14-7-2014

Telecommunications systems

Application of telecommunications

Ana Ivonne Toral Morales9° A

ContenidoIntroducción.......................................................................................................................................3

Conclusión..........................................................................................................................................3

Sistemas de telecomunicaciones........................................................................................................3

Telecomunicaciones.......................................................................................................................3

Funcionamiento.............................................................................................................................3

Elementos de un sistema de telecomunicaciones..........................................................................3

Fibras ópticas.....................................................................................................................................5

Tipos de fibras................................................................................................................................5

Monomodo................................................................................................................................5

Multimodo.................................................................................................................................6

Fibras multimodo de índice escalonado.....................................................................................6

Dispersión Modal.......................................................................................................................6

Dispersión Cromática.................................................................................................................7

Fibras de índice gradual.............................................................................................................7

Sistema óptico................................................................................................................................7

Velocidad de transmisión del sistema (B)...................................................................................8

Distancia de transmisión (L).......................................................................................................8

Producto BL................................................................................................................................8

Receptores ópticos.............................................................................................................................9

Transmisores ópticos.......................................................................................................................10

Conectores.......................................................................................................................................11

Técnicas de empalme e instalación..................................................................................................11

Empalmes mecánicos (elastoméricos).........................................................................................12

Empalme por fusión.....................................................................................................................12

Sistemas de telecomunicación por microondas...............................................................................13

Radiofrecuencia...............................................................................................................................13

Satelital............................................................................................................................................16

Telefonía celular...............................................................................................................................18

GSM (2G)......................................................................................................................................19

UMTS (3G)....................................................................................................................................20

Telefonía convencional....................................................................................................................21

Tipos de conexiones telefónicas analógicas.................................................................................21

FXS............................................................................................................................................21

FXO...........................................................................................................................................22

Sistemas digitales.........................................................................................................................22

RDSI..........................................................................................................................................22

E1/T1........................................................................................................................................22

Procedimiento para diseñar un sistema de telecomunicaciones empleando software...................23

Referencias.......................................................................................................................................23

IntroducciónLos sistemas de telecomunicaciones forman parte primordial de nuestra vida diaria, desde los que solo se enfocan en mirar el televisor, los que se la pasan en sus smartphones o aquellos expertos en la materia.

Las telecomunicaciones permiten mantenernos en contacto con el mundo exterior, por asi decirlo y por ello consta de diversos elementos básicos parecidos a la comunicación entre dos personas, pues hay un emisor, un receptor, un medio, un lenguaje y lo principal un mensaje que queremos transmitir, pero en este caso se transmite en masa y por ello es que se crean sistemas de telecomunicaciones.

Además de conocer las formas en que se transmite el mensaje a diversas partes, podemos asumir que es muy importante conocer cómo funcionan y cuantas posibilidades tenemos para transmitir información. Puede ser desde radiofrecuencia, por medio de telefonía convencional, telefonía móvil que tiene mucho que ver también con la comunicación satelital, o por medios ópticos para asegurar la transmisión segura y efectiva de los datos.

Para planear como realizar un sistema correctamente existen herramientas tecnológicas tales como software especializado para poder realzar proyectos o simulaciones de como realizar un sistema de telecomunicación.

Sistemas de telecomunicacionesTelecomunicacionesEl termino telecomunicaciones se refiere generalmente a todo tipo de comunicación alarga distancia a través de ondas portadoras comunes como el televisor, la radio y el teléfono.

Entre las comunicaciones tenemos un subconjunto que son las comunicaciones de datos, estas constituyen la colección, intercambio y procesamiento electrónicos de datos o información que incluye texto, imágenes, voz entre otras.

Un sistema de telecomunicación es una colección de hardware y software compatible dispuesto para comunicar información de un lugar a otro. Estos sistemas pueden transmitir textos, gráficos, voz, documentos o información de video en movimiento completo. (s.f.)

FuncionamientoElementos de un sistema de telecomunicacionesEs el conjunto de elementos que hacen posible la transferencia de información entre dos puntos distantes determinados. Está formado por:

Sistema de Transmisión. (transporte)o Medios de transmisión y métodos necesarios para adaptar la señal eléctrica al

medio de comunicación. Sistema de Conmutación. (encaminamiento)

o Reducción del número de enlaces y el mejor aprovechamiento de los recursos existentes (s.f.)

Los elementos que integran un sistema de comunicación son:

Emisor Receptor Lenguaje o protocolos de transmisión Mensaje Canal o Medio

El Emisor: Es el sujeto que envía el mensaje. Es el que prepara la información para que pueda ser enviada por el canal, tanto en calidad (adecuación a la naturaleza del canal) como en cantidad (amplificando la señal) La transmisión puede realizarse:

a) En banda base, o sea, en la banda de frecuencia propia de la señal, el ejemplo más claro es el habla.

b) Modulando, es decir, traspasando la información de su frecuencia propia a otra de rango distinto, esto nos va a permitir adecuar la señal a la naturaleza del canal y además nos posibilita el multiplexar el canal, con lo cual varios usuarios podrán usarlo a la vez.

El Receptor: Es la entidad a la cual el mensaje está destinado, puede ser una persona, grupo de personas, un dispositivo artificial, etc. El receptor en una infraestructura de telecomunicaciones puede ser un satélite, una antena terrestre o, en una instalación de fibra, un fotodiodo que

detecta la llegada de la luz. Para una red de datos, el receptor puede ser una tarjeta de red alambrada o inalámbrica

Lenguaje o protocolos de transmisión: Son el conjunto de códigos, símbolos y reglas que gobiernan la transmisión de la información. Por ejemplo, en la transmisión oral entre personas se puede usar el español, el inglés. Los protocolos de comunicación en las telecomunicaciones y en las redes de datos permiten y regulan el envío de la información entre dos entidades, definiendo su velocidad, codificación, tamaño, tipo de emisor, receptor, medio. Los protocolos de comunicación en las telecomunicaciones y las redes de datos cumplen la misma función que el lenguaje humano en el modelo de comunicación entre las personas

El mensaje: Es la información que tratamos de transmitir, puede ser analógica o digital. Lo importante es que llegue íntegro y con fidelidad.

El Medio: Es el elemento a través del cual se envía la información del emisor al receptor. El medio de transmisión puede ser el aire entre estaciones terrestres, el vacío en satélites geoestacionarios, la fibra óptica, el cobre en medios metálicos. También se debe considerar como medio a los pulsos o radiación electromagnética, ya que sobre ella se codifica la información que se envía y viaja en el aire o en el vacío. En las redes de datos existen dispositivos intermedios entre el emisor original y el receptor final de la información. Algunos de estos dispositivos son:

Los switches Los routers Los módems Los transceivers Los bridges Los firewalls Los repeaters Los gateways

Desgraciadamente el medio tiene obstáculos que impiden o merman la comunicación y en este curso se convendrá en que tales obstáculos son:

La interferencia: Todos aquellos fenómenos externos al medio que provocan merma en la comunicación.

Ruido: Todos aquellos fenómenos inherentes al medio mismo que merman la comunicación.

Algunas características importantes del medio y de la señal son:

a) Velocidad de transmisión: Se mide en bits o baudios por segundo y el emisor y el receptor deben estar usando la misma velocidad para sincronizarse y entenderse.

b) Ancho de banda: Es el rango de frecuencias en la que opera la señal. Por ejemplo si se observa la carátula del aparato de radio de su auto se dará cuenta que las estaciones trabajan en rangos predeterminados de frecuencias, por decir, de los 1600 a los 1650 Kilohertz, esto es, su ancho de banda es de 50 Kilohertz. El ancho de banda se obtiene al restar de la frecuencia mayor de transmisión la frecuencia menor.

c) Potencia de la señal: Se mide típicamente en la unidad conocida como “decibelios” dB. Para darse una idea, una señal de 30 decibelios permite a una persona dormir razonablemente, mientras que una señal de 140 es insoportable. (Lara, s.f.)

Fibras ópticasLa fibra óptica consiste de un núcleo y un revestimiento. El núcleo es la sección central de la fibra a través de la cual viaja el haz de luz. El revestimiento es la capa que rodea al núcleo y cuya función es la de atrapar la luz dentro de la fibra. El material del que está compuesto la fibra puede ser vidrio o plástico. El vidrio es mejor material, sin embargo las fibras de plástico son más baratas.

La fibra óptica presenta una gran capacidad de transmisión de información, ya que la señal se atenúa mucho menos que en cables de cobre. Además no presenta el problema del ruido eléctrico o cortos circuitos, característica muy útil en ambientes de alto riesgo ó explosividad lo cual la hace extremadamente útil en sensores. (Rojas, 2001)

Tipos de fibrasLas fibras ópticas son de dos tipos, monomodo y multimodo dependiendo de la forma de propagación que presenten.

MonomodoLas fibras de tipo monomodo tienen un solo modo de propagación que permite que la luz viaje a todo lo largo del núcleo, evitando la dispersión modal.

Fig

MultimodoLas fibras de todo tipo multimodo pueden ser fibras de índice escalonado y fibras de índice gradual. A continuación explicaremos cada una.

Fibras multimodo de índice escalonadoEl núcleo de estas fibras está constituida de un índice de refracción constante, rodeado por un revestimiento. El índice de revestimiento siempre es menor que el del núcleo con el que hace frontera; en este caso si ocurre dispersión modal donde A es el radio del núcleo.

Las fibras ópticas son filamentos generalmente en forma cilíndrica, que consisten en un núcleo de vidrio y un revestimiento de vidrio o plástico (Rojas, 2001, pág. 99)

Dispersión ModalLa dispersión modal en una fibra óptica es una característica despreciable, la cual, está en función del diámetro del núcleo, frecuencia y la longitud de la fibra óptica. La dispersión modal es una característica despreciable en las fibras ópticas.

Dispersión CromáticaLa principal limitación a la capacidad de transmisión de información de una fibra monomodo es la dispersión cromática. En otras palabras quiere decir que es el retardo en tiempo que experimenta el haz de luz a través de la fibra óptica monomodo. Las componentes monocromáticas de un pulso luminoso viajan a distinta velocidad por la fibra por lo que el pulso llega distorsionado. Este efecto se minimiza el en vidrio de sílice para la longitudes de onda de 1310 nm.

Modificando la composición química del vidrio, puede conseguirse que las longitudes de ondas de mínima dispersión y de mínima atenuación coincidan en 1550 nm

Fibras de índice gradualEn esta fibra el índice de refracción del núcleo va decreciendo gradualmente en función del radio, hasta llegar al revestimiento. Debido a que el índice de refracción del núcleo decrece, los rayos de la luz se van flexionando gradualmente regresando al centro del núcleo como se observa en la figura.

Fig

Núcleo (core)

Es la sección a través de la cual viaja el haz de luz.

Revestimiento (cladding)

Es la capa que rodea al núcleo. Su función principal es reflejar la luz hacia el centro de la fibra atrapándola en el núcleo.

Tanto el núcleo (core) como el revestimiento (cladding) están conformados ambos de vidrio o plástico. Con la combinación de estos materiales se forman tres tipos de Fibra Optica:

a) Núcleo de plástico con revestimiento de plásticob) Núcleo de vidrio con revestimiento de plásticoc) Núcleo de vidrio con revestimiento de vidrio

Sistema ópticoLos elementos más importantes en un sistema de censado por fibra óptica son el transmisor, el dispositivo sensor, el medio de transmisión y el receptor (Rojas, 2001, pág. 21)

En un sistema de fibras ópticas se unen tres partes para llevar a cabo esta tarea de comunicación: una fuente de luz (transmisor), una fibra óptica y un detector de luz (receptor). La fuente de luz

puede ser de un diodo semiconductor láser o de un diodo emisor de luz (LED) . Las fibras ópticas pueden ser de un tamaño corto como 1m. o uno largo como de 10 km. El detector de luz puede ser un fotodiodo PIN1 o un APD2. (Rojas, 2001, pág. 44)

Los sistemas ópticos pueden variar ampliamente de una aplicación a otra, sin embargo, la estructura general no cambia:

1) El transmisor modula al emisor óptico2) La fibra es el medio de transmisión de la luz, puede ser el elemento sensor o sólo transmisor

de información. Además en la fibra misma pueden existir:a) Empalmes (mecánicos o de fusión)b) Conectoresc) Acopladores

3) El detector óptico recibe la señal óptica que trae la información censada y el receptor la reconstruye eléctricamente.

4) La señal se procesa y se analiza.

La señal que se desea transmitir se modula en el transmisor eléctrico, que a su vez modula por intensidad al diodo emisor.

La señal modulada se introduce a una fibra que está dentro de un cable que puede contener una o varias fibras. El cable sirve de protección y puede tener conectores y empalmes, dependiendo si el sistema enlaza puntos separados a una distancia mayor que el cable más grande

Si la luz se necesita dividir para llegar a varios puntos de prueba es necesario usar un acoplador óptico.

Al final del proceso la señal óptica modulada se convierte a señal eléctrica por medio de un foto detector y se demodula para obtener la señal con la información. (Rojas, 2001, pág. 23)

Velocidad de transmisión del sistema (B)Se expresa en Hz o bits/seg dependiendo si la transmisión es análoga o digital respectivamente. Los sistemas de comunicación ópticas son portadoras de 100Thz. Incremento de la capacidad de información. En el factor 10.000. 1% del ancho de banda: 1Thz.

Distancia de transmisión (L)Es La distancia que mide la fibra. La Distancia de transmisión se refiere a la distancia máxima de la conexión. En caso de sensores se habla de distancias desde centímetros hasta kilómetros. La velocidad de transmisión se relaciona con la cantidad de información que queremos manejar en un cierto tiempo.

Producto BLLos emisores y receptores deben ser lo suficientemente rápidos para responder a los requerimientos de información. (Rojas, 2001, pág. 25)

1 Positivo Intrínseco Negativo2 Fotodiodo de Avalancha

Receptores ópticos El receptor debe extraer la señal óptica de las variaciones de ruido y reconstruir la información correctamente. En el caso de los sensores, la recepción es particularmente crítica pues el objetivo del receptor no solo es eliminar el ruido indeseado, sino preservar las débiles variaciones que trae la información del censado. Muchas veces el ruido se confunde con esas variaciones. (Rojas, 2001, pág. 33)

Los principales criterios que intervienen en el diseño del receptor están:

a) Sensibilidad ópticab) Simplicidad del circuitoc) Confiabilidad y estabilidad

La sensitividad del receptor para un dado BER o SNR junto con la potencia del transmisor determina el rango de operación y las pérdidas en las que pueden incurrir los componentes que integran el sistema.

Diagrama de cuadros de un receptor de fibras ópticas

Fotodetectores

El detector es un componente ideal en un sistema de fibras ópticas, su función es convertir la señal óptica recibida en una señal eléctrica, la cual se amplifica antes de ser procesada. (Rojas, 2001, pág. 78)

Fotodiodo PIN

El fotodiodo PIN se utiliza para permitir la operación en longitudes de onda grandes donde la luz penetra más profundamente en el material semiconductor.

Tiene las siguientes características:

• Si se incrementa el ancho de la región activa se incrementa la eficiencia.

• El ancho de la región de agotamiento incrementa el tiempo de tránsito de los fotones.

Fotodiodo APD

El fotodiodo APD se polariza fuertemente, siendo el campo eléctrico de la unión lo suficientemente grande para acelerar los fotones de carga y adquirir suficiente energía para más

aceleración de lo que él lograría por un proceso de ionización. El fotodiodo APD puede tener una estructura y geometría que maximice la absorción de fotones (Rojas, 2001, pág. 79)

Las principales características de los detectores

Opciones Fotodiodo PIN, Fotodiodo APDMateriales Silicio, Germanio, InGaAsParámetros Diámetro efectivo de detección

Ancho de banda de detección (velocidad de respuesta)SensibilidadLongitud de onda máxima de detecciónAncho de banda de la luz que incideVoltaje de operaciónPotencia consumidaFactor de foto multiplicación y ruidoCorriente de oscuridadControl de retroalimentaciónCosto, disponibilidad y capacidad del mejoramiento

Circuito receptor Preamplificador y amplificador principalFiltrado del ruido, Limitaciones del ruidoFidelidad del sistema (BER, SNR, etc.)Sensitividad del receptorPotencia consumidaTransimpedancia, Alta impedancia

(Rojas, 2001, pág. 31)

Transmisores ópticosLos transmisores presentan varias opciones, materiales y características que se presentan en la tabla

Opciones Led de emisión superficial (SLED)LED de emisión lateral (ELED)Diodo láser (ILD)

Materiales GaAIAsInGaAsP

Parámetros Longitud de onda máxima (850, 1300, 1500 nm)Ancho de banda espectralPotencia de salidaAcoplamiento de luz en la fibraDireccionabilidadVelocidad de respuesta (tiempo de subida y de bajada)Estabilidad (control de retroalimentación)Vida útilCostoDisponibilidad en el mercadoCapacidad de mejora

Circuito transmisor Propiedades térmicasCaracterísticas eléctricas del circuito excitadorCiclo de trabajoPotencia consumida

Técnica de modulación (digital o análoga)CodificaciónInterface eléctrica (RS, TTL, ECL)Propiedades mecánicas

(Rojas, 2001, pág. 26)

La siguiente figura muestra el diagrama a cuadros de un transmisor de fibras ópticas.

Conectores Cuando se requiere unir dos fibras ópticas en forma rápida y temporal se utilizan los conectores. Estos en base a sus principios de diseño se pueden dividir en dos tipos:

acercamiento mecánico de precisión en los extremos. De acercamiento óptico de las fibras a unir.

En el primer caso, se utilizan estructuras que requieren de precisión lateral, azimutal y longitudinal para lograr el alineamiento de la fibra.

En el segundo caso se utilizan lentes para ayudar en el alineamiento de las dos fibras a unir, logrando mejores tolerancias angulares.

Los conectores más utilizados son los de acercamiento mecánico y en este tipo se encuentran muchas variedades que combinan costos, pérdidas ópticas, durabilidad. (Rojas, 2001, pág. 94)

Técnicas de empalme e instalaciónLa interconexión y el acoplamiento de las fibras ópticas con diferentes dispositivos tales como fuentes de luz y detectores, requieren de especial cuidado, ya que en una instalación se desea reducir al mínimo las pérdidas causadas por uniones de fibras ópticas necesarias en el sistema.

Las uniones en las fibras ópticas pueden ser fijas o temporales. En la primera unión se lleva a cabo por un empalme permanente, y en la segunda se utilizan conectores que pueden ser removibles. (Rojas, 2001, pág. 85)

En el mundo de los conectores de cobre, el empalme puede ser una simple pareja de alambre unidos y soldados, pero los empalmes de la fibra óptica son una tarea mucho más complicada.

Capacitación especial, práctica y equipo, junto con paciencia y una buena coordinación son necesarios para hacer empalmes aceptables. Los dos métodos básicos para los empalmes son: Mecánicos y Fusión.

Empalmes mecánicos (elastoméricos)Cuando se tienen enlaces de corta distancia donde se pueden tolerar pérdidas considerables. Se utilizan empalmes mecánicos en los cuales las fibras ópticas son unidas por medios mecánicos como ranuras en forma de varillas (Se puede agregar una sustancia epóxica para adherir las fibras y además actuar como acoplador óptico). (Rojas, 2001, pág. 88)

Características de este tipo de empalme:

• Las fibras se manejan con herramienta manual.• Ambas fibras se unen con una guía de empalme.• El epóxico no es dañino.• Kit manual.• No muy caro.• Trabaja con fibras multimodo.• -.2 dB de pérdidas.

Empalme por fusiónEl empalme por fusión es el método más utilizado y consiste en aplicar calor en una zona específica entre las fibras a unir, suavizándolas y fusionándolas.

Las fibras ópticas deben prepararse en los extremos para que estén planas y perpendiculares al eje limpiando la fibra de grasa y polvo. (Rojas, 2001, pág. 90)

En la siguiente figura se muestran los pasos para construir este tipo de empalme:

Sistemas de microondasEl medio de comunicación conocido como microondas terrestres se compone de todas aquellas bandas de frecuencia en el rango de 1 GHz en adelante. El término "microondas" 56 viene porque la longitud de onda de esta banda es muy pequeña (milimétricas o micrométricas), resultado de dividir la velocidad de la luz entre la frecuencia en Hertz. Pero por costumbre el término se asocia a la tecnología conocida como microondas terrestres, que utilizan un par de radios y antenas de microondas. (Quinga, 2012, pág. 55)

Es una forma de transmisión por radio que usa frecuencias ultra-altas. Fue desarrollado por Harold T. Friss y asociados en AT&T Bell Telephone Laboratories, en el período precedente a la WWII, derivado de experimentos con radares. La primera demostración pública fue en 1945. Los primeros sistemas soportaban 2400 conversaciones telefónicas sobre 5 canales, fueron usados con fines militares en Europa y el pacífico.

Los sistemas de microondas son sistemas punto a punto y operan en el rango de frecuencia de los GHz. La longitud de onda está en el rango de los milímetros, de ahí su nombre. Con frecuencias tan altas, las señales son susceptibles a atenuación, entonces deben ser amplificadas o repetidas, y por tanto necesitan rayos bien enfocados y tecnología con línea de visión. Son susceptibles al fenómeno de atenuación multicamino, por lo que necesita una zona libre en forma de una Elipse de Fresnel.

Cuando la ruta de las microondas atraviesa por un terreno adecuado para su transmisión sin montañas, edificios o cualquier tipo de obstáculo, los factores que pueden afectar la señal son de tipo ambiental tales como la calidad del aire y la curvatura de la tierra. Las frecuencias altas sufren más atenuación que las frecuencias bajas. (Restrep Richard, págs. 5,7)

Las microondas, especialmente las digitales, ofrecen un excelente error de rendimiento asumiendo un propio diseño y despliegue del sistema, las obstrucciones físicas deben ser evitadas a toda costa, ya que las más pequeñas obstrucciones tienen un gran impacto negativo en la fuerza de la señal de error debido al fenómeno de las zonas de Fresnel. La radio microonda es también particularmente susceptible a las interferencias del ambiente, tales como, neblina, humo y precipitaciones. La atenuación por lluvia es un factor de error en frecuencias sobre los 8 GHz y puede ser especialmente serio en frecuencias sobre los 11 GHz. (Restrep Richard, pág. 9)

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 2-8GHz, puede transmitir a distancias de 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 más kilómetros.

Básicamente un enlace vía microondas consiste en tres componentes fundamentales: El Transmisor, El receptor y El Canal Aéreo. El Transmisor es el responsable de modular una señal digital a la frecuencia utilizada para transmitir, El Canal Aéreo representa un camino abierto entre el transmisor y el receptor, y como es de esperarse el receptor es el encargado de capturar la señal transmitida y llevarla de nuevo a señal digital.

Lista de frecuencias utilizadas por los sistemas de microonda

Banda deFrecuencia

Nombre Modulación Razón deDatos

AplicacionesPrincipales

30-300 kHz LF (low frequency)

ASK, FSK, MSK 0,1-100 bps Navegación

300-3000 kHz MF (médiumfrequency)

ASK, FSK, MSK 10-1000 bps Radio AMComercial

3-30 MHz HF (highfrequency)

ASK, FSK, MSK 10-3000 bps Radio de ondaCorta

30-300 MHz VHF (very highfrecuency)

FSK, PSK Hasta 100 kbps Televisión VHF,Radio FM

300-3000 MHz UHF (ultra highfrequency)

PSK Hasta 10 Mbps Televisión UHF,Microondasterrestres

3-30 GHz SHF (super highfrequency)

PSK Hasta 100 Mbps Microondasterrestres y porSatélite

30-300 GHz EHF (extremelyhigh frequency)

PSK Hasta 750 Mbps Enlaces cercanospunto a puntoexperimentales

Radiofrecuencia La radio es un medio de comunicación que se basa en el envío de señales de audio a través de ondas de radio.

Es difícil atribuir la invención de la radio a una única persona. En diferentes países se reconoce la paternidad en clave local: Aleksandro Stepánovich Popov hizo sus primeras demostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nicola Tesla en San Luis (Missouri), Estados Unidos y Guillermo Marconi en el Reino Unido.

En 1895, en Italia, un joven de apenas 20 años, Guglielmo Marconi, recibía a través del diario la noticia de los efectos de las ondas electromagnéticas engendradas por un oscilador eléctrico inventado por Hertz. En 1896, Marconi obtuvo la primera patente del mundo sobre la radio, la patente británica 12039.

La primera transmisión radiofónica del mundo se realizó en la Nochebuena de 1906, pero no fue hasta 1920 cuando comienzan las primeras transmisiones radiofónicas para entretenimiento con una programación regular, ya que hasta entonces habían sido experimentales o sin la requerida continuidad. (Tecnología 4° .1, pág. 15)

La radio es la tecnología que posibilita la transmisión de señales mediante la conversión de la voz en ondas electromagnéticas. Estas ondas no requieren un medio físico de transporte, por lo que pueden propagarse tanto a través del aire como del vacío.

En un estudio de radio se convierte el sonido del a voz en señal eléctrica con un micrófono, esta señal se convierte en ondas electromagnéticas y se emite a través de una antena. Las ondas viajan hasta llegar a la antena del receptor donde ocurre el proceso inverso. (Tecnología 4° .1, pág. 8)

De sonido a onda electromagnética

A la señal que recoge las oscilaciones del sonido a emitir se le denomina señal moduladora, se trata de una onda como la primera imagen. Muchos sonidos tienen una frecuencia del orden de los 100 Hz o menores, si quisiéramos transmitir y recibir esta señal directamente necesitaríamos antenas de varios km de longitud. Para evitar esto, se convierte la señal original en otra con mucha mayor frecuencia. El receptor eliminara esta transformación quedando la onda electromagnética original.

En la emisora de radio se genera una señal portadora, es decir, una onda electromagnética de frecuencia más alta. Esta señal se genera mediante unos circuitos eléctricos formados por bobinas y condensadores llamados osciladores.

Las dos ondas, portadora y moduladora se modulan, es decir, se mezclan en la emisora. Existen dos formas de llevar a cabo esta modulación.

Modulación en amplitud o a amplitud modulada (AM). La onda portadora se hace más fuerte o débil en función de la onda moduladora, es decir, su amplitud varia aunque la frecuencia se mantiene constante.

Modulación en frecuencia o frecuencia modulada (FM). La onda portadora oscila con mayor o menor velocidad, es decir, se repite más o menos veces por segundo, en función de la onda moduladora. (Tecnología 4° .1, pág. 16)

La onda portadora no contiene in formación, pero actúa como medio para “empaquetar” la información de la moduladora, que es la que se quiere enviar. Como superposición de las ondas portadora y moduladora se obtiene una señal denominada onda modulada. Esta onda contiene la información y presenta frecuencias adecuadas para que pueda ser transmitida y recibida. Cuando la señal modulada llega al receptor, es preciso realizar el proceso inverso, es decir, separa la portadora de la moduladora para extraer la información. Este proceso se denomina demodulación.(tecnocomunic01.pdf, 4° ESO, pág. 11)

En la imagen se ve la onda moduladora original, en medio dicha onda modulada en amplitud (la amplitud varia y la frecuencia es constante), y debajo modulada en frecuencia (la amplitud es constante y la frecuencia varía). (Tecnología 4° .1, pág. 16)

SatelitalLos satélites artificiales están situados en la órbita alrededor de la tierra. Un satélite actúa como repetidor situado en el espacio: recibe las señales enviadas desde la estación terrestre y la reemite de vuelta a los receptores terrestres.

Las antenas utilizadas preferentemente en las comunicaciones vía satélites son las antenas parabólicas. La forma de la parábola hace que se concentre la señal de las ondas provenientes del satélite en un elemento receptor. (Tecnología 4° .1, pág. 8)

Sistemas de localización por satélite. GPS. Un sistema de localización por satélite sirve para localizar o posicionar con la mayor exactitud posible un receptor determinado. Para realizar esa operación de localización y determinación de un punto en la Tierra, se requiere que al menos cuatro satélites emitan su señal de posición en el espacio.

Cada satélite transmite su posición y la hora exacta a un receptor terrestre de forma periódica, miles de veces por segundo. Incluso estando el receptor en movimiento, el sistema de satélites seguirá ofreciendo datos de su posición, que combinados permiten conocer la velocidad de movimiento del receptor. Conociendo el tiempo que tarda en llegar la señal, se puede conocer la distancia del usuario a cada uno de los satélites y, con estos datos, por triangulación, deducir la posición del punto referido. (tecnocomunic01.pdf, 4° ESO, pág. 18)

En 2007 había operativos dos sistemas:

GPS (Global Positioning System), controlado por Estados Unidos. Es el más conocido y utilizado en la actualidad, y es el que ha prestado el nombre genérico al resto de los sistemas. Está formado por 24 satélites que orbitan a 20.000 Km. de altura.

GLONASS, desarrollado por Rusia que, como el americano, tiene origen militar. Otro sistema independiente de los anteriores y de tecnología europea es el sistema

Galileo (fecha aproximada de entrada en vigor: 2012).• Programa Europeo para radionavegación por satélite.• 30 satélites (27 Operativos y 3 de reserva).• MEO (24.000 Kms)• Órbita inclinada circular (55º resp Ecuador)• Galileo Industries (Consorcio Internacional)

Galileo Servicios y Sistemas (Participación Española)

Hispasat 14,28 % del capital en GSS (Guerra, 2005, pág. 68)

El sistema GPS tiene multitud de aplicaciones, aparte de la de atender llamadas telefónicas:

Localización de móviles, lo cual es muy útil en caso de accidentes, pérdida de personas en la montaña o en el mar, etc.

Cartografiar y topografiar la superficie terrestre para actualizar mapas de gran precisión. Asistencia a la navegación, tanto aérea como marítima, ofreciendo en todo momento el

sistema la posición del receptor a bordo, pudiéndose así seguirse el trayecto. También se usa, combinado con la cartografía digital, en los trayectos terrestres de vehículos. Y otras muchas más aplicaciones de apoyo y ayuda en diversas situaciones

(tecnocomunic01.pdf, 4° ESO, pág. 19)

Telefonía celularEl terminal de telefonía móvil funciona básicamente como un aparato emisor y receptor de radio que trabaja con dos frecuencias distintas, una para emitir y otra para recibir información.

Dicha información no es solamente la voz humana, sino mensajes de texto o cualquier tipo de comunicación que se pueda transformar en una onda electromagnética. Una red de estaciones de ondas de radio recoge o reenvía la información dentro de una determinada área, es decir, le proporciona cobertura. En áreas contiguas, funcionan otras estaciones que trabajan con distintas frecuencias. A su vez, estas estaciones reciben o envían información a una central.

Las estaciones y las centrales pueden ser terrestres o estar situadas en satélites artificiales, en función de lo cual hablaremos de telefonía móvil terrestre o telefonía móvil por satélite. (Tecnología 4° .1, pág. 20)

GSM (2G)GSM o Global System for Mobile communications proveniente en un principio de Groupe Special Mobile es el estándar más popular y extendido para teléfonos móviles en todo el mundo. Se comenzó a trabajar en él en la década de los 80 no siendo hasta 1991 cuando la primera red GSM fue lanzada, concretamente en Finlandia. Precisamente su difusion hace que el roaming3 internacional sea muy común entre los operadores de móviles, permitiendo a los usuarios suscritos a sus servicios emplear sus teléfonos en muchas partes del mundo. Los operadores móviles también se han visto favorecidos por esta implantación tan grande ya que les ha permitido elegir su equipamiento entre multitud de fabricantes de todo el mundo que emplean GSM en sus dispositivos.

GSM en una red celular para dispositivos móviles lo que implica que los terminales se conectarán a ella buscando estaciones base (también conocidas como células o BTS4 en sus inmediaciones. GSM funciona principalmente en cuatro rangos de frecuencias: las bandas de frecuencia de 900 MHz y 1800 MHz son las más comunes, mientras que en algunos países americanos (como Estados Unidos o Canadá) se emplean las bandas de 850 MHz y 1900 MHz debido a que las anteriores se encontraban ya en uso para otras aplicaciones. (Telefonia.pdf, pág. 6)

3 Roaming o itinerancia, es un concepto relacionado con la capacidad de un dispositivopara moverse de una zona de cobertura a otra.4 BTS, en inglés Base Telephony Station

El estándar GSM fue pionero al incluir una alternativa barata a las llamadas de voz a través de la red de telefonía. Esta alternativa es el mensaje de texto, Short Messaging Service o SMS, soportado hoy día por prácticamente la totalidad de estándares para móvil.

En la especificación de 1997 el estándar añadió capacidad para transportar paquetes de datos a través del servicio General Packet Radio Service” o GPRS, incluyendo entre otras cosas mensajes multimedia, Multimedia Messaging Service o MMS o aplicaciones de Internet a través del Wireless Application Protocol o WAP. GPRS es comúnmente conocido como 2,5G, debido a que es una especificación que se encuentra entre la segunda y la tercera generación de telefonía móvil. En la especificación de 1999 se introdujo una mejora en la velocidad de transmisión de datos a través del uso del servicio Enhanced Data rates for GSM Evolution comúnmente conocido como EDGE. (Telefonia.pdf, pág. 7)

UMTS (3G)UMTS5 es una tecnología de tercera generación (3G) para telefonía móvil. Está estandarizado por 3GPP6, una colaboración entre grupos de telecomunicaciones de varios lugares del mundo para desarrollar una especificación de un sistema de telefonía aplicable globalmente.

Las bandas de frecuencia en las que opera UMTS varían dependiendo del país, aunque en las estándar original se definían el rango de frecuencias 1885–2025 MHz para la comunicación de

5 Universal Mobile Telecommunications System6 3rd Generation Partnership Program

móvil a estación base (uplink o enlace de subida) y el rango de frecuencias 2110–2200 MHz para la comunicación de estación base a móvil (downlink o enlace de bajada).

UMTS proporciona una gran mejora en la transferencia de datos con respecto a sus predecesores, pudiendo alcanzar hasta 14 Mbps. En la práctica se han llegado a alcanzar tasas de transferencia de bajada de 7,2 Mbps, una velocidad muy superior a los 9,6 Kbps que ofrecían los primeros canales de datos empleados en GSM. Esta velocidad de transferencia ha abierto la posibilidad de ejecutar aplicaciones y realizar acciones con nuestros terminales móviles que nos parecían impensables hace tan solo unos años. A largo plazo, el proyecto 3GPP Long Term Evolution planea que UMTS pueda alcanzar en una tecnología para móviles de cuarta generación (4G) velocidades de bajada de hasta 100 Mbps y de subida de hasta 50 Mbps.

Hoy día es común el uso de las redes UMTS para acceder a Internet, ya sea directamente desde un terminal móvil o bien desde un ordenador a través de Wi-Fi, Bluetooth, infrarrojos o USB. (Telefonia.pdf, pág. 8)

Telefonía convencionalLa red telefónica básica RTB, o en la literatura inglesa PSTN, fue creada para transmitir la voz humana. Tanto por la naturaleza de la información a transmitir, como por la tecnología disponible en la época en que fue creada, esta es de tipo analógico. Hasta hace poco se denominaba RTC o Red Telefónica Conmutada, pero la aparición del sistema RDSI7 (digital pero basado también en la conmutación de circuitos.

Cada línea RTB tiene asignada una numeración específica (su dirección telefónica) y está físicamente construida por dos hilos metálicos (conocidos como par de cobre), que se extienden desde la central telefónica hasta la instalación del abonado (se conoce también como bucle de abonado). Cada central atiende las líneas de abonado de un área geográfica determinada. A su vez, las centrales telefónicas están unidas entre sí por sistemas más complejos y basados en tecnología digital. Esta unión de centrales constituye el sistema telefónico nacional que a su vez está enlazado con los restantes del mundo. (Telefonia.pdf, pág. 1)

Tipos de conexiones telefónicas analógicasFXSLa interfaz Foreign eXchange Subscriber o FXS es el puerto por el cual el abonado accede a la línea telefónica, ya sea de la compañía telefónica o de la central de la empresa. En otras palabras, la interfaz FXS provee el servicio al usuario final (teléfonos, módems o faxes).

Los puertos FXS son por lo tanto los encargados de:

Proporcionar tono de marcado. Suministrar tensión (y corriente) al dispositivo final.

Para entender mejor el concepto piense en el caso de un hogar tradicional. La interfaz FXS es el punto donde se conectan los teléfonos del hogar. La interfaz FXS sería entonces la roseta de telefonía de la casa.

7 RDSI o Red Digital de Servicios Integrados (ISDN en inglés).

FXOLa interfaz Foreign eXchange Office o FXO es el puerto por el cual se recibe a la línea telefónica. Los puertos FXO cumple la funcionalidad de enviar una indicación de colgado o descolgado conocida como cierre de bucle.

Sistemas digitalesRDSILa RDSI8 permite que en una línea coexistan múltiples canales, pudiendo contener cada uno de ellos datos, (canales B) o señalización (canales D). Además la RDSI no se limita sólo a la transmisión de voz. Cada canal tiene un ancho de banda de 64 Kbps, de forma que pueden emplearse canales B y D para la transmisión de datos (éstos últimos siempre que no haya datos de señalización). Precisamente esta característica dota a la RDSI de una mayor flexibilidad frente a la que poseen las líneas RTB ya que los canales pueden ser reconfigurados sobre la marcha para que transmitan voz o datos.

La línea RDSI básica también conocida como BRI9 tiene tres canales (dos canales B y un canal D), de forma que pueden realizarse dos llamadas telefónicas de forma simultánea en una única BRI. Los usuarios finales de este tipo de línea fueron, en principio, empresas relativamente pequeñas.

Desafortunadamente, cuando esta versión de la RDSI fue lanzada al público otros tipos de medios y servicios ya habían evolucionado de forma que ofrecían más ancho de banda sin la complejidad y el coste asociados a ésta. (Telefonia.pdf, pág. 3)

E1/T1Un T1 es un acceso digital que dispone de 24 canales, pudiéndose realizar en todos los canales, menos en uno, una llamada.

Mientras que el T1 es muy común en Estados Unidos y Japón, en Europa se emplea con mayor frecuencia el E1. A diferencia del T1, E1 dispone de 32 canales en vez de 24. Los accesos T1 y los accesos E1 tienen que señalizar las llamadas de alguna manera, esto lo consiguen mediante lo que se conoce como Señalización por Robo de Bit o Robbed Bit Signaling, es decir, que cada cierto tiempo se usa un bit de cada canal para así señalizar y enviar información a través de la línea T1 o mediante multiplexación del bit en un canal común, algo que se emplea sobre todo en Europa (E1).

Usar T1 y E1 para proporcionar datos y voz a la vez es muy común. En esta ocasión, algunos de los canales de las líneas son asignados para ser usados para datos y otros son asignados para ser usados para voz. Incluso se puede dar el caso de que existan canales sin usar. (Telefonia.pdf, pág. 4)

Procedimiento para diseñar un sistema de telecomunicaciones empleando software

8 RDSI o ISDN, en inglés Integrated Services Digital Network9 Basic Rate Interface

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ConclusiónTener conocimiento de que es un sistema de telecomunicaciones nos favorece en el aspecto de poder realizar diseños basados en algo mas que simples búsquedas de ejemplos parecidos a lo que queremos realizar. El saber cómo funciona y las herramientas necesarias permite que nuestro trabajo sea mejor, entonces debemos conocer sobre los tipos de fibra óptica, como los podemos usar y sus ventajas. También existen otros tipos de medios para comunicarse, tales como via satelital, la telefonía celular y la convencional, siendo estas unas de las mas usadas actualmente

aparte del internet, los sistemas digitales y los procedimientos necesarios para diseñar un sistema de telecomunicaciones efectivo.

Referenciasfccea.unicauca.edu.co (s.f.). Obtenido de http://fccea.unicauca.edu.co/old/redes.htm

Guerra, J. A. (06 de 2005). Sistemas de telecomunicación . Sistemas de comunicaciones por satélite, Tema 6.

Lara, M. E. (s.f.). elementos-de-un-sistema-de-comunicacion. Obtenido de https://sites.google.com/site/teoriadetelecomunicacionesevz/elementos-de-un-sistema-de-comunicacion

Rojas, I. C. (Junio de 2001). La tecnologia de los sensores de fibra óptica. Ciudad Universitaria, San Nicolas de los Garza, Nuevo León, México.

tecnocomunic01.pdf. (4° ESO). Tecnología de la comunicación. Departamento de Tecnología, Tecnologias de la comunicacion. IES La aldea.

Tecnología 4° .1. (s.f.). Tecnologías de la Comunicación 3. . cide@d.

Telefonia.pdf. (s.f.). Telefonia tradicional. Introduccion a la telefonia. Capitulo 1.