
llevada
a
cabo
gracias
microcontrolador
a
la
en lenguaje
ensamblador y en conjunción con sus p e r i f é r i c o s para l a entrada y
s a l i d a de 1as di f e r entes señal i zaci ones que emplea par a efectuar
el
control
conmutador
de
todo
entabl ar
el
1a
sistema
y
poder
comuni caci ón
así
entre
permitirle
1os
al
diferentes
usuarios , siempre y cuando estén disponibles para el 1o.
B> RELACION DE ALGUNOS DISEWOS DEL SI!STEMA.
diferentes
Los
telefónicos para activar
tonos
que
s u s señales
generarlos, algunos de &tos
requieren
los
aparatos
requieren c i r c u i t e r í a
l o s podemos visualizar
para
en una forma
general, en l a f i g u r a IV-B. 1 .
Como podemos notar se requiere uno de estos bloques con
circuitería
para
la
generación
de
tonos,
por
cada
aparato
telefónico.
E l tono de campana s e toma directamente de l a l í n e a de
corriente alterna C127 v o l t s
c.a3,
con un
control
para
que s e
a c t i v e y desactive cuando así l o requiera l a comunicación y o t r a
c i rcui ter ía necesar i a .
Los controles l o s maneja el K I T o c i r c u i t e r í a externa
según convenga, estos controles funcionan a s í :
: 1
Control
Inhibit
C B A
O
O 0 0
xo
Tono d e marcar
O
O 0 1
Xi
Tono de llamar
O
O 1 0
x2
Tono de ocupado
O
o1 1
x3
Tono de campana
Sal i das
o ring.
Control
2:
I nhi bi t
C B A
O
O 0 0
O
O 0 1
'I
I -=-
1
-I
1
*
*
'.
.
*^
L
.
.
.
.
.
...^.<....,.I
~
"
.-
-". .
I
CONCLUSIONES Y COMENTARIO
Con
el
presente
trabajo
reportamos
los
resultados
obtenidos en los proyectos de Ingenieria en Electrónica I
que nos permiten culminar l a carrera profesional
varios
años
necesarias
en
desarrollamos
para
conocimientos
en
ahora,
apr endi dos
cada
estos
1os
y
una
de
que a través de
las
proyectos,
que
no
i n v e s t i g a r l o s o consultarlos por medio del
y 11,
asignaturas,
aplicar
los
tengamos
presentes ;
asesor Ing.
Alejandro
Mar tí nez.
E l tema desarrollado es un conmutador usando l a técnica
de
Modul aci ón
planteados
al
por
Pulsos
inicio
del
Codificados
proyecto
C PCM3 ;
fueron
1os
extensos
y
obj eti vos
enfocando
todo el d e s a r r o l l o de un Conmutador que a l a de d e c i r l o ,
resulta
s e n c i l l o pero cuando s e parte de un diagrama muy general y poco a
poco s e va desglosando s e va notando s u grado de complejidad; son
muchas l a s
consideraciones
en c i r c u i t e r í a
que hay que
hacer
y
Modulación
y
poca 1a i n f or maci ón bi bl i ogr áf i ca d i sponi bl e.
La
etapa
necesaria
para
f i l t r a j e de l a señal en el canal
la
técnica
de
de comunicación, s e r e a l i z a con
c i r c u i t o s integrados que no s e consiguen en e l - p a í s ; por lo tanto
un problema básico e importante l o constituy6 l a adquisición de
dichos componentes, que por ser de importación y manejados en un
mercado desconocido para nosotros como l o es Estados Unidos,
fue fácil
una
ubicarlos
dificultad
propuestos.
y por
importante
lo
tanto
en
el
como s e
logro
no
d i j o anteriormente
de
los
objetivos
El
desarrollo
del
Conmutador
llevamos
lo
a
cabo
a
p a r t i r de una investigación teórica previa, un diagrama general a
un desgloce
bloques,
dado también &te
a
más
específico
bloques
y por
de cada
una
de sus
dltimo los pasos
partes
necesarios
para establecer l a comunicación entre los abonados.
En todo e s t e
contexto incluimos algunos d i a g r a m s electrónicos,
circuiterla y
narración necesaria para que comprendieran e s t e trabajo.
como pudimos nosotros entender e l
lograr
problema y d e s a r r o l l a r l o hasta
e s t e reporte que nos permite concluir
de los proyectos
obtener
y sobretodo aprender
resultados.
También
a
Es así
con l o s requisitos
a planear,
sortear
los
desarrollar
problemas
que
y
se
presentan y a l f i n a l concluir con lo que se disponga tratando de
respetar tiempos y pl aneaci ón.
E l tiempo como r e s t r i c c i ó n más apremiante f u e sólo s e i s
un t r a b a j o tanto teórico como práctico;
meses para concluir
así
como dados
extensión
del
los inconvenientes
trabajo
termino total
algunos
planteado,
anotados
no
d e los objetivos
anteriormente
logramos
a
llevar
propuestos.
es
y
la
a
su
Pero lo más
importante es que s e obtuvo l a experiencia en un t i p o de t r a b a j o
más cercano a l medio donde nos vamos a desenvolver laboralmente y
de él aprendimos que l a planeación y e l tiempo invertido en
van de l a mano s i s e desea l l e v a r
ésta.
a f e l i z término un proyecto en
cual qui er área.
dltimo,
Por
habernos
demostrado
telefónica
intelectual,
no
y
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técnicas
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es
conmutación
técnico
talento
o
para
B I BLI OGRAFIA
*
COMUNICACIONES Y R E D E S DE PROCESAMIENTO DE DATOS.
GONZALEZ SAINZ NESTOR.
MC . GRAW-HI LL.
*
D I G I T A L AND ANALOG COMMUNICATION SYSTEMS.
K.
SAMSHANMUGAM.
E D I T O R I A L JOHN WILEY AND S O N S .
*
D I G I T A L TRANSMISSION THEORY.
S.
BENEDETTO,
PRENTI CE-HALL,
*
E.
B I G L I E R I AND V. CASIELLANI.
I NC.
INTRODUCTION TO COMMUNICATION SYSTEMS.
STREMLER F E R R E L G.
ADDISON WESLEY PUBLISHING COMPANY.
1982, SEGUNDA E D I S I O N .
*
PCM AND D I G I T A L TRANSMISSION SYSTEMS.
OWEN FRANK F.
E.
, B. S . C. , WEE.
MC GRAW-HILL BOOK COMPANY.
1982.
*
TELECOMMUNICATIONS MEASUREMENTS,
ANALYSIS AND
I NSTRUMENTATI ON.
FEHER KAMI LO/ENGI NEERS OF HEWLETT-PACKARD.
PRENTI CE-HALL,
1987.
I NC.