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República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada
Núcleo Falcón – Sede Coro
Carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones
Unidad 4
TRANSMISIÓN TELEFÓNICA
Realizado Por:
Leal Wilson
Santander Auremily
Facilitador
Ing. Leal Carlos
Programa de Electiva Tecnica: Telefonía
Santa Ana de Coro, Junio 2014
PARAMETROS
1) Impedancia Característica
Es la relación existente entre la diferencia de potencial aplicada y
la corriente absorbida por la línea en el caso hipotético de que esta tenga una
longitud infinita, o cuando aún siendo finita no existen reflexiones. En el caso de
líneas reales, se cumple que su impedancia permanece inalterable cuando son
cargadas con elementos, generadores o receptores, cuya impedancia es igual a la
impedancia característica.
La impedancia característica es independiente de la frecuencia de la tensión
aplicada y de la longitud de la línea, por lo que esta aparecerá como una carga
resistiva y no se producirán reflexiones por desadaptación de impedancias, cuando
se conecte a ella un generador con impedancia igual a su impedancia característica.
De la misma forma, en el otro extremo de la línea esta aparecerá como un
generador con impedancia interna resistiva y la transferencia de energía será
máxima cuando se le conecte un receptor de su misma impedancia característica.
No se oculta, por tanto, la importancia de que todos los elementos que
componen un sistema de transmisión presenten en las partes conectadas a la línea
impedancias idénticas a la impedancia característica de esta, para que no existan
ondas reflejadas y el rendimiento del conjunto sea máximo.
La impedancia característica de una línea de transmisión depende de los
denominados parámetros primarios de ella misma que
son: resistencia, capacitancia, inductancia y conductancia (inversa de la resistencia
de aislamiento entre los conductores que forman la línea).
La fórmula que relaciona los anteriores parámetros y que determina la
impedancia característica de la línea es:
𝑍𝑜 = √𝑅 + 𝑗𝐿𝜔
𝐺 + 𝑗𝐺𝜔
Donde:
Z0 = Impedancia característica en ohmios.
R = Resistencia de la línea en ohmios.
C = Capacitancia de la línea en faradios.
L = Inductancia de la línea en henrios.
G = Conductancia del dieléctrico en siemens.
ω = 2πf, siendo f la frecuencia en hercios
j = Factor imaginario.
2) Atenuación
Toda señal eléctrica al propagarse por una línea, sufre inevitablemente una
pérdida de potencia que se evalúa mediante una relación logarítmica y se mide en
decibelios dada por:
𝑁(𝑑𝐵) = 10 log10
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑣𝑖𝑎𝑑𝑎
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑏𝑖𝑑𝑎
La atenuación es también conocida como perdida de inserción de una
determinada línea y esta se mide a una frecuencia llamada de referencia, y que
normalmente se toma de 800 Hz. En líneas constituidas solamente por conductores
físicos, esta atenuación se la misma en ambos sentidos por tanto se debe realizar
ajustes adecuados incorporando elementos amplificadores o sistemas multiplex en
general.
3) Retardo
En lo que a la electrónica se refiere, es el tiempo que tarda una señal para
atravesar un conductor o dispositivo. También se entiende por retardo el intervalo
de tiempo que existe en el momento en el que cualquier punto asignado en una
onda atraviesa dos puntos cualesquiera de un circuito de transmisión.
El Retardo de transmisión es el retardo entre la presentación de información
de salida y la inserción de información en una unidad. O lo que es lo mismo el tiempo
que tarda un transmisor en generar un bloque de datos en el medio.
El retardo en transmisión o delay es usualmente definido como el tiempo que
transcurre entre la emisión de los datos, hasta el momento en que llegan al receptor.
El retardo es una medida que expresa el tiempo gastado en el subsistema de
comunicación. Este parámetro es también conocido en el ·ámbito de las
telecomunicaciones como latencia (latency). La causa de este retardo es que
cuando la data es procesada esta fluye a través de una gran cantidad de
componentes y subsistemas de comunicación, situados en el sistema receptor así
como en la red. Cada uno de estos componentes puede ser caracterizado por su
velocidad de procesamiento y por la capacidad de almacenamiento (buffers) donde
los datos esperan para ser procesados. La suma de todas las contribuciones de
retardos individuales vista como un todo es lo que genera el parámetro reconocido
como retardo. El máximo retardo que es el que ocurre de extremo a extremo
conocido como mouth-to-ear (de boca a oído) recomendado para conversaciones
en tiempo real no debe exceder los 150 ms.
4) Nivel
Es una medida de referencia o punto de prueba que se caracteriza por
proporcionar en unidades dBm un valor que permite medir las ganancias o pérdidas
de poder o potencia que tiene una señal. Con ello se tiene un nivel relativo de
potencia expresado en unidades de transmisión de la razón P/PO, donde “P”
representa la potencia en el punto considerado, y “PO” la potencia en el punto
seleccionado como origen del sistema de transmisión; este último punto es el
conmutador de larga distancia, en el caso del circuito telefónico.
Casi no tiene utilidad conocer la potencia de una señal en algún punto si no
se tiene un punto de nivel de transmisión. Una señal por ejemplo en determinado
punto puede tener 10dBm y para saber si es buena o mala se debe conocer cuál
debería ser la intensidad de la señal en ese punto. Es precisamente eso lo que hace
el nivel: proporcionar una medida o punto de referencia para evaluar o medir la
potencia de una señal, permitiendo así determinar cambios en la potencia de dicha
señal.
Es importante aclarar que el nivel no dice nada acerca de la señal misma,
sino que es solamente un parámetro o punto de referencia para evaluar la señal que
se tenga.
5) Ruido
Se denomina así a toda señal no deseada que se mezcla con la señal útil
que se quiere transmitir. Es el resultado de diversos tipos de perturbaciones que
tiende a enmascarar la información cuando se presenta en la banda de
frecuencias del espectro de la señal, es decir, dentro de su ancho de banda.
Ruido sofonetico:
Es el ruido aleatorio o ruido blanco, que existe inevitablemente en toda línea
de transmisión, puesto que es consustancial con su propia naturaleza, es un factor
determinante de la velocidad máxima que se puede alcanzar en un determinado
circuito destinado a transmisión de datos, siendo en todo caso insoslayable al fijar
la calidad del circuito.
Esta clase de ruido puede estar presente en cualquier frecuencia y al medirlo
se realiza una ponderación dando a cada frecuencia UNA SIGNIFICACION con el
resultado de la medida, según el efecto real que produce sobre el oído humano,
para realizar esta medida se utiliza un instrumento llamado sofometro que es el
origen del calificativo que recibe este tipo de ruido.
Ruido impulsivo:
Son picos de ruido de muy corta duración y elevado nivel teniendo una
incidencia fundamental en la transmisión de los datos, ya que contribuye de forma
sustancial a configurar la frecuencia y distribución de errores en línea, dato básico
para el diseño de un sistema completo de transmisión de datos.
El origen de este tipo de ruido hay que buscarlo básicamente en las fuertes
inducciones que se producen sobre un circuito telefónico, consecuencia de
conmutaciones electromagnéticas de cualquier tipo que se realice en sus
mediciones ejemplo; motores, conmutadores, interruptores, etc.
La medida se realiza contando el número de veces, en un determinado
espacio de tiempo, que los picos sobrepasan un nivel prefijado que se conoce como
umbral.
6) Transmisión por Dos o Cuatro Hilos
Una línea de trasmisión se dice que está constituida a 2 hilos cuando en todo
o en parte de su recorrido se utiliza un mismo circuito físico (dos conductores) para
trasmitir información en los dos sentidos que es posible hacerlo. Los tramos de la
línea que están formados por canales de sistemas multiplex debe ser,por su
naturaleza a cuatro hilos, debiendo utilizarse en tales casos unos elementos
conversores de 4 a 2 hilos.
Por su parte, se conoce a una línea de 4 hilos a aquella en la que se utilizan
canales independientes en todo su recorrido para cada sentido de transmisión. En
los tramos en que deban usarse circuitos físicos, serán precisos dos pares (cuatro
hilos) por los cuales se prolongaran directamente los canales de los sistemas
multiplex, cuando formen parte de la línea. En este tipo de circuitos, a diferencia de
los anteriores, puede enviarse simultáneamente información en ambos sentidos.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
El medio de transmisión constituye el soporte físico a través del cual emisor
y receptor pueden comunicarse en un sistema de transmisión de datos.
Distinguimos dos tipos de medios: guiados y no guiados. En ambos casos la
transmisión se realiza por medio de ondas electromagnéticas. Los medios guiados
conducen (guían) las ondas a través de un camino físico, ejemplos de estos medios
son el cable coaxial, la fibra óptica y el par trenzado. Los medios no guiados
proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen; como
ejemplo de ellos tenemos el aire y el vacío.
La naturaleza del medio junto con la de la señal que se transmite a través de
él constituye los factores determinantes de las características y la calidad de la
transmisión. En el caso de medios guiados es el propio medio el que determina el
que determina principalmente las limitaciones de la transmisión: velocidad de
transmisión de los datos, ancho de banda que puede soportar y espaciado entre
repetidores. Sin embargo, al utilizar medios no guiados resulta más determinante
en la transmisión el espectro de frecuencia de la señal producida por la antena que
el propio medio de transmisión.
Algunos medios de transmisión guiados son:
1) Par Trenzado
Este consiste en dos alambres de cobre aislados, en general de 1mm de
espesor. Los alambres se entrelazan en forma helicoidal, como en una molécula de
ADN. La forma trenzada del cable se utiliza para reducir la interferencia eléctrica
con respecto a los pares cercanos que se encuentran a su alrededor. Los pares
trenzados se pueden utilizar tanto para transmisión analógica como digital, y su
ancho de banda depende del calibre del alambre y de la distancia que recorre; en
muchos casos pueden obtenerse transmisiones de varios megabits, en distancias
de pocos kilómetros. Debido a su adecuado comportamiento y bajo costo, los pares
trenzados se utilizan ampliamente y es probable que se presencia permanezca por
muchos años.
2) Cable Coaxial
El cable coaxial consta de un alambre de cobre duro en su parte central, es
decir, que constituye el núcleo, el cual se encuentra rodeado por un material
aislante. Este material aislante está rodeado por un conductor cilíndrico que
frecuentemente se presenta como una malla de tejido trenzado. El conductor
externo está cubierto por una capa de plástico protector.
La construcción del cable coaxial produce una buena combinación y un gran
ancho de banda y una excelente inmunidad al ruido. El ancho de banda que se
puede obtener depende de la longitud del cable; para cables de 1km, por ejemplo,
es factible obtener velocidades de datos de hasta 10Mbps, y en cables de longitudes
menores, es posible obtener velocidades superiores. Se pueden utilizar cables con
mayor longitud, pero se obtienen velocidades muy bajas. Los cables coaxiales se
emplean ampliamente en redes de área local y para transmisiones de largas
distancia del sistema telefónico.
3) Fibra Óptica
Un cable de fibra óptica consta de tres secciones concéntricas. La más
interna, el núcleo, consiste en una o más hebras o fibras hechas de cristal o plástico.
Cada una de ellas lleva un revestimiento de cristal o plástico con propiedades
ópticas distintas a las del núcleo. La capa más exterior, que recubre una o más
fibras, debe ser de un material opaco y resistente.
Un sistema de transmisión por fibra óptica está formado por una fuente
luminosa muy monocromática (generalmente un láser), la fibra encargada de
transmitir la señal luminosa y un fotodiodo que reconstruye la señal eléctrica.
4) Onda Portadora
Es una onda, generalmente senoidal, modificada en alguno de sus
parámetros (amplitud, frecuencia o fase) por una señal de entrada denominada
moduladora con el fin de transmitir una información. Esta onda portadora es de una
frecuencia mucho más alta que la de la señal.
Al modular una señal, se desplaza su contenido espectral en frecuencia,
ocupando un cierto ancho de banda alrededor de la frecuencia de la onda portadora.
Esto permite multiplexar en frecuencia varias señales simplemente utilizando
diferentes ondas portadoras y conseguir así un uso más eficiente del espectro de
frecuencias.
En telecomunicaciones, la longitud de onda de la onda portadora (λ),
expresada en metros, de la señal se relaciona con la Velocidad de la Luz (c),
expresada en metros por segundo, dividida por la frecuencia (f), en hercios.
Así, por ejemplo, para transmitir una señal de 30 MHz (que tendría una
longitud de onda de 10 m) se necesitaría una antena cuya longitud sea múltiplo o
submúltiplo de 10 m. Modulando dicha señal se logra disminuir el tamaño de la
antena necesaria.
Las ondas portadoras son usadas para transmitir señales de radio a un
radiorreceptor. Tanto las señales demodulación de amplitud (AM) como las de
frecuencia modulada (FM) son transmitidas con la ayuda de frecuencias portadoras.
La frecuencia para una estación de radio dada es en realidad la frecuencia de su
onda portadora.
5) Radioenlaces Analógico y Digital:
Se denomina radio enlace a cualquier interconexión entre los terminales de
telecomunicaciones efectuados por ondas electromagnéticas. Si los terminales son
fijos, el servicio se lo denomina como tal y si algún terminal es móvil, se lo denomina
dentro de los servicios de esas características.
Se puede definir al radio enlace del servicio fijo, como sistemas de
comunicaciones entre puntos fijos situados sobre la superficie terrestre, que
proporcionan una capacidad de información, con características de calidad y
disponibilidad determinadas. Típicamente estos enlaces se explotan entre los 800
MHz y 42 GHz.
Los radioenlaces, establecen un concepto de comunicación del tipo dúplex,
de donde se deben transmitir dos portadoras moduladas: una para la Transmisión
y otra para la recepción. Al par de frecuencias asignadas para la transmisión y
recepción de las señales, se lo denomina radio canal.
Los enlaces se hacen básicamente entre puntos visibles, es decir, puntos
altos de la topografía. Cualquiera que sea la magnitud del sistema de microondas,
para un correcto funcionamiento es necesario que los recorridos entre enlaces
tengan una altura libre adecuada para la propagación en toda época del año,
tomando en cuenta las variaciones de las condiciones atmosféricas de la región.
Para poder calcular las alturas libres debe conocerse la topografía del terreno, así
como la altura y ubicación de los obstáculos que puedan existir en el trayecto.
En un Radioenlace Analógico típico, la señal moduladora es un múltiplex
telefónico MDF que modula a la portadora en frecuencia MF, un conjunto de señales
radiofónicas o una señal de TV. La gama de capacidades de los radioenlaces para
telefonía se extiende de 12 a 10800 canales telefónicos. Para TV, la carga típica del
radioenlace es la señal de video frecuencia (banda base de 0 - 5.5 MHz).
En un radioenlace digital, la señal moduladora es un múltiplex digital MIC
(PCM) que modula la portadora en fase (PSK) o fase diferencial (DPSK), en forma
binaria o multinivel (polivalente), o hace uso de una modulación combinada en
amplitud y en fase (QAM).
MÉTODOS DE TRANSMISIÓN
Acceso Múltiple por División De Frecuencia (Frequency Division
Multiple Access o FDM).
Es una técnica de multiplexación usada en múltiples protocolos de
comunicaciones, tanto digitales como analógicas, principalmente de
radiofrecuencia. Es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en sistemas de
transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte
cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de
frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultánea
por un solo medio de transmisión. Así se pueden transmitir muchos canales de
banda relativamente angosta por un solo sistema de transmisión de banda ancha.
El FDM es un esquema análogo de multiplexado; la información que entra a
un sistema FDM es analógica y permanece analógica durante toda su transmisión.
Un ejemplo de FDM es la banda comercial de AM, que ocupa un espectro de
frecuencias de 535 a 1605 kHz. Si se transmitiera el audio de cada estación con el
espectro original de frecuencias, sería imposible separar una estación de las demás.
En lugar de ello, cada estación modula por amplitud una frecuencia distinta de
portadora, y produce una señal de doble banda lateral de 10KHz.
Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM comercial y las
emisoras de televisión, así como los sistemas de telecomunicaciones de alto
volumen. Dentro de cualquiera de las bandas de transmisión comercial, las
transmisiones de cada estación son independientes de las demás.
Una variante de MDF es la utilizada en fibra óptica, donde se multiplexan
señales, que pueden ser analógicas o digitales, y se transmiten mediante portadoras
ópticas de diferente longitud de onda, dando lugar a la denominada multiplexación
por división de longitud de onda, o WDM
Modulación por Impulsos Codificados o PCM:
Es un procedimiento de modulación utilizado para transformar
una señal analógica en una secuencia de bits (señal digital), este método fue
inventado por Alec Reeves en 1937. Una trama o stream PCM es una
representación digital de una señal analógica en donde la magnitud de la onda
analógica es tomada en intervalos uniformes (muestras), cada muestra puede tomar
un conjunto finito de valores, los cuales se encuentran codificados.
Los flujos (streaming) PCM tienen dos propiedades básicas que determinan
su fidelidad a la señal analógica original: la frecuencia de muestreo, es decir, el
número de veces por segundo que se tomen las muestras; y la profundidad de bit1 ,
que determina el número de posibles valores digitales que puede tomar cada
muestra.
Multiplexación por División de Tiempo (Time Division Multiple Access o
TDM)
Es una técnica que permite la transmisión de señales digitales y cuya idea
consiste en ocupar un canal (normalmente de gran capacidad) de transmisión a
partir de distintas fuentes, de esta manera se logra un mejor aprovechamiento del
medio de transmisión. Es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad,
especialmente en los sistemas de transmisión digitales. En ella, el ancho de banda
total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del
tiempo total (intervalo de tiempo).
Jerarquía Digital Plesiócrona, (Plesiochronous Digital Hierarchy o PDH)
Es una tecnología usada en telecomunicación para transportar grandes
cantidades de información mediante equipos digitales de transmisión que funcionan
sobre fibra óptica, cable coaxial o radio de microondas.
Plesiocrono se origina del griego plesio ("cercano" o "casi") y cronos ("reloj"),
el cual significa que dos relojes están cercanos uno del otro en tiempo, pero no
exactamente el mismo.
PDH define un conjunto de sistemas de transmisión que utiliza dos pares de
alambres y un método de multicanalización por división de tiempo (TDM) múltiples
canales de voz y datos digitales.
La tecnología PDH permite que las redes de telecomunicaciones operen a un
nivel donde diferentes partes de la red están casi completamente sincronizadas.
También permite las transmisiones de flujos de datos que corren a nominalmente el
mismo rango, pero permite algo de variación en la velocidad.
El rango de transferencia de datos básico del flujo de datos es igual a 2.048
kb/s (kilobits por segundo). Un kilobit es equivalente a 1.000 bits, o la más pequeña
unidad de datos, por segundo. Un reloj controla el rango de los datos, al que se le
permite variar ligeramente, y provoca que los flujos de datos corran a rangos
ligeramente diferentes.
Jerarquía Digital Síncrona (Synchronous Digital Hierarchy o SDH)
Es un conjunto de protocolos de transmisión de datos. Se puede considerar
como la revolución de los sistemas de transmisión, como consecuencia de la
utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así como de la necesidad
de sistemas más flexibles y que soporten anchos de banda elevados. La jerarquía
SDH se desarrolló en Estados Unidos de América, bajo el nombre de SONET o
ANSI T1X1 y posteriormente el CCITT (Hoy UIT-T) en 1989 publicó una serie de
recomendaciones donde quedaba definida con el nombre de SDH.
La existencia de diversas jerarquías digitales, hacen que cuando el tráfico
sobrepasa las fronteras nacionales, haya necesidad de efectuar conversiones
generalmente costosas para llevar la señal a otro país. Esto y las desventajas de la
PDH actual que nombramos anteriormente forzaron a crear una jerarquía digital que
proporcionara un standard mundial unificado que a su vez ayude a que la
administración de la red sea más efectiva y económica. Además satisface las
demandas de nuevos servicios y más capacidad de transmisión, por parte de los
usuarios. Aparte de ser un standard mundial y ofrecer un método de multiplexación
síncrona, SDH involucra un concepto muy importante: el de red estratificada en
capas.
SDH trabaja con una estructura básica según lo define la CCITT (es el
encargado de establecer las recomendaciones necesarias para cualquier tecnología
de telecomunicaciones.) Esta estructura es llamada trama básica, la cual tiene una
duración de 125 microsegundos, y corresponde a una matriz de 9 filas y 270
columnas, cuyos elementos son octetos de 8 bits; y como su duración es de 125
microsegundos, o sea que se repite 8000 veces por segundo, su velocidad binaria
será:
19940 ∗ 8000 = 155520 𝐾𝑏𝑖𝑡𝑠/𝑠𝑒𝑔
Esta trama básica recibe el nombre de STM_1 " Modulo de Transporte
Síncrono de Nivel 1" (STM_1 = Synchronous TRansport Module 1).
Una red basada en SDH proporciona los medios para transportar los
contenedores entre diversos puntos, para cargar y descargar contenedores de los
STM_1 y para transferir contenedores de un medio de transporte a otro (STM_N).
Estas acciones determinan las funciones básicas que se deben realizar en
una red SDH. En los puntos de acceso a la red se ensamblan los vc adecuados a
la señal a transmitir, una vez conformado el vc debe ser transportado a través de la
red, durante el viaje del vc por la red SDH puede presentarse el caso en que un vc
o varios deben ser descargados del STM_1 o también casos en que deban ser
cargados en los STM_1. En su recorrido por la red, el vc pasara por diferentes rutas
y con diferentes velocidades.
Modo de Transferencia Asíncrona (Asynchronous Transfer Mode o
ATM)
Una conexión ATM, consiste de "celdas" de información contenidos en un
circuito virtual (VC). Estas celdas provienen de diferentes fuentes representadas
como generadores de bits a tasas de transferencia constantes como la voz y a tasas
variables tipo ráfagas (bursty traffic) como los datos.
Cada celda compuesta por 53 bytes, de los cuales 48 (opcionalmente 44) son
para trasiego de información y los restantes para uso de campos de control
(cabecera) con información de "quién soy" y "donde voy"; es identificada por un
"virtual circuit identifier" VCI y un "virtual path identifier" VPI dentro de esos campos
de control, que incluyen tanto el enrutamiento de celdas como el tipo de conexión.
La organización de la cabecera (header) variará levemente dependiendo de
sí la información relacionada es para interfaces de red a red o de usuario a red. Las
celdas son enrutadas individualmente a través de los conmutadores basados en
estos identificadores, los cuales tienen significado local ya que pueden ser
cambiados de interface a interface.
las redes ATM sólo transmiten paquetes en forma de celdas con una longitud
de 53 bytes (5 bytes de encabezado y 48 bytes de datos) e incluyen identificadores
que permiten dar a conocer la calidad del servicio (QoS), entre otras cosas. La
calidad de servicio representa un indicador de prioridad para paquetes que
dependen de la velocidad de red actual.
Por lo tanto, ATM posibilita la transferencia de datos a velocidades que van
desde 25 Mbps a más de 622 Mbps (incluso se espera que las velocidades alcancen
más de 2 Gbps a través de la fibra óptica). Debido a que el hardware necesario para
redes ATM es costoso, los operadores de telecomunicaciones las utilizan
básicamente para líneas de larga distancia.
Referencias Bibliográficas
ATM, disponible en:
http://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtml#ixzz34AywPRhZ
Black, U., D.; Redes de Tranmisión de Datos y Proceso Distribuido. (1987).
Ediciones Díaz de Santos.
Punto nivel de transmisión disponible en:
http://puntodeniveldetransmision.blogspot.com/
Transmisión PDH, disponible en:
http://www.ehowenespanol.com/transmision-pdh-hechos_95127/
Transmisión SDH, Disponible en:
http://www.ramonmillan.com/tutoriales/sdh.php
Modo ATM, Disponible en: http://es.kioskea.net/contents/670-atm-modo-de-
transferencia-asincrono