Com Dig Sept 2014 Parte1

7/23/2019 Com Dig Sept 2014 Parte1

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DIGITAL

. .

Septiembre 2014

10/7/2014 ING. PABLO HIDALGO L. 1


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PROGRAMA

OBJETIVOS:Analizar los principios de la transmisin digital ylas tcnicas asociadas a la transmisin de la informacin. Identificar

.

Entender las nuevas tendencias en sistemas de comunicacindi ital.

I. FUNDAMENTOS DE COMUNICACIONESII. CONCEPTOS BSICOS DE COMUNICACIONES DE DATOS

III. MEDIOS DE TRANSMISINIV. TRANSMISIN DIGITAL EN BANDA BASEV. JERARQUAS DE MULTIPLEXACIN EN TRANSMISIN

DIGITAL : SISTEMAS PDH Y SDH.VII. TCNICAS DE ESPECTRO EXPANDIDO



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FUNDAMENTOS DE COMUNICACIONES (1)

Una fuente de informacin analgica produce mensajes.

Una fuente de informacin digital produce una serie finita depos es mensa es.

Un sistema de comunicacin digital transfiere informacin de

una fuente digital al canal. Un sistema de comunicacin anal ico transfiere informacin

de una fuente analgica al canal.

funcin del tiempo completamente especificada.



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Una forma de onda aleatoria (o forma de onda estocstica) no se puedeespecificar por completo como funcin del tiempo y debe modelarseprobabilsticamente.

Telecomunicaciones: proceso de transferir, interpretar o procesar, ,grandes distancias.

En los sistemas de comunicacin la forma de onda en el canal es

desconocida hasta despus de que se recibe; caso contrario ningunainformacin se transmitira y no habra necesidad de los sistemas de.

Informacin: voz, texto, imgenes, etc. En general se representa como

una seal de ti o anal ico o di ital. La informacin puede provenir de diferentes fuentes de informacin:

Analgicas

10/7/2014 ING. PABLO HIDALGO L. 4 Digitales


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TIPOS DE SEALSeal analgica: Aquella cuya amplitud vara de forma

continua, sin cambios abruptos. Es la naturaleza de lamayora de las seales primarias de un sistema de

telecomunicaciones

Seal digital: Informacin presentada en forma depulsos, los cuales se pueden contar. Es discreta, adiferencia de la analgica, que es continua

11 00 0 0



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EL SISTEMA DE COMUNICACI N B SICO Tiene como objetivo el transporte de un mensaje desde un punto

ama o uen e a o ro ama o es no.

La mayora de mensajes no son de naturaleza electrnicos, por lo. Digital / Digital

ransm s n mpresora Analgico / Digital

nv o e voz a argas stanc as

Digital / Analgico

PC a PC a travs e ca e te e n co

Analgico / Analgico


Estacin de Radio


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FUNDAMENTOS DE COMUNICACIONES 4



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FUNDAMENTOS DE COMUNICACIONES 5



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Bsicamente un sistema de comunicaciones est formado

Transductor, Codificador, Modulador, Medio o Red de transmisin,emo u a or, eco ca or, rans uc or.

La seal elctrica puede directamente modular una portadora

o puede ser convertida en otro formato por un codificador.(por ejm. en una seal binaria).

Una de las ventajas de utilizar la codificacin es que la

relacin S/N o en trminos binarios la BER es casiindependiente del nmero de repetidores del sistema.



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FUNDAMENTOS DE COMUNICACIONES (7)Mensa e de

entrada

TransductorTransmisor

Canal deReceptor

Transductor

salida

Fuente

Ruido,Interferencia

Destino

Para una eficiente emisin o recepcin de una onda electromagntica, se debe lograr

y Distorsin

.

longitud de onda La longitud de onda de una onda electromagntica en el espacio libre est dada por:

= c Para obtener tamaos razonables de antenas, se puede emplear modulacin,

trasladndose a frecuencias ms altas. La modulacin es la alteracin sistemtica de la portadora de acuerdo con el mensaje(seal modulante), para que aquella se convierta realmente en la portadora del mensaje.

La informacin en el mensaje puede estar en forma analgica o digital, lo que da lugar a


la modulacin analgica o digital.


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FUNDAMENTOS DE COMUNICACIONES (8) Trasladando varias seales modulantes o de banda base a bandas

de frecuencia superiores, es posible transmitir varias seales.

La modulacin puede tambin mejorar la relacin S/N a un costode ancho de banda.

El medio de transmisin puede ser: par de hilos, cable coaxial,fibra ptica, microonda, satlite, etc.

Dependiendo del tipo de medio de transmisin, la seal sufrirmayor o menor atenuacin. Si la atenuacin es muy grande seutilizarn re etidores.

En el medio de transmisin se introducen varios contaminantes de

la seal: Distorsin Interferencia



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stors n: terac n e a se a e o a a respuesta mper ectadel sistema. A diferencia del ruido y la interferencia, stadesa arece cuando la seal de a de a licarse.

Interferencia: Contaminacin por seales extraas, generalmente

artificiales y de forma similar a las de la seal. Ruido: Seales aleatorias e impredecibles de tipo elctricooriginadas en forma natural dentro o fuera del sistema. No puedeser eliminable com letamente.

Extrnseco: Artificial, atmosfrico, galctico o solar Intrnseco: trmico, de disparo.

u o t rm co ex ste e o a as var ac ones v rac ones emolculas y tomos en conductores y componentes electrnicos.

componentes electrnicos.

Otros tipos de ruido: Gaussiano, Blanco, Coloreado, Aditivo



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UNIDADES DE MEDIDA UTILIZADAS EN

DECIBELIO (dB): unidad utilizada para medir laganancia o atenuacin de un cuadripolo.

dB = 10 log P /P

dBT= 20 log V2/V1

dBP = dBT- 10 log Z2 /Z1

Si Z2= Z1 => dBP = dBT

dBPy dBT son unidades relativas, es decir indican unarelacin y no significan una cantidad o nivel.



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NEPER (Np): unidad que expresa relaciones de voltaje ocorriente

Np = ln V /VSi Z2= Z1 => Np = ln P2/P1

1 Np = 8.68 dB

.

Niveles de potencia se mide en general en dBm. dBm indica la cantidad de potencia referente a 1 mw.dBm = 10 log P/1mw



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TELECOMUNICACIONES (3)

sobre una impedancia de 600 ohmios, correspondiendo a un

P = V2/Z => V = 775 mV

En este caso se tiene a los dBU en los que:dBU = 20 lo V/775 mV

Se puede llegar a demostrar que:



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TELECOMUNICACIONES (4)

medida absoluta que se define como:

El nivel referencial de 1 mV est dado sobre una

mpe anc a e o ms. Otra unidad absoluta para medir el nivel de potencia es eldBW, que utiliza una potencia referencial de 1 W.

Observe que: dBW = dBm - 30



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Se utilizan tambin los dBr o decibeles de referencia, cuyo

de referencia se encuentra la seal.

denomina PUNTO DE PRUEBA DE NIVEL 0 (PPN0).

valor dBm0 para todo el circuito. - ,

puede decir que en todo el circuito se tiene -10 dBm0.

dBm = dBm0 + dBr



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ORGANISMOS INTERNACIONALES DE

UIT (Unin Internacional de Telecomunicaciones)

ANSI (Instituto Americano de Estndares Nacionales) EIA (Asociacin de Industrias Electrnicas) IEEE (Instituto de In enieros Elctricos

Electrnicos) BSI Instituto Britnico de ormas ETSI (Instituto Europeo de Normas para

ECMA (Asociacin de Fabricantes



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ORGANISMOS DE ESTANDARIZACIN



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ORGANISMOS DE ESTANDARIZACIN



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ANALISIS DE LA SEAL (1)

Conceptos en el Dominio Temporal La seal electromagntica considerada como funcin del tiempo, puede ser

cont nua o screta.

Continua en la que la intensidad de la seal vara suavemente en el tiempo; es.

Discreta en la que la intensidad de la seal se mantiene constante durante undeterminado intervalo de tiem o, lue o del cual cambia a otro valor constante.

Las seales peridicas, son mas sencillas y se caracterizan por contener unpatrn que se repite a lo largo del tiempo. Una seal s(t) se dice peridica si yso o s :

s(t +T) = s(t) -


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ANALISIS DE LA SEAL 2Conceptos de Dominio de la Frecuencia

,dominio de la frecuencia que especifica las frecuencias que conforman

una seal. Se define el espectro de una seal como el conjunto de frecuencias

que la constituyen.

rango que ocupa ese espectro. La mayor parte de la energa de la sealpuede estar concentrada en una banda relativamente estrecha. Estabanda se denomina ancho de banda efectivo o simplemente ancho debanda.

.A travs del anlisis de Fourier se puede demostrar que cualquier sealest constituida por componentes sinusoidales de distintas frecuencias.



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ANALISIS DE LA SEAL 3

Una seal peridica estconstituida por componentessinusoidales de distintas


.


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ANALISIS DE LA SEAL 4

Una onda cuadrada tiene infinitas

com onentes de frecuencia ortanto un ancho de banda infinito.



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Un pulso enviado

como una seal,espectro en labanda base.

Un pulso enviado

radiofrecuencia

desplaza suespectro a laradiofrecuencia



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ANALISIS DE LA SEAL 6Desarrollo en Series de Fourier para Seales Peridicas Toda seal peridica se puede expresar como una suma de

funciones sinusoidales, denominadas serie de Fourier.

=

++=1

000 22cosn

nn tnfsenBtnfAAtg

on e o = o, o se enom na recuenc a un amen a , osmltiplos de fo armnicos. Una seal peridica con perodo To

mltiplos enteros de dicha frecuencia. Si Ao 0, la seal g(t)

tendr componente continua.



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ANALISIS DE LA SEAL 7Desarrollo en Series de Fourier para Seales Peridicas(cont.) En la serie de Fourier sus coeficientes se calculan como:

+

=

00

1

Tt

tA00 t

T

+ 00 Tt + 00 Tt

=0

00 2cost

n dttnftgTA ( ) ( )= 00

02

t

n dttnfsentgTB

El espectro de una seal peridica, tiene un conjunto decomponentes de frecuencias discretas a la frecuencia


fundamental y sus armnicos. (Ver ejemplo)


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La serie trigonomtrica de Fourier se puede expresar

( ) 0000 2)cos( ftnCCtg nn

=++=

00 AC = 22

nnn BAC +=n

nn

A

B1tan=

La serie exponencial de Fourier se puede representarcomo: 2tjn o

000

Tnn

=

00 GA =nnn GGA +=

0n

)(2 nnn jBAG = 1n1 BAG +=


nnn


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El espectro de una seal no peridica a diferencia del de,

componentes de frecuencias.

s e espec ro se pue e o ener me an e a rans orma ade Fourier. Para una seal g(t), con espectro G(), se

ene:

deGt tj

= 1

dtetG tj

= 2 ( ) )(Gtg



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DISTORSIN DE LA SEAL (1) Una seal que se transmite a travs de un canal se distorsiona debido

a diferentes imperfecciones del canal. Es la alteracin de la seal debido a la respuesta imperfecta del

sistema a ella misma.,

tiene la forma x(t) llega al destino como:t = kx t-t

Donde k y tdson constantes.-= y = e

H()x(t) kx(t-td) dtjke

=)H(



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DISTORSIN DE LA SEAL (2) Una red en la que se tiene transmisin sin distorsin debe tenerrespuesta de amplitud constante y corrimiento de fase lineal

nega vo, es ec r:

( ) ( )

o

180;H mtk d==

( ) H k= ( )

Para que no haya distorsin a la salida de un sistema lineal

,sea plana, y la respuesta de fase sea una funcin lineal de frecuencia



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DISTORSIN DE LA SEAL (3)

La distorsin se ha clasificado conforme a tipos, y cada.

clasificaciones principales son: Distorsin de amplitud:

Distorsin de fase (retardo): ( ) o180mtd

Distorsin no lineal Distorsin de am litud: Se tiene cuando las diversas

componentes de frecuencia a la salida del sistema no estn en

la ro orcin correcta. El canal de transmisin atena oamplifica en forma diferente a todas las componentes defrecuencia.



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DISTORSIN DE LA SEAL (4) Distorsin de fase o de retardo: Consiste en que las

diferentes com onentes de frecuencia sufren diferentestiempos de retardo.

Para ue no exista distorsin de fase se re uiere retardode tiempo constante para todas las componentes defrecuencia.

El odo humano es insensible a la distorsin de fase; lavista s. Distorsin no lineal: Es aquella que se produce debido a

la no linealidad de los elementos de transmisin.Una caracterstica especfica es que genera nuevascomponentes de frecuencia.



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ECUALIZACIN La distorsin lineal, es decir, la distorsin de amplitud y de fase, es

una forma tericamente remediable con el uso de redes deecualizacin.

Se muestra un ecualizador Hec() en cascada con un canal dedistorsin Hc().Canal Ecualizador

Hc()x(t) y(t)

Hec()

Puesto que la funcin de transferencia es H()= Hc()H

ec(). Para

que a sa a na sea s n stors n se requ ere por tanto que:

0HHHH ==

d

d

tjtj ke

ke


)(Hc


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VENTAJAS DE LA TRANSMISIN DIGITAL (1)Los sistemas analgicos en una red de

reemplazados con sistemas digitales.

software ha determinado que los sistemas digitales.

Ventajas: Las funciones digitales hacen posible una alta escala de

integracin. La tecnologa digital resulta en costos ms bajos, mejor

confiabilidad, menor ocupacin de espacio y consumo ms


a o e potenc a.


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VENTAJAS DE LA TRANSMISIN DIGITAL (2)Ventajas (cont.):

distancia.

Las redes digitales son ideales para comunicaciones

. Mejor adaptacin a nuevas tecnologas: criptografa,

. Permite la disponibilidad de nuevos servicios. Posibilita una alta capacidad de transmisin. Las redes di itales ofrecen flexibilidad.



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comparacin al que necesita la seal analgica.El sincronismo para recuperar la seal es ms

crtico a ma or velocidad de transmisin.

El cambiar la infraestructura de comunicacionesac ua a g a represen a una gran nvers n.

proceso debe ser paulatino.



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HOST Y TERMINALES

HOST: Computador que representa una de las principalespartes e una re e comun cac n e atos. ea za

clculos, almacena y recupera datos. Efecta tareasdenominadas Aplicaciones.

Muchas redes ermiten intercambiar informacin con

otros dispositivos locales o remotos; uno de stos es el.

Un terminal, permite a un usuario comunicarse con un

compu a or . nc uye un ec a o y una pan a apara ingresar y mostrar la informacin.



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Cdi os ara re resentar la informacin 1

EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal InterchangeCode) cdigo de 8 its desarrollado por IBM.

256 caracteres diferentes, pero no todos se emplean. El bit del extremo izquierdo (bit 0) es el primero en

transmitirse.

En su alfabeto se disponen de letras, nmeros, caracteresgrficos y algunos caracteres especiales utilizados paracontrolar impresoras y terminales, as como en ciertosprotocolos de comunicaciones.

Mayoritariamente no utiliza it de paridad. Slo algunoscdigos incluyen un noveno bit para deteccin de errores.


)


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Cdigos para representar la informacin (2) ASCII (American National Standard Code for Information

Interchange) Cdigo de 7 bits de datos, con un 8vo bit de paridad.

Desarrollado por ANSI. 128 posibles cdigos. El bit del extremo derecho es el bit 1 y el

del extremo izquierdo es el bit 8 (bit de paridad). Caracteres para control similares a los de EBCDIC. Algunos fabricantes han seleccionado su propia versin

mo ca a e . s as vers ones ex en oreemplazan el bit de paridad con un 8avo bit de datos. Se

. No todas las mquinas tienen una compatibilidad de cdigos, por

lo ue ser necesario conversiones de cdi os rotocolos.



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TABLA

ASCII


Transmisin de datos: Serial y Paralela


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Transmisin de datos: Serial y Paralela

Transmisin Serial e ransm en os s uno a con nuac n e o ro, a una

determinada frecuencia de reloj.

Para comunicaciones de larga distancia.

Es simple de realizar, siendo ms econmica y lenta en

comparacin con la transmisin paralela.1 0 0 1 0 1 0 0 1 0


Transmisin Paralela


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Transmisin Paralela

Utiliza tantas vas de comunicacin como bits se.

Para comunicaciones de corta distancia. s m s comp ca a e rea zar, por e s ncron smo.Es ms rpida y costosa que la serial.

Generalmente las comunicaciones en paralelo utilizan8 vas para enviar 8 bits de datos (byte)simultneamente.

La ma or arte de los sistemas detelecomunicaciones, por realizar comunicaciones aran distancia sern sistemas de transmisin serial.



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8 Lneas de

transmisin011

0001

0IMPRESORA


T i i A i i Si i d l I f i


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Transmisin Asincrnica y Sincrnica de la Informacin

En general la transmisin serial se sincroniza de dos formas:de manera asincrnica y sincrnica Transmisin Asincrnica

Utilizada por ejemplo en terminales no inteligentes. Cadaequipo terminal debe establecer su velocidad de datos paratransmitir o recibir informacin. La velocidad detransm s n est a a en ts por segun o ( ps)

La lnea de transmisin se encuentra en reposo, si unterm na env a un caracter se transm te un t e n c o t0) seguido por el caracter propiamente dicho, luego de los

. El caracter de acuerdo al cdigo utilizar o no el bit de


.

Transmisin Asincrnica


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La eficiencia se ve disminuida por el tiempo entre caracteres. Cada emisin de un caracter se debe sincronizar o alertar al

receptor con el bit de inicio.

Se utiliza esta tcnica para bajas velocidades de transmisin.

A: Estado de reposo (tiempo indefinido), 1 lgico. B: Bit de inicio (START), 1 bit. Es un bit 0 lgico C: Bit de paridad (opcional), 1 bit.


, , . ,



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emp o e transm s n as ncr n ca e a pa a ra


Transmisin Sincrnica


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Transmisin Sincrnica Usa unstring e ts para s ncron zar a receptor.

Los sistemas sincrnicos emplean secuencias de bits antes que cambiose vo a e para a s ncron zac n. emp o e orma o e rama:




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Para transmitir grandes bloques de datos o para tenerelevadas velocidades de transmisin.

Los datos son transmitidos en una secuencia continua, noexistiendo pausas entre caracteres, ni its de inicio yparada.

El conjunto de datos es precedido por caracteres desincronismo, los cuales permiten sincronizar e indicar eln c o e a secuenc a e a os.

Las tramas pueden estar organizadas como secuencias de

s o secuenc as e carac eres s ncr n cos.




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Entre tramas, se mantiene activo el canal con la transmisincontinua de caracteres es eciales. De no utilizarse estoscaracteres debern enviarse dos o ms caracteres de

sincronismo. En ambos casos (transmisin asincrnica y sincrnica) la

seal de reloj de transmisin y recepcin debern serexactamente iguales en frecuencia y fase.

La mayora de terminales sincrnicos son del tipo:Smartointeligentes.

La eficiencia de la transmisin sincrnica depende deltamao de loque de caracteres que est siendo enviado. Amayor longitud mayor eficiencia.


Modos de Transmisin


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En comunicaciones de datos se tienen 3 modos de transmisinSimplexHalf duplexFull duplex

mp ex La comunicacin se efecta en un solo sentido ,

llegada y salida de los aviones es un ejemplo de comunicacinsimplex. El Host est permanentemente actualizando lainformacin en los terminales.

Tx Rx


Modos de Transmisin


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La comunicacin se efectaalternadamente en los dos sentidos.Originalmente se la llam comunicacina dos hilos.

x

Rx

Rx

Tx

bancario y su correspondiente Host esuna comunicacin half duplex.

Full Duplex La comunicacin se efecta en los dos

sen os e manera s mu nea. Una comunicacin entre 2 computadores Tx/Rx Tx/Rx

comunicacin. Originalmente se la llamcomunicacin a 4 hilos; actualmente se la


pue e acer en un so o par.

Caractersticas del Canal de Transmisin


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Los diversos canales de comunicacin puedensa s acer as neces a es e ransm s n e a os eacuerdo a su capacidad, lo que a su vez depende del

caracterstica del medio. Ancho de banda del canal de comunicacin (Hz)

Es el mximo rango de frecuencias que el canal es capaz detransmitir sin distorsin. Se expresa en hertzios.v

Es el nmero de bits que se transmiten por un canal en la

unidad de tiem o ex resado en bits or se undo b s . Se lopuede expresar tambin como el inverso de la duracin de unbit.




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Velocidad de modulacin, de sealizacin o de seal (baudios) Es el nmero de momentos smbolos o estados de modulacin ue

se transmiten en la unidad de tiempo. Se expresa en baudios y se la

puede encontrar como el inverso de la duracin de un estado de laseal.

Se puede tener, para una velocidad de transmisin dada, diferentesve oc a es e mo u ac n para a m sma sea . ca a esta o e

seal corresponde a un bit, numricamente las dos velocidades sern,

velocidad de modulacin ser menor al ritmo binario.

Es la velocidad mxima a la cual los datos pueden ser transmitidossobre un camino de comunicaciones dado ba o ciertas condiciones.



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REPRESENTACIN

DE UNA SEALDIGITAL EN ELDOMINIO DEL

FRECUENCIA (1)


REPRESENTACIN DE UNA SEAL DIGITAL EN EL


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Para una seal binaria, el tiem o re ueridopara transmitir la seal depende de la

. Ejemplo:

Velocidad de transmisin:bbps Nmero de bits: 8 Tiempo requerido: 8/bsegundos

. Para un canal telefnico (AB = 3000 Hz), la cantidad


=

REPRESENTACIN DE UNA SEAL DIGITAL EN


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REPRESENTACIN DE UNA SEAL DIGITAL EN

EL DOMINIO DEL TIEMPO Y LA FRECUENCIA (3)


El Canal de Transmisin (1)


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Existen varias anomalas que afectan a una seal.Estas anomalas afectarn en al n rado la

velocidad de transmisin de los datos sobre el canal

de comunicaciones.Existen 4 conceptos que estn relacionados entre

Ritmo o velocidad de transmisin Ancho de Banda

R i Tasa de bits errados




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n a pr c ca os cana es e ransm s n ser n e an alimitada y se considerar que a mayor ancho de banda de la

, . Dado un ancho de banda se tratar de usarlo de la forma ms

,para un lmite de tasa de error.

.

En un canal sin ruido, la limitacin en la velocidad de la.

Segn Nyquist si el ritmo de la seal es 2fmentonces, una

seal con frecuencias no ma ores ue f odr trans ortaresa velocidad.Vs = 2 AB




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a m tac n es e o a e ecto e a nter erenc aintersmbolo, la cual se debe al retardo producido por la

stors n.

Si seales de ms de 2 estados son utilizadas, cada elementode seal (smbolo) puede transportar ms de un it. Ej. con 4niveles se puede representar 2 bits por smbolo. Con una sealde mltiples estados la formulacin de Nyquist llega a ser:

V = 2AB lo M

donde M es el nmero de estados de la seal.

transmisin, pero el ruido y otras alteraciones en la lnea de


.

El Canal de Transmisin 4


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El Canal de Transmisin 4

Claude Shannon determina la mxima capacidad de uncana en un am ente e ru o:

C = AB lo 1 + S/NEsta capacidad ser libre de errores de transmisin

Debe tomarse en cuenta que la capacidad puedeaumentarse con un incremento de la seal o del anchode banda, pero el incremento del ancho de banda se da

ruido en una banda ms ancha).




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Se puede alcanzar una capacidad del canal libre de errores,.

La medida de la eficiencia espectral de una transmisin

di ital est dada or la relacin V /AB la misma ue midelos ps por hertz que se transmiten. Para un nivel dado de ruido, el ritmo de transmisin no se

ncrementa aumentan o e tamao e a sea o e anc o e

banda.

linealidades del sistema y cuando se aumenta el ancho de

anda lo hace tambin el ruido. Al incrementar el ancho de banda decrecer la calidad delsistema.




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Se define el parmetro Eb/No, el cual establece unarelacin entre la energa de la seal por bit y la densidade potenc a e ru o por ertz.

Este parmetro permitir tambin relacionar la S/N con lave oc a e transm s n y e BER.

Se puede llegar a demostrar que:Eb/No = (S/R)/No = S/kTR

donde: S = potencia de la sealR = Ritmo o velocidad de transmisin

No = densidad de potencia del ruido

k = constante de Boltzmann = 1.38 x 10-23 (J/ K)T = temperatura en grados Kelvin



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El Canal de Transmisin (7)Ejercicio:

En cierto sistema de modulacin digital para obteneruna tasa de error or it i ual a 10-4, se necesita una

relacin Eb/No = 8.4 dB. Si la temperatura efectivaes de 290K la velocidad de transmisin es de2400 bps, Qu nivel de seal recibida se necesita?



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MEDIOS DE TRANSMISIN


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Se los puede clasificar en medios de transmisin guiados(fibra ptica, cable coaxial, etc) y medios no guiados (radioy rayos laser a travs del aire).

MEDIOS GUIADOS Proveen un enlace guiado confiable que conduce una seal

a otro.

Par trenzado: se emplea en instalaciones telefnicas y en LANs de

. Cable coaxial: utilizado principalmente para distribucin de televisin


MEDIOS GUIADOS


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Los medios guiados actan como un filtro que limita la mximar n mi i n l n l r r r i

respuesta de frecuencia de banda limitada.

radiarse hacia afuera del medio, lo que podra causar.

Las caractersticas de los medios de transmisin varan de unme o a o ro.

Actualmente se emplean lneas de potencia para transportar

datos. Su principal aplicacin ha sido en transmisin de datos alinterior de residencias.


MEDIOS NO GUIADOS


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Comparativamente a los medios guiados son no confiables, tienen menorancho de banda y una naturaleza de difusin.

Sus ventajas: permiten movilidad y estn libres de costos de cableado.

En un medio uiado diferentes seales son conducidas en diferentesmedios, en tanto que en un medio no guiado varias seales comparten el

mismo medio de transmisin (denominado aire).

La frecuencia de operacin y la legalidad de acceso a la banda es lo que le

diferencia de las varias alternativas de transmisin.

Existen frecuencias que no demandan licencia para su operacin.

A medida que se incrementa su frecuencia, tambin lo hace la velocidad de

los datos y su costo, en tanto que decrementa la capacidad de las seales

de radio de penetrar paredes.


PAR TRENZADO


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Consta de dos hilos de cobre aislados y enrollados entre ellosen forma helicoidal, para reducir la interferencia elctrica.

Es el medio ms popular utilizado para redes de distribucin y

acceso de usuarios finales. A nivel residencial es utilizado para acceso y distribucin de

servicio telefnico ara acceso a Internet utilizando DSL

(Digital Subscriber Line).

Estructurado para transportar servicios de voz y datos


PAR TRENZADO mayor n mero e trenzas se t ene mayor atenuac n a crossta


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mayor n mero e trenzas se t ene mayor atenuac n a crossta .

El ancho de banda depende del dimetro de los hilos, del nmeroe trenzas por ong tu , y e a stanc a, pu en o o tener var os

Gbps en cortas distancias.

ormalmente los pares son agrupados en un mismo cable eidentificados por un cdigo de colores estandarizado .

Son muy utilizados por su bajo costo.

El par trenzado original fue ampliamente utilizado por compaastelefnicas; no tena blindaje entre pares o en el conjunto de pares yse lo denomin UTP (Unshielded Twisted Pair).

Si los pares estn blindados individualmente, el cable se denominaSTP(Shielded Twisted Pair). Si todos los cables en conjunto tienen


un n a e son re er os como .

PAR TRENZADO BLINDADO (STP) STP (Shielded Twisted Pair) cable blindado con buenas condiciones para


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STP (Shielded Twisted Pair), cable blindado, con buenas condiciones paratrabajar a altas velocidades; tiene costo alto no siendo muy utilizado.

,por un blindaje. Presenta una impedancia de 150 .


PAR TRENZADO SIN BLINDAJE (UTP)


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En general las caractersticas de los cables de par trenzadodependen del nmero de trenzas, complejidad del blindaje yong u .

En la industria los diferentes tipos de cable han sido referidos en

. Las categoras pueden diferir segn el organismo de regulacin.

ANSI/EIA/TIA. . El cable UTP de cuatro pares en redes LANs lleg a ser comn

desde los aos 80s con las redes Ethernet el estndar 10Base-T.ste utiliza un conector RJ-45 y tiene una impedancia de 100.

El cable UTP tiene tpicamente una cobertura de material aislante.

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PAR TRENZADO SIN BLINDAJE (UTP)


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CATEGORAS DEL CABLE UTP Categora 1 (no definido por ANSI/TIA/EIA-568-B)


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Categora 1 (no definido por ANSI/TIA/EIA-568-B)

Ancho de banda de 1 MHz /100 m. Utilizado en sistemas analgicos de.

Categora 2 (no definido por ANSI/TIA/EIA-568-B)

. .instalaciones de redes Apple LocalTalk y ArcNet. Propietario de IBM.

Cate ora 3 reconocido en ANSI/TIA/EIA-568-B

Tiene 3 o 4 trenzas por pie y un ancho de banda de 16 MHz / 100 m. Fueel ms comn por muchos aos, entre sus aplicaciones se tiene: 4 Mbps

- -, , , ,telefona analgica y digital.

Cate ora 4 no definido or ANSI/TIA/EIA-568-B

Ancho de banda de 20 MHz. Para LANs 16 Mbps Token Ring LANs. Fuereemplazado rpidamente por el categora 5. Fue reconocido en el

,


CATEGORAS DEL CABLE UTP


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Categora 5 (incluida en ANSI/TIA/EIA-568-B) .

Utilizado en redes 100Base-TX, CDDI, ATM sobre cobre 155 Mbps ATM,1000Base-T. Especificado en ANSI/TIA/EIA-568-A.

Categora 5e (reconocido en la ANSI/TIA/EIA-568-B) Ancho de banda de 100 MHz / 100 m. Mejora de UTP categora 5.

- - - .

categora 5. Al momento es reconocido como la mnima categora enANSI/TIA/EIA-568-B.

Categora 6 (reconocido en ANSI/TIA/EIA-568-B) Ancho de banda de 250 MHz /100 m. Especificado en ANSI/TIA/EIA-

- . sa o en re es ga erne .


,


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,cate ora 5e 4 ares

1 - Revestimiento exterior2 - Par trenzado


Cable de ar trenzado UTP


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categora 6, 4 pares

-2 - Par trenzado3 - Separador de los pares, enforma de cruz

10/7/2014 ING. PABLO HIDALGO L.

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PAR TRENZADO APANTALLADO( TP) ategor a 7 (600 MHz)


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( TP) ategor a 7 (600 MHz)

1 - Forro exterior- an a a - ma a

3 - Alambre de drenaje4 - Pantalla de lmina de aluminio5 - Par trenzado slido


PAR TRENZADO APANTALLADO (SSTP)Cate ora 7e 1000 MHz


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1 - Forro exterior2 - Pantalla - malla-

aluminio4 - Par trenzado slido

5 - Alambre de drena e

Categora 8 (1200 MHz)1 - Forro exterior2 - Pantalla - malla

3 - Alambre de drenaje4 - Pantalla - lmina de

5 - Par trenzado slido10/7/2014 79

ING. PABLO HIDALGO L.

Screneed Twisted Pair (ScTP)


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Reconocido en el estndar ANSI/TIA/EIA-568-B Un hbrido entre STP UTP. Contiene 4 pares 24 AWG, impedancia caracterstica 100

ohms ScTP se lo denomina tambinfoiled twisted-pair(FTP).


CABLE COAXIAL


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Presenta mejor blindaje que el par trenzado, permitiendo mayoresalcances y ancho de banda.

Dos clases de cable coaxial han sido ampliamente utilizados: El de 50 ohmios comnmente utilizado para transmisin digital

El de 75 ohmios comnmente empleado para transmisin analgica ytelevisin por cable.

s a c as cac n es asa a en ac ores s r cos an es que

tcnicos. n os a os os opera ores e por ca e empezaron a ar

acceso a Internet sobre cable, lo cual hizo que el de 75 ohmios sea

. Su ancho de banda depende de la calidad del cable y de su


.

ESTRUCTURA DEL CABLE COAXIAL


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CABLE COAXIAL


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Fue utilizado ampliamente en sistemas telefnicos paraenlaces de lar a distancia ero actualmente han sidoremplazados por la fibra ptica.

Todava es utilizado en redes de rea metropolitana y parate ev s n por ca e.

Para transmisin digital a ms del cable de 50 se hautilizado el cable RG-62 que tiene una impedancia de 93 (usado para conectar terminales IBM 3270, los RG-6 y RG-11 con 75 y el twin-axial con una impedancia de 105.

Dos ti os de cable coaxial de 50 se han em leado enLANs basadas en Ethernet.


CABLE COAXIAL


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Tiene un ran ancho de banda as como una casitotal inmunidad al ruido y a la interferencia

. .Tericamente su ancho de banda podra permitir

capacidades por encima de los 50.000 Gbps, pero

en la prctica se limita a alrededor de 100 Gbps,por la conversin elctrico-ptica.

la actualidad.


CONSTRUCCIN BSICA


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Se utilizan dos medios con diferente ndice de refraccin:.

cubierta (N2)

ncleo (N1)

86ING. PABLO HIDALGO L.10/7/2014

n tr i n l fi r ti


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u er a aco na a c a ng

Cubierta externa (jacket)

Ncleo de vidrio core



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Cuanto ma or sea la a ertura numrica ms ra os de luz omodossern capaces de propagarse a travs de la fibra.

Rayos de luzson usados paravisualizar los

modos.

Todos los modos viajan a la misma velocidaden esta fibra

s mp e, pero a gunos e en v a ar mayores stanc as ytardarnms tiempoen llegar al otro extremo.


FIBRA PTICA (2)


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Un sistema ptico tiene 3 componentes: la fuente de luz, elmedio de transmisin una ultradel ada fibra de idrio eldetector.

Se tienen dos ti os de fibra tica: Monomodo: la fibra acta como una gua de onda y unsolo ra o de luz se ro a a. Son ms caras ue lasmultimodo pero pueden utilizarse en mayores distancias(varios Gbps en 30 Km). En velocidades menores sepuede llegar a mayores distancias sin repetidores.

Multimodo: mltiples rayos son transmitidos al interior

de la fibra. Cada rayo tiene diferente modo depropagacin.



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ncleo

Dimensiones

tpicas:

cubierta

revestimiento

ncleo (m) cubierta (m) revestimiento (m)50 125 250 / 900

62.5 125 250 / 900100 140


ENVIO DE PULSOS ELCTRICOS


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USANDO PULSOS DE LUZ -como un LED

transmitido por medio de


DISPERSIN MODAL

C d l i di idid h d


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Cada pulso ptico es dividido en muchos modos.

llegar al otro extremo de la fibra.

completa en el otro extremo de la fibra hasta que todos losmodos hayan llegado.

Para mandar el siguiente pulso ptico a travs de la fibra,debe esperarse hasta que el medio est libre de informacindel pulso precedente.

Este ensanchamiento en el tiempo es llamado dispersin

mo a su pr nc pa e ecto es m tar a ve oc a e astransmisiones de datos.


DISPERSIN MODAL

S fi i t i t l it t d


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Suficiente separacin entre pulsos permite que stos puedanser distinguidos en el otro extremo de la fibra:

Ms pulsos por unidad de tiempo (ms velocidad de datos)produce mezcla entre pulsos consecutivos e impide questos puedan ser distinguidos unos de otros:



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LAS FIBRAS DE NDICE GRADUAL


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LAS FIBRAS DE NDICE GRADUAL

Fibra multimodo de ndice escalonado:


95

NDICE ESCALONADO


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NDICE ESCALONADO

ncleo

cubierta

Dimensiones tpicas:

ncleo (m) cubierta (m) revestimiento (m)8.3 - 10 125 250 / 900


DISPERSIN EN LAS FIBRAS



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Fibra multimodo de ndice gradual:

Fibra monomodo de ndice escalonado:


250m 250m


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250m 250m

62m.

Monomodo Multimodo


TIPOS DE FIBRAS PTICASMULTIMODO

C bi t 125


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Cubierta 125 m

,

PulsoPulso

Los mltiples modos que se propagan

generan un jitter que ensancha los pulsos

MONOMODO

entrante y limita la distancia o la frecuencia

Ncleo 9 m

Al propagarse solo un modo no se

produce jitter y el pulso no se ensanchaLa dispersin se mide por el ancho

,


FIBRA PTICA 3

Es similar al cable coaxial exce to or la malla En fibras


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Es similar al cable coaxial exce to or la malla. En fibrasmultimodo el dimetro de la fibra es de alrededor 50micrones, en tanto ue en la monomodo est en el orden de 8a 10 micrones.

,presentando esta ltima mejores caractersticas de



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Velocidad de transmisin Baja Alta

Tipo de fibra Multimodo Multimodo monomodo

Distancia Corta Larga

Sensibilidad a la Menor Significativa

empera uraCosto Bajo Alto


CONECTORES DE FIBRA PTICA


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SCFC

ST - SM ST - MM MRTJ


COMPARACIN ENTRE EL CABLE DE COBRE Y LA

La fibra puede manejar mayores anchos de banda que el cobre.


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La fibra puede manejar mayores anchos de banda que el cobre. Se necesitan menos repetidores que en un enlace con cobre, 50

Km versus 5 Km aproximadamente en el cobre. Se tiene menor interferencia electromagntica que el cobre. La fibra ptica es ms delgada y liviana que el cable de cobre,

pu en o ser re ns a a a en uc os e ca e e co re.

Como desventajas de la fibra se tiene su unidireccionalidad,

para los dos sentidos de transmisin. Actualmente el costo de losinterfaces ticos es ms alto ue sus corres ondientes elctricos.

El futuro de las comunicaciones fijas de corto y largo alcance, sera travs de fibra ptica.


COMPARACIN ENTRE EL CABLE DE


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[dB/km]

10

100 trenzado

1 Cablecoaxial

Fibra ptica

0.11 kHz 1 MHz 1 GHz 1 THz 1000 THz

Frecuencia[Hz]

ATENUACIN DE LA SEAL EN LOS MEDIOS GUIADOS


ESPECTRO ELECTROMAGNTICO Rango de Energas radiantes ordenadas segn su frecuencia

o longitud de onda


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g


EL ESPECTRO ELECTROMAGNTICO Y SU USO EN

100

1K 10K

100

10 100

1000

10G

100

1000

10T


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K 0 G 0 Tz h

z hz

hz h

z

Mhz

hz h

zGhz

z

a e renza o

Cable coaxial Hiper frec.

Fibra ptica

Telefona AM FM

Analgica(250 - 3400 Hz)

(54 - 806 Mhz) Satlite(2 - 40 Ghz)

Celular(825 - 890 Mhz)

Onda cortaPCS(1850 - 1990 Mhz)

Luz Visible


Radio

ESPECTRO ELECTROMAGNTICORANGO DE FRECUENCIAS DESIGNACION USOS

30 Hz a 300 Hz ELF(Extremely Low Frequency) Submarino/Energa


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3 KHz a 30 KHz VLF(Very Low Frequency) Oido Humano

30 KHz a 300 KHz LF(Low Frequency)

300 KHz a 3 MHz MF(Medium Frequency) Radio AM

3 MHz a 30 MHz HF(High Frequency)30 MHz a 300 MHz VHF(Very High Frequency) Radio FM y TV en difusin

300 MHz a 3 GHz UHF(Ultra High Frequency) TV en difusin

3 GHz a 30 GHz SHF Super H g Frequency M croon as terrestre sat te

30 GHz a 300 GHz EHF(Extremely High Frequency) Microondas terrestre/satlite

300 GHz a 3 THz THF(Tremendously High Freq.) Infrarrojo caliente

30 THz a 300 THz

300 THz a 3 PHz LASER/Luz visible

3 PHz a 30 PHz Luz Ultravioleta

30 PHz a 300 PHz300 PHz a 3 EHz

3 EHz a 30 EHz


30 EHz a 300 EHz


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109



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propagacin dominante para frecuencias < 2 MHz.

contorno de la tierra. Bandas VLF, LF y MF.

ionsfera y la tierra. Rangos 2 30 MHz. Banda.Lnea de Vista (Line of Sight): Se propagan en

. .

10/7/2014110ING. PABLO HIDALGO L.

TRANSMISIN VA RADIO (1)

Ondas de radio terrestres son fciles de generar, pueden viajarrandes distancias enetrar fcilmente en los edificios. Son


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tambin omnidireccionales, no necesitan direccionamientoalguno.

n as an as , , as on as e ra o s guen asuperficie de la tierra, siendo su problema principal encomunicaciones de datos su e ueo ancho de banda.

En HF y VHF las ondas terrestres tienden a ser absorbidas por

la tierra. Sin embargo las ondas celestes que llegan a laonos era a m e a ura e a erra son re rac a asy devueltas a la tierra. Por mltiples reflexiones puedenalcanzar randes distancias. Es utilizada or radioaficionados

y por comunicaciones militares. Desventaja: su relativo pequeo ancho de banda y por


cons gu en e a a ve oc a e ransm s n.


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(a) En las bandas VLF, LF y MF, las ondas de radio siguen la curvatura de la tierra(b) En la banda HF las ondas rebotan en la ionsfera



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(c) Por encima de los 30 MHz las ondas se propagan siguiendo la lnea de vista


TRANSMISIN POR MICROONDAS (1)

Encima de los 100 MHz las ondas viajan en lnea recta yi n n n h z n ir i l l n m r


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relacin seal a ruido

telefnicas.

ec o e v a ar en nea rec a nea e v s a m a su

alcance, existiendo la necesidad de utilizar repetidores. Las microondas no atraviesan edificios y pueden originarse

varios trayectos para las ondas, llegando stas desfasadas, lo

que origina el efecto denominado desvanecimiento pormltiples trayectorias.


TRANSMISIN POR MICROONDAS 2


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E em los deinterferencias por

.


TRANSMISIN POR MICROONDAS (3)

Por encima de los 8 GHz presentan el problema dea sorc n e as on as por a uv a


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a sorc n e as on as por a uv a.

Son usadas ara comunicaciones telefnicas de lar adistancia, telfonos celulares, distribucin de TV,

.

Las microondas son relativamente baratas, y puedensolucionar el problema del tendido de fibra ptica enreas urbanas con estionadas o en terrenos

montaosos.


PRDIDAS DE PROPAGACIN Para ondas de radio (30 MHz a 1 GHz) y microondas (1 GHz

a 40 GHz) la principal causa de prdidas es la atenuacin, la

i d


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misma que se puede expresar como:

= 2

donde d es la distancia y es la longitud de onda expresada.

En los medios de transmisin no guiados las prdidas tienenuna epen enc a exponenc a con a s anc a nea s seexpresa en dB).

Por tanto estos sistemas inalmbricos tienen menos prdidasen relacin a sistemas guiados engrandes distancias.


PRDIDAS DE PROPAGACIN. .

transmisin de 100 mW, las prdidas a 10 m de distancia seran ~60 dB,ara 100 m ~80 dB or lo ue si la sensibilidad del rece tor est entre -

80 9 dB l li k b d 100 11 dB


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80 y -95 dBm ellink budgetestara entre 100-115 dB.

enuac n vs.Distancia paravarios medios detransmisin


ONDAS INFRAROJAS Y MILIMTRICAS

Son ampliamente usadas en comunicaciones decor a s anc a, como por e emp o con ro es remo os


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cor a s anc a, como por e emp o con ro es remo osde TV o equipos de sonido.

Son relativamente direccionales, baratas y fciles de,

objetos slidos; esto puede mirarse como una.

Han sido usadas en redes LAN, en computadores

sin conexin fsica a la red. Estas ondas slo se haniliz n in ri r


COMUNICACIONES SATELITALES (1)

El primer satlite utilizado fue la Luna. El primer satlite artificial de comunicaciones fue


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El primer satlite artificial de comunicaciones fuelanzado en 1962.

Un satlite contiene varios transponders.

porcin del espectro, amplifica la seal de entrada yinterferencias.

E az sate ta pue e ser anc o o estrec o.



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COMUNICACIONES SATELITALES (3)


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Regiones para la ubicacin de satlites: tipo, latencia y nmero de


satlites para abarcar toda la tierra

SATLITES GEOESTACIONARIOS (1)


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SATLITES GEOESTACIONARIOS (2)El uso del espectro se ve favorecido por la asignacin

de bandas de frecuencia para transmisin y recepcin. Un satlite tpico tiene alrededor de 40 transponders


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Un satlite tpico tiene alrededor de 40 transponders.Cada uno con un ancho de banda de 80 MHz.

Un transponder de 50 Mbps puede ser usado paracodificar un sim le flu o de datos de 50 Mb s o ungrupo de 800 canales digitales de voz de 64 Kbps, u

otras combinaciones.Dos satlites usando la misma banda de frecuencias

odrn interferirse si estn mu cerca ara evitar esto

los estndares establecen una separacin mnima.


BANDAS DE FRECUENCIA SATELITALES Dos transponders pueden usar las mismas frecuencias pero diferentes

polarizaciones. n c a men e se u z para s r u r a ocupac n e recuenc a e


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transponder; luego se utiliz TDM y algunas variantes del mismo.

Banda Downlink Uplink Ancho deBanda Problemas

L 1.5 GHz 1.6 GHz 15 MHz Bajo Ancho de banda, muyatestada

S 1.9 GHz 2.2 GHz 70 MHz Ba o Ancho de banda, muatestada

C 4.0 GHz 6.0 GHz 500 MHz Interferencia terrestre

Ku 11 GHz 14 GHz 500 MHz Lluvia

Ka 20 GHz 30 GHz 3500 MHz Lluvia, costo de equipamiento


ENLACES SATELITALES PUNTO A


126/127


ENL

A

E


127/127

ES

S

T

E

IT

AL

10/7/2014 ING. PABLO HIDALGO L. 127S

Com Dig Sept 2014 Parte1

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