SISTEMA ELECTRÓNICOS DE COMUNICACIONES

SISTEMA ELECTRÓNICOS DE COMUNICACIONES
El objetivo fundamental de un sistema electrónico de telecomunicaciones es transferir información de
un lugar a otro por lo tanto se puede decir que las telecomunicaciones electrónicas son la transmisiónrecepción - procesamiento de información de dos o más lugares mediante circuitos electrónicos. La
fuente original de información puede estar en forma analógica o en forma digital, si embargo todas las
formas de información se deben convertir en energía electromagnética antes de ser propagada atreves
de un sistema de telecomunicaciones.
Todos los sistemas de telecomunicaciones tienen los componentes básicos:



Transmisor
Medio o canal de comunicación
Receptor
El proceso de comunicación empieza cuando alguien genera algún tipo de mensaje, fatos u otra señal
de inteligencia que deba ser recibida por los demás. En los sistemas electrónicos de mensajes el
mensaje en la forma de una señal electrónica es alimentado al transmisor, el cual se encarga de
transmitirlo por medio de un canal de transmisiones. El mensaje es captado por el receptor y
transmitido a otro humano. En este proceso se capta ruido en el canal de comunicación y en ele
receptor. Ruido es el termino general aplicado a cualquier fenómeno que degrada o interfiere la señal
de información transmitida.
EXPOSICIÓN EQUIPO 1
TELECOMUNICACIONES
La telecomunicación es una técnica consistente en transmitir un mensaje desde un punto a otro,
normalmente con el atributo adicional de ser bidireccional.
El termino cubre todas las formas de comunicación a distancia, incluyendo radio, telegrafía, telefonía,
transmisión de datos e interconexión de computadoras a nivel de enlace.
Telecomunicaciones es toda transmisión, emisión o recepción de signos, señales, datos, imágenes,
voz, sonidos o información de cualquier naturaleza que se efectúa a través de cables, medios ópticos,
físicos u otros sistemas electromagnéticos.
1
1820: Ampere
1831: Michael Faraday demostró que un campo magnético variable podía producir un corriente
eléctrico
1837: Samuel Finley Breese
1839: Se lanza el primer telégrafo
1844 Samue Morse
1850: A través del cable marino se logra
1865:
1866: Se instala el cableado telegráfico transatlántico entre norte america a Inglaterra
1877: Se instala la primera línea telefónica
1885: Creación de las normas (ITU) para los sistemas telegráficos
1890: Desarrollo de la Radio
1895: Primera Transmisión de señales radioeléctricas
1906: Reinald Fassenden
1912:
1925:
1927:
1946:
1948:
1955:
1956: A lo largo del año comienza a iniciarse el primer cable telefónico transatlántico
1964:
1965: Se realizo el primer satélite geoestacionario que transmitió en vivo.
1971: Se realiza el informe independiente
1982:
1990: Nace la www
1992: Se crea el concepto de “Espectro Radioeléctrico”
1994: Primer Smartphone de la historia
2008: Nace el concepto de “Ciberseguridad”
2
Transmisión y recepción de datos
TRANSMISIÓN DE DATOS
Cuando nos comunicamos, estamos compartiendo información. Esta compartición puede se local o
remota. Entre los individuos, las comunicaciones locales se producen habitualmente cara a cara,
mientras que las comunicaciones remotas tienen lugar a través de las distancias.
La palabra datos se refiere a hechos, conceptos e instrucciones presentados en cualquier formato
acordado entre las partes que crean y utilizan dichos datos.
La transmisión de datos es el intercambio de datos entre dos dispositivos a través de alguna forma
de medio de transmisión, como un cable. Para que la transmisión de datos sea posible, los dispositivos
de comunicación deben de ser parte de un sistema de comunicación formado por hardware (equipo
físico) y software (programa). La efectividad del sistema de comunicación de datos depende de cuatro
características fundamentales: entrega, exactitud, puntualidad y retardo variable (jitter, término que
usaremos en adelante en inglés)
1. Entrega. El sistema debe entregar los datos en el destino correcto. Los datos deben de ser
recibidos por el dispositivo o usuario adecuado y solamente por ese dispositivo o
usuario.
2. Exactitud. El sistema debe entregar los datos con exactitud. Los datos que se alteran en la
transmisión son incorrectos y no se pueden utilizar.
3. Puntualidad. El sistema debe de entregar los datos con puntualidad. Los datos entregados
tarde son inútiles. En cado de video, el audio y la voz, la entrega puntual significa entregar los
datos a medida que se producen, en el mismo orden en que se producen y sin retraso
significativos. Este tipo de entregas se llama transmisión en tiempo real.
4. Jitter (retardo variable). Se refiere a la variación en el tiempo de llegada de los paquetes. En el
retraso inesperado en la entrega de paquetes de audio o video, por ejemplo asumamos que los
paquetes de video llegan cada 30 ms. Si algunos llegan en 30 ms y otros con 40 ms., el
resultado es una mala calidad del video.
3
COMPONENTES DE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN
Un sistema de transmisión de datos está formado por cinco componentes:
1. Mensaje. El mensaje es la información de (datos) a comunicar. Los formatos populares de
información incluyen texto, números, gráficos, audio y video.
2. Emisor. El emisor es el dispositivo que envía los datos del mensaje. Puede ser una
computadora, una estación de trabajo, un teléfono, una videocámara y otros muchos.
3. Receptor. El receptor es el dispositivo que recibe el mensaje. Puede ser una computadora,
una estación de trabajo, un teléfono, una televisión y otros muchos.
4. Medio. El medio de transmisión es el camino físico por el cual viaja el mensaje de emisor al
receptor. Puede estar formada por un cable de par trenzado, un cable coaxial, un cable de fibra
óptica y las ondas de radio.
5. Protocolo. Un protocolo es un conjunto de reglas que gobiernan la transmisión de datos.
Representa un acuerdo entre los dispositivos que se comunican. Sin un protocolo, dos
dispositivos pueden estar conectados, pero no comunicados, igual que una persona que hable
francés no puede ser comprendida por otra que sólo hable japonés.
MODOS Y MEDIOS DE TRANSMISIÓN
En los medios confinados tenemos en primer lugar al alambre sin aislar. El alambre fue el primer medio
de comunicación empleado tras haberse inventado el telégrafo en 1844. Hoy en día los alambres
vienen protegidos con materiales aislantes. El material del conductor puede ser cobre, aluminio u otros
materiales conductores y se emplea en diversas aplicaciones como conducción de electricidad,
telefonía, redes, etc.
Los grosores de los cables son medidos de diversas maneras, el método predominante en los Estados
Unidos y en otros países sigue siendo el American Wire Gauge Standard (AWG), "gauge" significa
diámetro. Mediante este sistema se puede distinguir un cable de otro mediante su diámetro. Por
ejemplo, los grosores típicos de los conductores utilizados en cables eléctricos para uso residencial
son del 10 al 14 AWG. Los conductores utilizados en cables telefónicos pueden ser del 22, 24 y 26
AWG. Los conductores utilizados en cables para aplicaciones de redes son el 24 y 26 AWG. En este
sistema entre mayor sea el número AWG menor será su diámetro. El grosor del cable determina otras
características eléctricas importantes tales es el caso de la resistencia o impedancia.
4
CABLE COAXIAL
Este tipo de cable consiste de un conductor central fijo (axial) sobre un forro de material aislante, que
después lleva una cubierta metálica en forma de malla como segundo conductor. La capa exterior evita
que las señales de otros cables o que la radiación electromagnética afecte la información conducida
por el cable coaxial.
El cable coaxial puede transmitir información tanto en frecuencia intermedia (IF) como en banda base.
En IF el cable coaxial se utiliza en aplicaciones de video, ya que es muy adecuado para enviar los
canales de televisión en los sistemas de televisión por cable. En banda base el coaxial se utilizó
bastante en aplicaciones de datos en redes de área local (LAN) tanto en redes Token Ring como
Ethernet.
Los dos tipos de cables coaxiales más empleados para aplicaciones de LAN son el 10Base5 y el
10Base2. El 10Base5 es conocido comúnmente como cable coaxial grueso, en cambio el 10Base2 es
conocido como cable coaxial delgado. En la siguiente tabla se hace una comparación entre estos dos
tipos de cable.
Tipos de cable coaxial para LAN
Parámetro/Tipo de Cable 10Base5
10Base2
Tasa de transmisión
10 Mbps
10 Mbps
Longitud máxima
500 mts.
185 mts.
Impedancia
50 ohms
50 ohms, RG58
Diámetro del conductor
2.17 mm
0.9 mm
CABLE PAR TRENZADO
El cable par trenzado (twisted pair) está compuesto de conductores de cobre aislados por material
plástico y trenzados en pares. Este trenzado ayuda a disminuir la diafonía, el ruido y la interferencia.
El trenzado es en promedio de tres trenzas por pulgada. Para mejores resultados, el trenzado debe
ser variado entre los diferentes pares. Este tipo de cables de par trenzado tienen la ventaja de no ser
caros, ser flexibles y fáciles de conectar, entre otras más propiedades que no las tiene el coaxial en
las aplicaciones de redes. Como medio de comunicación tiene la desventaja de tener que usarse a
distancias limitadas (menos de 100 metros) ya que la señal se va atenuando y puede llegar a ser
imperceptible si se rebasa ese límite.
Los cables de par trenzado más comúnmente usados como interfaces de capa física son los
siguientes: 10BaseT (Ethernet), 100BaseTX (Fast Ethernet), 100BaseT4 (Fast Ethernet con 4 pares)
y 1000BaseT (Gigabit Ethernet).
Existen dos tipos de cable par trenzado, el UTP (Unshielded Twisted Pair Cabling), o cable par
trenzado sin blindaje y el cable STP (Shielded Twisted Pair Cabling), o cable par trenzado blindado.
En la siguiente tabla se muestran las diferentes categorías de cables UTP y su aplicación.
5
Distintas categorías del cable UTP
Tipo
Aplicación
Categoría 1
Voz solamente (cable telefónico)
Categoría 2
Datos hasta 4 Mbps (LocalTalk [Apple])
Categoría 3
Datos hasta 10 Mbps (Ethernet)
Categoría 4
Datos hasta 20 Mbps (16 Mbps Token Ring)
Categoría 5
Datos hasta 100 Mbps (Fast Ethernet)
Categoría 5e
Datos hasta 1000 Mbps (Gigabit Ethernet)
FIBRA ÓPTICA
La fibra óptica es muy medio de comunicación que utiliza la luz confinada en una fibra de vidrio para
transmitir grandes cantidades de información en el orden de Gigabits (1x109 bits) por segundo. Para
transmitir los haces de luz se utiliza una fuente de luz como un LED (Light-Emitting Diode) o un diodo
láser. En la parte receptora se utiliza un fotodiodo o fototransistor para detectar la luz emitida. También
será necesario poner al final de cada extremo un conversor de luz (óptico) a señales eléctricas.
Debido a que el láser trabaja a frecuencias muy altas, entre el intervalo de la luz visible e infrarroja, la
fibra óptica es casi inmune a la interferencia y el ruido.
La transmisión óptica involucra la modulación de una señal de luz " usualmente apagando,
encendiendo y variando la intensidad de la luz " sobre una fibra muy estrecha de vidrio llamado núcleo
" el diámetro de una fibra puede llegar a ser de una décima del diámetro de un cabello humano.
La otra capa concéntrica de vidrio que rodea el núcleo se llama revestimiento. Después de introducir
la luz dentro del núcleo ésta es reflejada por el revestimiento, lo cual hace que siga una
trayectoria zigzag a través del núcleo. Por lo tanto, las dos formas de transmitir sobre una fibra son
conocidas como transmisión en modo simple y multimodo. En el modo simple o monomodo, se
transmite un haz de luz por cada fibra, mientras en una fibra multimodo más de un haz de luz puede
ser transmitido. Dada las características de transmisión de las fibras monomodo, es posible la
propagación del haz de luz a decenas de kilómetros. Este tipo de fibra es comúnmente utilizada para
enlaces de larga distancia, por ejemplo, la interconexión de centrales telefónicas. La fibra multimodo
en cambio se utiliza para distancias más cortas y sirve para interconectar redes de área local entre
edificios, intercampus, etc.
La tecnología de la fibra óptica ha avanzado muy rápidamente y en la actualidad es posible incrementar
la capacidad de una fibra y aumentar la distancia de propagación. Por ejemplo, los amplificadores de
fibra dopada con erbio (EDFA, Erbium-doped Fiber Amplifiers) son repetidores/amplificadores que
dopan a la fibra con el metal erbio a intervalos de 50 a 100 kilómetros. La introducción de los EDFAs
ha hecho posible de los sistemas de fibra óptica de hoy en día operen a 10 Gbps.
6
Los EDFAs abrieron el camino para WDM (Wavelength Division Multiplexing) o multicanalización por
división de longitud de onda. WDM es el proceso de dividir el espectro de la fibra óptica en un número
de longitudes de onda sin traslaparse una con la otra. Cada longitud de onda es capaz de soportar un
canal de comunicaciones de alta velocidad.
Otra tecnología innovadora en las fibras ópticas en el DWDM (WDM denso). Con esta tecnología se
pueden soportar más de 16 longitudes de onda. Por ejemplo, los sistemas OC-48 (Optical Carrier, 2.5
Gbps) pueden soportar de 60 a 160 longitudes de onda. En la actualidad los sistemas pueden soportar
más de 320 longitudes de onda equivalente a 320 canales de alta velocidad por fibra. Se están
haciendo desarrollos para que en un futuro cercano se puedan transmitir más de 15,000 longitudes de
onda por fibra con la tecnología conocida como "chirped-pulse WDM" de los laboratorios Bell. Con esta
tecnología las fibras ópticas tendrán una capacidad inimaginable.
Los cables de fibra óptica submarina son otro ejemplo de la gran capacidad que existe en este medio.
El primer cable submarino con fibra óptica (el TAT-8) fue puesto en servicio en 1988 y utilizaba tres
pares de fibras con repetidores espaciados cada 65 millas, su capacidad es de 40,000 circuitos de voz
bidireccionales. En el 2001 fue instalado otro cable trasatlántico el AC-2, el cual ofrece una capacidad
de 10 Gbps en 32 longitudes de onda sobre 8 pares de fibras para un total de 2.5 Terabits por segundo
(2.5 x 1012 bps) utilizando WDM.
La fibra óptica como medio de transmisión en el área de las telecomunicaciones ha demostrado su
potencialidad al cursar por éstas casi todo el tráfico de voz y datos del mundo, así como el tráfico de
Internet. Pero también en el campo de la medicina la fibra óptica tiene un uso muy vasto,
lalaparoscopía, colposcopía y la endoscopía son sólo unos ejemplos.
CABLEADO ESTRUCTURADO
En el pasado había dos especificaciones principales de terminación de cableado: Los cables de datos
y por otro lado, los cables de voz. En la actualidad, en el mundo de los sistemas de cableado
estructurado existen diferentes tipos de servicios (e.g. voz, datos, video, monitoreo, control de
dispositivos, etc.) que pueden cursarse sobre un mismo tipo de cable.
El estándar de cableado estructurado más utilizado y conocido en el mundo está definido por la EIA/TIA
[Electronics Industries Association/ Telecommunications Industries Association] de Estados Unidos.
Este estándar especifica el cableado estructurado sobre cable de par trenzado UTP de categoría 5, el
estándar se llama EIA/TIA 568A. Existe otro estándar producido por AT&T "mucho antes de que la
EIA/TIA fuera creada en 1985" , el 258A, pero ahora es conocido bajo el nombre de EIA/TIA 568B.
El estándar EIA/TIA 568A define 6 subsistemas de cableado estructurado los cuales se detallan a
continuación:
1. Entrada al edificio:
La entrada a los servicios del edificio es el punto en el cual el cableado externo hace interfaz con el
cableado de la dorsal dentro del edificio. Este punto consiste en la entrada de los servicios de
telecomunicaciones al edificio (acometidas), incluyendo el punto de entrada a través de la pared y
hasta el cuarto o espacio de entrada. Los requerimientos de la interface de red están definidos en el
estándar TIA/EIA-569A
7
2. Cuarto de equipos
El cuarto de equipos es un espacio centralizado dentro del edificio donde se albergan los equipos de
red [enrutadores, conmutadores de paquetes (switches), concentradores (hubs), conmutadores
telefónicos (PBXs), etc.], equipos de voz, video, etc. Los aspectos de diseño del cuarto de equipos
está especificado en el estándar TIA/EIA 569A.
3. Cableado de la dorsal (backbone)
El cableado de la dorsal permite la interconexión entre los gabinetes de telecomunicaciones, cuartos
de telecomunicaciones y los servicios de la entrada del edificio. Consiste de cables de dorsal,
terminaciones mecánicas, equipos principales y secundarios de conexión cruzada (cross-connects),
regletas o puentes (jumpers) usados para la conexión dorsal a dorsal. Esto incluye: conexión vertical
entre pisos (risers), cables entre un cuarto de equipos, cable de entrada a los servicios del edificio y
cables entre edificios.
Los tipos de cables requeridos para la dorsal son:

UTP de 100 ohm (24 o 22 AWG), distancia máxima 800 metros (voz)

STP de 150 ohm, distancia máxima 90 metros (datos)

Fibra Multimodo 62.5/125 µm, distancia máxima 2,000 metros

Fibra Monomodo 8.3/125 µm, distancia máxima 3,000 metros
4. Gabinete de Telecomunicaciones
El gabinete (rack) de telecomunicaciones es el área dentro de un edificio donde se alberga el equipo
del sistema de cableado de telecomunicaciones. Este incluye las terminaciones mecánicas y/o equipos
de conexión cruzada para el sistema de cableado a la dorsal y horizontal.
5. Cableado horizontal
El sistema de cableado horizontal se extiende desde el área de trabajo de telecomunicaciones hasta
el gabinete de telecomunicaciones y consiste de lo siguiente:
o
Cableado horizontal
o
Enchufe de telecomunicaciones
o
Terminaciones de cable (asignaciones de guías del conector modular RJ-45)
o
Conexiones de transición
Tres tipos de medios son reconocidos para el cableado horizontal, cada uno debe de tener una
extensión máxima de 90 metros:
o
Cable UTP 100-ohm, 4-pares, (24 AWG sólido)
o
Cable STP 150-ohm, 2-pares
o
Fibra óptica 62.5/125 µm, 2 fibras
8
6. Área de trabajo
Los componentes del área de trabajo se extienden desde el enchufe de telecomunicaciones a los
dispositivos o estaciones de trabajo.
Los componentes del área de trabajo son los siguientes:
o
Dispositivos: computadoras, terminales, teléfonos, etc.
o
Cables de parcheo: cables modulares, cables adaptadores/conversores, jumpers de
fibra, etc.
o
Adaptadores: deberán ser externos al enchufe de telecomunicaciones.
MEDIOS NO-CONFINADOS
Los medios no-confinados utilizan el aire como medio de transmisión, y cada medio de transmisión
viene siendo un servicio que utiliza una banda del espectro de frecuencias. A todo el rango de
frecuencias se le conoce como espectro electromagnético. El espectro electromagnético ha sido un
recurso muy apreciado y como es limitado, tiene que ser bien administrado y regulado. Los
administradores del espectro a nivel mundial son la WRC (World Radiocommunication Conference) de
la ITU-R (International Telecommunications Union Radiocommunications sector). Esta entidad realiza
reuniones mundialmente en coordinación con los entes reguladores de cada país para la asignación
de nuevas bandas de frecuencia y administración del espectro. En el caso de México, la entidad
reguladora del radio espectro es la Comisión Federal de Telecomunicaciones
(COFETEL, https://www.cft.gob.mx ) y la Secretaría de Comunicaciones y Transportes
(SCT,https://www.sct.gob.mx ).
Cada subconjunto o banda de frecuencias dentro del espectro electromagnético tiene propiedades
únicas que son el resultado de cambios en lalongitud de onda. Por ejemplo, las frecuencias medias
(MF, Medium Frequencies) que van de los 300 kHz a los 3 MHz pueden ser radiadas a lo largo de la
superficie de la tierra sobre cientos de kilómetros, perfecto para las estaciones de radio AM (Amplitud
Modulada) de la región. Las estaciones de radio internacionales usan las bandas conocidas
como ondas cortas (SW, Short Wave) en la banda de HF (High Frequency) que va desde los 3 MHz a
los 30 MHz. Este tipo de ondas pueden ser radiadas a miles de kilómetros y son rebotadas de nuevo
a la tierra por la ionosfera como si fuera un espejo, por tal motivo las estaciones de onda corta son
escuchadas casi en todo el mundo.
Las estaciones de FM (Frecuencia Modulada) y TV (televisión) utilizan las bandas conocidas como
VHF (Very High Frequency) y UHF (Ultra High Frequency) localizadas de los 30 MHz a los 300 MHz y
de los 300 MHz a los 900 MHz, este tipo de señales debido a que no son reflejadas por la ionosfera
cubren distancias cortas, una ciudad, por ejemplo. La ventaja de usar este tipo de bandas de
frecuencias para comunicaciones locales permite que docenas de estaciones de radio FM y televisoras
" en ciudades diferentes " puedan usar frecuencias idénticas sin causar interferencia entre ellas.
9
Espectro electromagnético
Banda
Significado
Rango de Frecuencias
Servicios
VLF
Very Low Frequency
3 kHz - 30 kHz
Conducción de electricidad
LF
Low Frequency
30 kHz - 300 kHz
Conducción
de
electricidad, navegación
marítima, control de tráfico
aéreo
MF
Medium Frequency
300 kHz - 3 MHz
Radio AM
HF
High Frequency
3 MHz - 30 MHz
Radio SW
VHF
Very High Frequency 30 MHz - 300 MHz
Radio FM, TV, radio dos
vías
UHF
Ultra High Frequency 300 MHz - 3 GHz
TV UHF, telefonía celular,
WLL,
comunicaciones
móviles
SHF
Super
Frequency
High 3 GHz - 30 GHz
Servicios por
Satélite y microondas,
MMDS, LMDS
EHF
Extremely
Frequency
High 30 GHz en adelante
LMDS
Infrarojo
3 x 1012 - 4.3 x 1014 Hz
WPANs
Luz visible
4.3 x 1014 - 7.5 x 1014 Hz
Fibras ópticas
Ultravioleta
7.5 x 1014 - 3 x 1017 Hz
1 kHz = 1x103 Hz
1 MHz = 1x106 Hz
1 GHz = 1x109 Hz
WLL = Wireless Local Loop
MMDS = Multichannel Multipoint Distribution Service
LMDS= Local Multipoint Distribution Service
WPANs = Wireless Personal Area Networks
10
Así cada una de las subbandas del espectro electromagnético proveen un servicio diferente, lo que
nos permite hablar por un teléfono celular, escuchar la radio, ver la televisión, sin interferirse un servicio
con el otro. A continuación, se describirá el medio de comunicación conocido como microondas
terrestres, otros servicios que utilizan el espectro radioeléctrico (e.g. satélite, telefonía celular, MMDS,
LMDS, WLL...) se describirán en la sección de comunicaciones inalámbricas.
MICROONDAS TERRESTRES
Las microondas son todas aquellas bandas de frecuencia en el rango de 1 GHz en adelante, el término
microondas viene porque la longitud de onda de esta banda es muy pequeñ (milimétricas o
micrométricas), resultado de dividir la velocidad de la luz (3x108 m/s) entre la frecuencia en Hertz.
Pero por costumbre el término microondas se le asocia a la tecnología conocida como microondas
terrestres que utilizan un par de radios y antenas de microondas.
Los operadores tanto de redes fijas como móviles están utilizando las microondas para superar el
cuello de botella de la última milla de otros medios de comunicación. Las microondas es un medio de
transmisión que ya tiene muchas décadas de uso. En el pasado las compañías telefónicas se
aprovechaban de alta capacidad para la transmisión de tráfico de voz. Gradualmente, los operadores
reemplazaron el corazón de la red a fibra óptica, dejando como medio de respaldo la red de
microondas. Lo mismo sucedió con el video, el cual fue sustituido por el satélite. Las microondas
terrestres a pesar de todo siguen siendo un medio de comunicación muy efectivo para redes
metropolitanas para interconectar bancos, mercados, tiendas departamentales y radio bases celulares.
Las estaciones de microondas consisten de un par de antenas con línea de vista conectadas a un
radio transmisor que radian radio frecuencia (RF) en el orden de 1 GHz a 50 GHz. Las principales
frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 10-15 GHz, 18, 23 y 26 GHz, las
cuales son capaces de conectar dos localidades de hasta 24 kilómetros de distancia una de la otra.
Los equipos de microondas que operan a frecuencias más bajas, entre 2-8 GHz, puede transmitir a
distancias entre 30 y 45 kilómetros. La única limitante de estos enlaces es la curvatura de la tierra,
aunque con el uso de repetidores se puede extender su cobertura a miles de kilómetros.
Debido a que todas las bandas de frecuencias de microondas terrestres ya han sido subastadas, para
utilizar este servicio es necesario la utilización de frecuencias permisionadas por las autoridades de
telecomunicaciones; es muy frecuente el uso no-autorizado de este tipo de enlaces en versiones puntopunto y punto-multipunto. En el sitio web de la COFETEL se encuentra la lista de los permisionarios
autorizados de esta banda de frecuencias.
10/02/20
CANAL DE COMUNICACIONES: Es el medio por el cual la señal electrónica se envía de un lugar a
otro en los sistemas de comunicaciones se utilizan medios de diferentes tipos, incluyendo los alambres
conductores, el cable de fibra óptica y el espacio libre
CONDUCTORES ELECTRICOS: En su forma más sencilla, el medio puede ser un par de alambres
que llevan la señan de vos de un micrófono a unos audífonos podría ser un cable coaxial como el
usado para llevar las señales de televisión, o un cable con un par de hilos trenzado utilizados en una
red de área local LAN.
11
MEDIO ÓPTICO: El medio de comunicación también pude ser un cable de fibra óptica que transmite
el mensaje en una onda de luz, la información se convierte en forma digital que puede ser utilizada
para controlar la emisión de luz apagado y encendido de un diodo emisor de luz llamado LED (light
eminiting diode) o de un diodo laser a alta velocidad.
ESPACIO LIBRE: Cuando este es el medio, el sistema resultante se conoce como radio, radio es el
termino general aplicado a cualquier sistema de comunicación inalámbrico de un punto a otro. El radio
hace uso del espectro electromagnético. Las señales de inteligencia se convierten en campos
eléctricos y magnéticos que se propagan en el espacio a través de grandes distancias.
TRANSMISOR: El transmisor por sí mismo es una colección de componentes y circuitos diseñados
para convertir la señal eléctrica en una forma adecuada para transmitirse en una forma de transmisión
adecuada los transmisores se conforman de osciladores amplificadores, circuitos sintonizados y filtros
moduladores, mezcladores de frecuencia, sintetizadores de frecuencia y otros circuitos.
RECEPTOR: Un receptor es una colección de componentes electrónicos y circuitos que aceptan
mensaje transmitidos el del canal y lo convierte en una forma inteligible para los humanos. Los
receptores contienen amplificadores, osciladores, mezcladores, circuitos sintonizador y filtros y un
demodulador o detector que recupera la señal de inteligencia original, de la portadora modulada. La
salida es la señal original que luego es leída en voz alta o desplegada. Puede ser una señal de voz
enviada a un locutor, una señal de vídeo que se alimenta a un tubo de rayos de catódicos para su
presentación o datos binarios que son para una computadora y luego presentados en un monitor de
vídeo.
ATENUACIÓN: La atenuación o degradación de la señal es inevitable, no importa el medio de
transmisión empleada. Los medios son selectivos a la frecuencia a la que un medio dado actuara como
un filtra pasobajas para una señal transmitida, el cual distorsiona los pulsos digitales y reduce
considerablemente la amplitud de la señal en transmisiones en distancias grandes. Por lo tanto, es
necesario contar con una amplificación considerable de la señal tanto en el transmisor como en el
receptor para una transmisión satisfactoria.
RUIDO: Todos los sistemas de comunicación están sujetos al ruido tanto en el canal de
comunicaciones como en ele transmisor. El ruido es una energía aleatoria indeseable que entra en los
sistemas de comunicaciones vía el medio de comunicación. Algunos ruidos también se producen en
el receptor. El ruido viene de la atmosfera (por ejemplo, de rayos que producen estática); del espacio
exterior, donde el sol y otras estrellas emiten varias clases de radiación que puede interferir con las
telecomunicaciones; y a partir de equipos manufacturados, tales como los sistemas eléctricos de
emisión de los coches, de motores eléctricos, de lámparas fluorescentes y de los otros tipos de equipos
que generan ruidos que pueden interferir con la transmisión.
TIPOS DE COMUNICACIONES ELECTRÓNICAS: Las comunicaciones electrónicas se clasifican con
base en si son:
1.- Transmisiones en un sentido o una vía (simplex) o den dos sentidos (fullduplex o halfduplex)
2.- Señales analógicas y digitales: La forma más sencilla en que puede conducirse una comunicación
electrónica es en un sentido, conocida como simplex. En una comunicación simplex, la información
viaja en una sola dirección (por ejemplo, la transmisión de radio difusión de televisión, la audiencia no
responde, otro ejemplo sería el sistema de radio localización (VIPER).
12
FULL DUPLEX: La mayoría de las comunicaciones electrónicas son en 2 direcciones o Euplex. Por
ejemplo, la gente que se comunica por teléfono puede hablar y escuchar al mismo tiempo, estas
comunicaciones de transmitir y recibir se conocen como Full Duplex.
HALF DUPLEX: La forma de comunicación es ambos sentidos, en la cual solo una de las partes puede
transmitir a un tiempo, se conoce como Half Duplex. La comunicación es ambos sentidos, pero las
direcciones se alternan: Las partes de comunicación se turnan para transmitir y recibir.
La mayoría de las transmisiones de radio, tales como las utilizadas por los servicios militares, de
bomberos, policías, navegación aérea, marina y otros son comunicaciones en Half Duplex. La banda
civil y las comunicaciones de los radioaficionados en general también son en Half Duplex. La mayor
parte de los sistemas de intercomunicación permiten solo a una de las partes transmitir cada vez.
13
SEÑAL ANALÓGICA: Es un voltaje o corriente que varía continua y suavemente. Una onda senoidal
es una señal analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y del vídeo son señales
analógicas que varían de acuerdo con el sonido o variaciones de la luz que corresponden a la
información que se esta transmitiendo.
SEÑALES DIGITALES: Las señales digitales en contraste con las señales analógicas, no varían en
forma continua, sino que cambian en pasos en incrementos discretos. La mayoría de las señales
digitales utilizan códigos binarios o de dos estados. Las primeras formas de las comunicaciones tanto
por línea física como por radio utilizaron un tipo de código digital encendido/apagado (on-off), el
telégrafo utilizo código morse (señales cortos y largos) para designar letras y números. La telegrafía
por radio también conocida por onda de radio continua (continuos wave) una señal de forma senoidal
se conmuta en la forma encendido (está), apagado (no está) por una duración corta o larga para
representar los puntos y las rayas.
14
REGLAS DEL ALGEBRA DE BLOQUES
15
16
TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN DE DATOS
17/02/20
Modulación y Multiplexado: Son técnicas electrónicas para transmitir la información de manera
eficiente de un sitio a otro. La modulación permite a la señal de información ser más compatible con el
medio, y el multiplexado permite que más de una señal coincidan para su transmisión en un medio
común. La s técnicas de modulación y multiplexado son básicas para las comunicaciones electrónicas.
Una vez que se hayan entendido los fundamentos de estas técnicas se podrán entender cómo trabajan
la mayoría de los sistemas modernos de comunicaciones.
Modulación es el proceso de hacer que una señal de banda base de voz, de vídeo o señal digital
modifique a otra señala de más alta frecuencia (la portadora). El proceso se ilustra en la sig. figura:
Se dice que la información o inteligencia por enviarse se imprime en la portadora. Esta es una onda
senoidal generada por un oscilador. La portadora se alimenta a un circuito llamado modulador junto
con la inteligencia de banda base dicha señal modifica a la portadora en una forma única. La portadora
se amplifica y se envía a la antena para su transmisión. Este proceso se denomina en banda ancha.
En el receptor la antena recibe la señal que luego se amplifica y procesa en otras formas. Se aplica a
un demodulador o un detector donde se recupera la señal original de banda base.
17
Las ondas electromagnéticas son señales que oscilan; esto es; las amplitudes del campo eléctrico y
magnético varían a una razón específica. Las intensidades de campo fluctúan hacia arriba y hacia
abajo y las polaridades se invierten un número dado de veces por segundo. Las ondas
electromagnéticas varían senoidal mente. Su frecuencia se mide en ciclos por segundo o en Hertz (Hz)
Estas oscilaciones pueden ocurrir a muy bajas frecuencias o a frecuencias extremadamente altas. El
intervalo de señales electromagnéticas que comprende a todas las frecuencias se llama espectro
electromagnético.
Todas las señales eléctricas y electrónicas que radian al espacio libre, caen dentro del espacio
electromagnético. No quedan incluidas las señales conducidas por cables. Estas pueden compartir las
mismas frecuencias de señales similares en el espectro, pero no son señales de radio.
FRECUENCIA Y LONGITUD DE ONDA
21/02/20
Una señal se localiza en el espectro de frecuencias de acuerdo a su frecuencia y longitud de onda.
Frecuencia: es el número de veces que un fenómeno particular ocurre en un periodo de tiempo dado.
En electrónica frecuencia es el número de ciclos en una onda repetitiva que ocurre en un periodo
determinado. UN ciclo consiste en dos inversiones de la polaridad del voltaje de la corriente o de las
oscilaciones del campo magnético por segundo. Los ciclos se repiten, formando una onda continua
pero repetitiva. La frecuencia se mide en ciclos por segundo (CPS). En electrónica la unidad de medida
es Hz, llamado así por el físico alemán Heinrich Hertz, quien fue un pionero dentro del campo del
electromagnetismo. Un ciclo por segundo es igual a un Hz, entonces 440 ciclos por segundo es igual
440Hz.
18
LONGITUD DE ONDA
Es la distancia ocupada por el ciclo de una onda, y casi siempre se expresa en metros. Un metro (m)
es igual a 39.37” (un poco más de 3 pies o 1 yarda). La longitud de onda se mide entre 2 puntos
idénticos en ciclos sucesivos de longitud de onda. Si la señal es una onda electromagnética, un a
longitud de onda es la distancia es lo que ocupa un ciclo en el espacio libre, esta es la distancia entre
crestas y valles adyacentes de los campos eléctrico y magnético que forman la onda. Longitud es
también la distancia recorrida por una onda electromagnética recorrida por un ciclo. Las ondas
electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz o sea 299,792,800m/s o 300,000,000m/s 3x108m/s
SITETIZADORES DE FRECUENCIA
25/02/20
Es un dispositivo electrónico cuyo objetivo es generar cualquier frecuencia dentro de un rango dado a
partir de una o varias frecuencias de referencia estables. Esto se emplea en la mayor parte del
equipamiento electrónico presente en muchos aspectos de nuestra vida diaria, desde teléfonos
móviles hasta computadoras personales siendo componentes críticos tanto en términos de realización
como de costo de los transmisores inalámbricos.
Surgieron a fin de aprovechar las ventajas de los osciladores de los tipos LC y los osciladores de
cristal, como la posibilidad de variabilidad de la frecuencia de salida en el primer en caso y la estabilidad
de frecuencia en el segundo. Posteriormente comenzaron a desarrollarse métodos de diseño de
sintetizadores de frecuencia para tecnologías de circuitos integrados con el objetivo de hacer los
productos.
Estos dispositivos se emplean en una gran cantidad de aplicaciones. En el principal grupo de
aplicaciones donde se utilizan los sintetizadores de frecuencia son los sistemas de telecomunicaciones
donde se emplean para poder seleccionar un canal de transmisión como por ejemplo en teléfonos
móviles o WLANS entre otros, otra de las aplicaciones es generar relojes para circuitos digitales, que
producen los cambios correspondientes del estado del circuito.
La calidad que presenta un sintetizador de frecuencia se mide por diversos factores entre los que se
encuentra la precisión de la frecuencia de salida, el tiempo de conmutación entre frecuencias
diferentes, la sensibilidad entre la variación de las condiciones (como por ejemplo la estabilidad frente
a la temperatura), el ruido de fase presente a la salida y la presencia de señales espurias (señal
molesta).
El primero de esto depende fundamentalmente de la señal de referencia empleada en el sintetizador
mientras que los dos últimos dependen de la estructura que posea el sintetizador.
En la siguiente tabla se muestra la división de los sintetizadores de frecuencia en cuatro grupos
principales entre los que se encentran los sintetizadores analógicos directos (DAS), LOS
SINTETIZADORES digitales directos (DDS), los basados en PLL (phase looked loop) y los basados
en DLL (delety looked loop)
19
¿QUÉ ES EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO?
James Clerk Maxwell descubrió el campo electromagnético, que agrupo en algo llamado “espectro”
tiene muchas aplicaciones en telecomunicaciones, medicina, ciencia, investigación, militares.
La fuente de los campos electromagnéticos era el sol a 8 minutos a una velocidad de 300,000 km por
segundo. En la antigüedad una carta demoraba hasta meses para llegar a su destino, después se
inventó el telégrafo, después se dividieron en dos tipos alámbrico (fibra óptica), inalámbrico (campos
eléctricos).
Los campos electromagnéticos es la forma en que se propagan las ondas en el espacio, como una
gota en el agua, viajan en línea recta, cambian de ruta. Se encuentra el espectro visible y el
radioeléctrico, cada parte del espectro se llama banda de las cuales están:
-MS (Medium Frecuency): se encuentra ejemplificada en las estaciones de radio.
-HF (High Frecuency): banda corta, emisoras de intercontinental, marítimas, aeronáuticas.
-VHF (Very High Frecuency): Subdirección de radio Sonora, comunicación de policía, bomberos.
-UHF (Ultra High Frecuency): internet, celulares 3G y 4G.
-SHF (Super High Frecuency): utilizada en satélites y microondas.
Para tener un orden existe Sistemas de Comunicación Autorizados por la Subdirección para la
Industria de Comunicaciones que evalúa solicitudes, cada país tiene un numero autorizado que
generan ingresos.
20