teoria de comunicaciones basicas
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03/11/2014 Ing. Gabriela Cevallos 1 ASI Ing. Gabriela Cevallos S. REGLAS DEL CURSO 10min para entrar a clases Celulares en vibrador Si realmente es urgente pueden pedir permiso y salir a contestar. Si veo que están mensajeando y conversando en clase, mientras acaben esa actividad colacaré enunciados para la prueba respectiva. Si veo que están copiando en pruebas, retiro y tendrán cero en la misma. Ing. Gabriela Cevallos S. REGLAS DEL CURSO • Todo levantando la mano. • Pedir permiso para ir al baño. • NO entrar a clases con olor a licor y menos borrachos. • Deberes copiados tendrán cero, SEA DEL COMPAÑERO DEL INTERNET, colocar bibliografía y conclusión. Se pedirá a uno de Uds que exponga el mismo, nota que irá al parcial de pruebas diarias. Ing. Gabriela Cevallos S. REGLAS DEL CURSO • RESPETO para cada uno de uds y para mi persona. Ing. Gabriela Cevallos S.
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Conceptos basicos sobre la teoria de comunicaciones
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03/11/2014
Ing. Gabriela Cevallos 1
ASI
Ing. Gabriela Cevallos S.
REGLAS DEL CURSO
10min para entrar a clasesCelulares en vibradorSi realmente es urgente pueden pedir
permiso y salir a contestar.Si veo que están mensajeando y
conversando en clase, mientrasacaben esa actividad colacaréenunciados para la prueba respectiva.
Si veo que están copiando en pruebas,retiro y tendrán cero en la misma.
Ing. Gabriela Cevallos S.
REGLAS DEL CURSO
• Todo levantando la mano.• Pedir permiso para ir al baño.• NO entrar a clases con olor a licor y
menos borrachos.• Deberes copiados tendrán cero, SEA DEL
COMPAÑERO DEL INTERNET, colocarbibliografía y conclusión. Se pedirá a unode Uds que exponga el mismo, nota queirá al parcial de pruebas diarias.
Ing. Gabriela Cevallos S.
REGLAS DEL CURSO
• RESPETO para cada uno de uds y para mi persona.
Ing. Gabriela Cevallos S.
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PONDERACIÓN DEL SEMESTRE
I BIMESTRE II BIMESTREPRUEBAS DIARIAS 20%PRUEBA MENSUAL 35%PRUEBA FINAL 40%DEBERES 5%
24/10/2014 ------28/11/2014
PRUEBAS DIARIAS 20%PRUEBA MENSUAL 35%PRUEBA FINAL 40%DEBERES 5%
Ing. Gabriela Cevallos S.
Capítulo 1: GENERALIDADES
Capítulo 2: MEDIOS DE COMUNICACIÓN
Capítulo 3: COMUNICACIÓN ELECTRÓNICA
Capítulo 4: REPRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE SEÑALES
Capítulo 5: MODULACIÓN
Capítulo 6: COMUNICACIONES ANALÓGICAS
Capítulo 7: COMUNICACIONES DIGITALES
Capítulo 8: COMUNICACIÓN DE DATOS
Capítulo 9: INFRAESTRUCTURA DE TELECOMUNICACIONES
CONTENIDOS
Ing. Gabriela Cevallos S.
La información esta comprendida por unconjunto de datos provenientes de una fuentey dirigida hacia un destino, viaja detransductor a transductor.
Transductor: Es un dispositivo que nos permite convertir a
la señal de una forma de energía a
otra. EJ:
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Es la generadora de la señal de información que se quiere enviar.
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La fuente de información analógica, como porejemplo la voz, produce señales que varíanen el tiempo de forma suave y continua.
Ing. Gabriela Cevallos S.
Fuente de información digital, como porejemplo un teléfono IP, produce señales quevarían en el tiempo de forma discreta.
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Es el encargado de enviar o transformar la señal que generó de la fuente para que pueda ser transportada por el medio de transmisión.
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SEÑAL ANALÓGICA Y DIGITAL◦ Filtra◦ Amplifica◦ Modula
SEÑAL DIGITAL◦ Encripta◦ Comprime◦ Control de errores◦ Codifica
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Recibe la información y la procesa hasta enviarla al destinatario.
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SEÑAL ANALÓGICA Y DIGITAL◦ Filtra◦ Amplifica◦ DEModula
SEÑAL DIGITAL◦ DESEncripta◦ DESComprime◦ Control de errores◦ DECodifica
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El ente que debe recibir la informaciónpara él generada.
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Medio alámbrico o inalámbrico que conectaorigen y destino transportando la información.
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Medios de Transmisión
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El ancho de banda de un canal es el rango defrecuencias que va a permitir pasar fielmenteeste canal.
Se lo determina en Hz.
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Disminución de la potencia de laseñal según viaja por el medio detransmisión.
Se la mide en dB.
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Depende de: La conductividad del material conductor. La resistividad del material aislante entre
conductores. La forma en que está construido el cable. La longitud del cable.
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En medios guiados es una función logarítmicay en medios no guiados es más compleja ydepende de la estructura de la atmósfera.
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Se produce debido a una respuestaimperfecta del canal ante una transmisión dela señal.
Distorsión Lineal Distorsión no Lineal
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La velocidad que tiene la información al cruzar el canal.
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CLASES DE RUIDOS
RUIDO TÉRMICO: Se produce debido a laagitación térmica de los electrones dentrodel conductor.
IMPULSIVO: Se produce por varias causas,una de ellas es debido a la interferenciaelectromagnética de otros circuitos.
Ing. Gabriela Cevallos S.
CLASES DE RUIDOS
IMPULSIVO: Está constituido por pulsos opicos irregulares de corta duración y granamplitud.
DIAFONÍA: Denominado tambiénCrosstalk, es la inducción de una señalexterna de naturaleza similar dentro delmismo circuito. Ej: voz de otraconversación.
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x dB + y dB = z dB x dBm + y dB = z dBm x dBm + y dBm = no se puede realizar
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En un canal de transmisión se tiene unamplificador con 13 dB de ganancia, y elcoeficiente de atenuación del cable es de 5dB/Km, y el canal tiene 10 Km. Calcule laatenuación neta para todo el enlace.
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Medios de Transmisión
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MEDIOS GUIADOS MEDIOS NO GUIADOS
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Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas y depende de los siguiente factores:◦ Costo◦ Facilidad de instalación◦ Ancho de banda◦ Atenuación ◦ Inmunidad a las interferencias electromagnéticas
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Transmisión por un medio tangible, físico.
Cobre o Fibras◦ Conducen electricidad o luzEjemplos Cable Coaxial Cable Par Trenzado Cable de Fibra Óptica
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Transporta señales eléctricas, aptopara transmisiones de señalesanalógicas y digitales.
Su atenuación está en el orden de lasunidades y decenas de dB/km.
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Consta de un núcleo de cobre, encargado dellevar la información; el aislante o dieléctrico,la malla metálica que sirve como referencia atierra y una cubierta protectora.
Es más costoso que el par trenzado, por sugrosor no es tan flexible y hoy por hoy su usoestá en declive.
Ing. Gabriela Cevallos S. Ing. Gabriela Cevallos S.
Es un cable de pares de cobre, transportaseñales eléctricas.
Su atenuación está en el orden de las decenasy centenas de dB/km.
Su velocidad de transmisión empieza aigualar a las velocidades del cable coaxial.
Ing. Gabriela Cevallos S.
Menos inmune a interferenciaselectromagnéticas y al ruido.
Más barato que el cable coaxial, más flexibley más fácil de instalar, las herramientas paramanejarlo, instalarlo y certificarlo son menoscostosas.
Ing. Gabriela Cevallos S.
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AWG American wire gauge Un hilo de grosor 14 AWG es más
grueso que uno de 24 AWG.
Ing. Gabriela Cevallos S.
Los colores del aislante están estandarizados yen el caso del cable UPT 4 pares (ocho hilos deCu) los colores son:
1. Blanco-Naranja2. Naranja3. Blanco-Verde4. Verde5. Blanco –Azul6. Azul7. Blanco-Marrón8. Marrón
Ing. Gabriela Cevallos S.
Ing. Gabriela Cevallos S.
Si no está trenzado funciona como antenainsertando ruido al canal.
El crosstalk o diafonía se disminuye acotandoel trenzado.
Usado para redes telefónicas, redes LAN, paradentro de edificios.
Utiliza conectores RJ11, RJ45, etc.
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STP SSTP FTP UTP
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SHIELDED TWISTED PAIR
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Cable blindado, de alto costo, no esmuy utilizado actualmente, tienebuenas condiciones para trabajar a altasvelocidades.
Incluye blindaje metálico en cada par decobre, para disminuir la interferencia.
Por el blindaje aumenta el peso, costo,dificultad de instalación y manejo.
Ing. Gabriela Cevallos S.
Shielded and Screened Twisted Pair, par trenzado blindado y apantallado.
Incluye malla protectora para disminuir lainterferencia, debidamente aterrizada.
Ing. Gabriela Cevallos S.
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FOILED TWISTED PAIR Par trenzado envuelto en un blindaje de papel
metálico.
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UNSHIELDED TWISTED PAIR Cable no blindado, de bajo costo, siendo el
más utilizado actualmente.
Ing. Gabriela Cevallos S.
Usado en ambientes donde no hay muchoEMI, ya que posee alta sensibilidad al ruido einterferencia electromagnética.
Reducido tamaño, bajo costo, bajo precio, defácil manejo e instalación.
Ing. Gabriela Cevallos S.
X / XTPBlindaje global / Blindaje de pares TP
U UNSHIELDED F FOILED S SCREENED
Ej: F/UTP cable que posee un blindaje global depapel metálico y los pares no tiene blindajealguno.
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◦ CategorÍa 3: Se utiliza principalmentepara telefonía, tiene un AB de 16 Mhz@100m.◦ CategorÍa 5: Se utiliza para telefonía y
transmmisión de datos, tiene un AB de100 Mhz @100m. Vtx = 100 Mbps.◦ CategorÍa 5e: Se utiliza para telefonía y
transmmisión de datos, tiene un AB de100 Mhz @100m. Vtx = 100 Mbps.Tiene más trenzas por longitud yaislante de teflón.
Ing. Gabriela Cevallos S.
CATEGORÍA 6:Brinda un AB de 250MHz @ 100m, Vtx de datoshasta 1Gbps. Puede transmitir a 10Gbps pero@37m, pero no está estandarizado para esavelocidad.
CATEGORÍA 6A:Brinda un AB de 550MHz @ 100m, Vtx de datoshasta 10 Gbps.La nueva especificación mitiga los efectos de ladiafonía o crosstalk.Soporta una distancia máxima de 100 m.En el cable blindado la diafonía externa(crosstalk) es virtualmente cero.
Ing. Gabriela Cevallos S.
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Ing. Gabriela Cevallos S.
CLASE F CATEGORÍA 7:Brinda un AB de 600MHz @ 100m, Vtxde datos hasta 1Gbps.
Se han definido dos tipos deconectividad IEC 60603-7-7 (GG45) eIEC 61076-3-104 (Tera)
Ing. Gabriela Cevallos S.
CONECTOR TERA
Ing. Gabriela Cevallos S.
CATEGORÍA 7
• No hay ventaja alguna en usar unaconectividad superior a cat 6A, en laactualidad.
• Además de los altos precios y en la faltade estandarización de un solo conectorexiste el riesgo de que no se desarrolleesta tecnología y se anulen lasgarantías.
• No tiene sentido el seleccionar unconector diferente a RJ45.
Ing. Gabriela Cevallos S.
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VENTAJAS• Bajo costo de materiales• Bajo costo de mano de obra• Facilidad para el rendimiento y solución
de problemas.
DESVENTAJAS• Ancho de banda limitado• Baja inmunidad al ruido• Baja inmunidad al efecto crosstalk• Distancia limitada @100.
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Transporta pulsos de luz emitidos por unláser o por un LED.
Su atenuación es muy pequeña. Puede alcanzar distancias en el orden de
varios kilómetros Es inmune al ruido e interferencia ya que
maneja fotones. Ocupa menor espacio físico.
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Es mucho más liviana, más costosa y frágil,las herramientas para manejarla, instalarla ycertificarla son costosas.
Ofrece confidencialidad ya que no se puedepinchar fácilmente como otros medios detransmisión lo que la hace más segura.
Actualmente es utilizada para enlaces debackbone pero promete un enormecrecimiento en el ancho de banda yvelocidades para ser utilizada en las redes deacceso.
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Partes de una fibra óptica: Núcleo: es la parte central de la fibra óptica,
normalmente está hecho de plástico o vidrio y posee un alto índice de refracción; es el área a través de la cual viaja la luz.
Manto o revestimiento: es la parte querecubre al núcleo, también puede estar hechode plástico o vidrio y posee un índice derefracción menor al del núcleo.
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Ing. Gabriela Cevallos S.
El espectro óptico y específicamente lasección Infrarroja y una parte de la LuzVisible son las que comúnmente se utilizanpara la transmisión de información a travésde la fibra óptica.
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Denominación Longitud de OndaPrimera Ventana 850 nm.Segunda Ventana 1310 nm.Tercera Ventana 1550 nm.Cuarta Ventana 1625 nm.Quinta Ventana 1470 nm.
La Quinta Ventana se la puede utilizar únicamente con fibras ópticas del tipo ZWP (Zero WaterPeak) que se encuentran definidas en la recomendación ITU –G652.C.
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Cada una de estas ventanas puede serutilizada por ciertas aplicaciones, siendo lasmás usadas las ventanas de 850, 1310 y1550 nm. ya que en éstas se encuentran lasmenores atenuaciones.
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FIBRA ÓPTICA MONOMODODispersión modal nula, el diámetro del núcleode 5 a 10 um, es un solo rayo de luz que sepropaga en línea recta, más costosa.Transmisiones a largas distancias. Fuente deluz LED.
Ing. Gabriela Cevallos S.
FIBRA ÓPTICA MULTIMODOMúltiples rayos son transmitidos en la FO,diámetro del núcleo de 50 a 100 um, poseedispersión modal, transmisiones a cortasdistancias. Fuente de Luz Láser y LED.
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Dispersión Modal: Únicamente presente en lafibra óptica multi modo MM.
Dispersión Cromática: Principalmente enfibras singlemode SM.
Dispersión de Modo de Polarización:Únicamente presente en fibras singlemode.
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Cables de tendido aéreo Cables de tendido subterráneo
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Cable Figura 8 Los cables figura ocho, llevan su nombre
debido a la forma del cable ya que poseeun cable de guía generalmente de aceroadherido que funciona como elemento desujeción o suspensión. Ayuda en lasujeción a los postes.
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Cable ADSS (All Dielectric Self Supporting) Un cable ADSS como su nombre lo indica
tiene la posibilidad de soportarse a símismo, esta característica la logra gracias aun miembro central de refuerzo que proveeal cable de la sustentación y seguridadrequeridas.
Ing. Gabriela Cevallos S.
Cable OPGW (Optical Ground Wire) Este cable está construido de forma tal que
en su interior cuenta con un tubo dealuminio dentro del cual se depositan lasfibras, y sobre el tubo de aluminio seconstruye un cable para transportar altovoltaje, alcanzado así distancias de hasta10 Km.
Por lo que es utilizado tanto paratransmitir alto voltaje como para transmitirinformación en sistemas ópticos.
Ing. Gabriela Cevallos S.
Cable con Armadura (Cable Armado) Este tipo de cables, por su parte poseen
materiales extras para soportar otro tipo decondiciones, como por ejemploaplastamientos, humedad, ataques deroedores, etc.
Algunos cuentan con revestimientos de cintasde acero lisas, hilos de acero, cintascorrugadas de acero, gel antihumedad, etc.
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Entre los conectores más utilizados se puedenencontrar los siguientes:
SC (Straight Connection) LC (Lucent Connector) ST (Straight Tip) FC (Fiber Connector)
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Además del tipo de conector también esimportante identificar el tipo de pulido quepresenta la férula, teniendo así los siguientes:
PC (Physical Contact) UPC (Ultra Physical Contact) APC (Angled Physical Contact)
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Los empalmes surgieron ante las siguientes necesidades: Incrementar el alcance de una red de
fibra Sustentar el problema de ruptura de los
hilos de fibra óptica Beneficiarse de una técnica de
conectorización eficiente mediante el uso de pigtails
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Una máquina empalmadora automáticarealiza una alineación de los núcleos dedos fibras enfrentadas a través de servomotores hasta que dichos núcleosqueden perfectamente alineados, paraluego producir un arco eléctrico generadopor dos electrodos, teniendo así elproceso de fusión.
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Las fuentes de luz deben ser: Lo más estable posible Deben emitir longitudes de onda adecuadas
para las transmisiones. Su potencia de salida debe ser la apropiada,
ni muy elevada (produce efectos no lineales),ni muy baja (la atenuación podría limitar ladistancia).
Deben poseer anchuras espectralesadecuadas para evitar problemas dedispersión cromática, entre otras.
Light-Emitting Diode Es un diodo semiconductor que tiene la
capacidad de emitir luz.
Al polarizar directamente la juntura selogra que electrones que se encuentran enla banda de conducción salten a la bandade valencia, liberando energía en estesalto. Esta energía se manifiesta con laforma de un fotón, este fotón o luz radiadaes considerada espontánea ya que no setiene control sobre la fase, amplitud odirección del mismo.
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Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
El láser por su parte genera luz pero demanera estimulada, con lo cual se lograque su emisión sea más coherente, porlo tanto su anchura espectral es menor;además su potencia de salida es mayory la luz que irradia es mucho másdireccional.
La potencia radiada es mayor que la del LED,es más rápido, más caro y más sensible a latemperatura.
Trabaja a distancias muy largas. Menos tiempo de vida útil que el LED.
Patrón de radiación más directo, es más fácilacoplar la luz en FO delgadas.
Son los encargados de transformar laintensidad de luz recibida en una corrienteeléctrica.
Los detectores de luz típicamente utilizadosson los fotodetectores o fotodiodos, entre loscuales los más conocidos son los diodos PIN(P-Intrinsic-N) y los APD (Avalanche PhotoDiode).
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Ing. Gabriela Cevallos 25
Su atenuación es escasa. Mayor capacidad de transmisión. Inmune a interferencias
electromagnéticas. Reducción de peso y tamaño del cable. Ofrece confidencialidad. Mayores distancias.
Costos altos, tanto del cable, mano de obra, equipos de certificación, fusión e instalación.
Fragilidad de la fibra. Dificultad de reparar fibras rotas.
Los medios no guiados son el aire, vacío yagua, permiten el fácil desplazamiento,interconexión de edificios, acceso nómada,entre otros.
Las comunicaciones inalámbricas no utilizancables, se requiere de medidas superiores deseguridad para la información.
La velocidad de transmisión con estatecnología es mucho menor a la que nosprovee una conexión cableada,
Se debe considerar que la atenuación en estemedio es una función más compleja y esdirectamente proporcional a la distancia alcuadrado.
Existen las transmisiones por ondas de radio,microondas, satelitales e infrarrojas.
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Ing. Gabriela Cevallos 26
Transmisión inalámbrica
TRANSMISIÓN VIA RADIO: Fácil de generar,son de bajas frecuencias por lo tantopenetran fácilmente edificios.
TRANSMICIÓN VIA MICROONDAS: las antenastransmiten en linea de vista, tienenproblemas de absorción por lluvias, requierede repetidoras.
COMUNICACIONES SATELITALES: Es unsistema microondas con un gran repetidor enel espacio.
Un satélite es un vehículo espacial lanzadopor humanos al espacio, el cual describeórbitas alrededor de la Tierra.
Está formado por una combinacion de lossiguientes dispositivos: Tx, Rx, regenerador,filtro, multiplexor, demultiplexor, antena, etc.
EL el año de 1957 Rusia lanzó el primersatélite terrestre activo, Sputnik I.
Un satélite permanece en órbita porque lasfuerzas centrífugas causadas por su rotaciónen torno a la Tierra se equilibran con laatracción gravitacional de ésta.
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Johannes Kepler (1571-1630) descubrió lasleyes que gobiernan el movimiento de lossatélites.
Se clasifican por tener una órbita terrestre baja,media o alta.
Satélites LEO (Low Earth Orbit) Satélites MEO (Medium Earth Orbit) Satélites GEO (Geosynchronous Earth Orbit)
Satélites de órbita terrestre baja, trabajoen el intervalo de 1.0 a 2.5 GHz.
Orbitan por debajo de los 5.000 km.
La pérdida de trayectoria entre laestación base y el satélite es menor, loque equivale a menores potencias deTx, menores antenas y menor peso.
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Órbita terrestre intermedia, trabajan en labanda de frecuencias de 1.2 a 1.66 GHz.
Orbita a 10.000 a 20.000 km sobre la Tierra.
Órbita terrestre de gran altura, funcionaprincipalmente en el espectro de frecuenciasde 2 a 18 GHz.
Sus órbitas están a 35.000 km sobre lasuperficie terrestre.
Son aquellos que giran en círculo convelocidad igual a la velocidad angular de laTierra.
Es decir que tienen un tiempo de órbita deaproximadamente 24h, así parecenestacionarios, porque quedan en posición fijacon respecto a determinado punto de laTierra.
VENTAJAS
Las estaciones terrestres no necesitancostosos equipos de rastreo.
Los satélites GEO están disponibles paratodas las estaciones terrestres dentro de susombra el 100% del tiempo.
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DESVENTAJAS
Los satélites GEO requieren a bordo decomplicados y pesados propulsorespara mantenerlos en órbita.
Tienen retardos de propagación muchomayores.
Requieren de mayores potencias de Txy receptores más sensibles.
Es la transmisión, recepción y procesamientode información usando circuitos electrónicos.
Toda la información debe convertirse enenergía electromagnética, antes de quepueda propagarse por un sistema decomunicación electrónica.
Un sistema de comunicaciones electrónicasconsiste de tres secciones: un transmisor, unmedio de transmisión y un receptor.
Existen dos tipos básicos de sistemas decomunicaciones electrónicas: analógico ydigital.
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El primer sistema de comunicaciónelectrónica fue desarrollado en 1837 porSamuel Morse, con el telégrafo. Usóinducción electromagnética para transmitirinformación en forma de puntos, espacios yguiones por medio de un cable metálico.
El espectro radioeléctrico constituye unsubconjunto de ondas electromagnéticasfijadas convencionalmente por debajo de3000 GHz, que se propagan por el espaciosin necesidad de una guía artificial.
A través del espectro radioeléctrico es posiblebrindar una variedad de servicios detelecomunicaciones que tienen unaimportancia creciente para el desarrollo yeconómico de un país.
El espectro radioeléctrico es considerado porla Constitución de la República como unsector estratégico, por tanto, el Estado sereserva el derecho de su administración,regulación, control y gestión.
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Dentro de este contexto, la legislación detelecomunicaciones ecuatoriana lo definecomo un recurso natural limitado,perteneciente al dominio público del Estado,inalienable e imprescriptible.
Banda de Frecuencias RangoELF (frecuencias extremadamente bajas) 30-300 HzVF (frecuencias de voz) 300-3000 HzVLF (frecuencias muy bajas) 3-30 KHzLF (frecuencias bajas) 30-300 KHzMF (frecuencias medias) 300-3000 KHzHF (altas frecuencias) 3-30 MHzVHF (frecuencias muy altas) 30-300 MHzUHF (frecuencias ultra altas) 300-3000
MHz
Banda de Frecuencias RangoSHF (frecuencias super altas) 3-30 GHzEHF (frecuencias extremadamente altas) 30-300 GHzLuz Infraroja 0,3-300 THzLuz Visible 300-3000 THzLuz Ultravioleta 3-30 PHzRayos X 30-300 PHzRayos Gamma 300-3000 PHzRayos Cósmicos 3-30 EHz
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AM 535 KHz a 1600 KHz Banda MF FM 88 MHz a 108 MHz Banda VHF ONDA TERRESTRE por debajo de los 2MHz ONDA ESPACIAL 2MHz a 30MHz Banda HF y
parte de la MF Línea de vista 30MHz a 10 PHz Banda VHF y
UHF
Transmisión por Radio Bandas VLF, LF, MF, HFy bajas VHF.
Vía Microondas 300 MHz a 10 GHz Banda VHF, UHF, SHF
Vía Satélite 3 a 30 GHz Banda SHF
