Sistema basico de comunicación (Sistema de Telecomunicaciones)

Unidad 1

Sistema
básico de comunicación

Modelo de un Sistema de Comunicaciones
:

La Comunicación es la transferencia de
información con sentido desde un lugar (remitente, origen,
fuente, transmisor) a otro lugar (destino, receptor). Por otra
parte Información es un patrón físico al
cual se le ha asignado un significado comúnmente acordado.
El patrón debe ser único (separado y distinto),
capaz de ser enviado por el transmisor, y capaz de ser detectado
y entendido por el receptor.

Si la información es intercambiada entre
comunicadores humanos, por lo general se transmite en forma de
sonido, luz o patrones de textura en forma tal que pueda ser
detectada por los sentidos primarios del oído, vista y
tacto. El receptor asumirá que no se está
comunicando información si no se reciben patrones
reconocibles.

En la siguiente figura se muestra un diagrama a bloques
del modelo básico de un sistema de comunicaciones, en
éste se muestran los principales componentes que permiten
la comunicación.

Elementos básicos de un sistema de
comunicaciones

ELEMENTOS DEL SISTEMA

En toda comunicación existen tres elementos
básicos (imprescindibles uno del otro) en un sistema de
comunicación: el transmisor, el canal de
transmisión y el receptor. Cada uno tiene una
función característica.

El Transmisor pasa el mensaje al canal en forma
de señal. Para lograr una transmisión eficiente y
efectiva, se deben desarrollar varias operaciones de
procesamiento de la señal. La más común e
importante es la modulación, un proceso que se distingue
por el acoplamiento de la señal transmitida a las
propiedades del canal, por medio de una onda
portadora.

El Canal de Transmisión o medio es el
enlace eléctrico entre el transmisor y el receptor, siendo
el puente de unión entre la fuente y el destino. Este
medio puede ser un par de alambres, un cable coaxial, el aire,
etc. Pero sin importar el tipo, todos los medios de
transmisión se caracterizan por la atenuación, la
disminución progresiva de la potencia de la señal
conforme aumenta la distancia.

La función del Receptor es extraer del
canal la señal deseada y entregarla al transductor de
salida. Como las señales son frecuentemente muy
débiles, como resultado de la atenuación, el
receptor debe tener varias etapas de amplificación. En
todo caso, la operación clave que ejecuta el receptor es
la demodulación, el caso inverso del proceso de
modulación del transmisor, con lo cual vuelve la
señal a su forma original.

El Mensaje Información que se pretende
llegue del emisor al receptor por medio de un sistema de
comunicación. Puede ser en formas como ser texto,
número, audio, gráficos, etc. Este también
puede ser de forma verbal o no verbal.

Tipos de Señal

Señal análoga: Usa variaciones
(modulaciones) en una señal, para enviar
información. Es especialmente útil para datos en
forma de ondas como las ondas del sonido. Las señales
análogas son las que usan normalmente su línea de
teléfono y sus parlantes.

Las señales análogas se pueden modular
en:

Amplitud Modulada: Se emplean dos niveles
diferentes de voltajes para representar el 0 y el 1
respectivamente.

Frecuencia Modulada: Se utilizan dos o más
tonos diferentes.

Señal Digital: Es una corriente de 0 y 1
toman un conjunto finito de valores en un intervalo de
interés.

La señal digital se puede modular por:

Modulación por Impulsos Codificados
MIC

Pulse Coded Modulation (PCM)

Cuando se habla por teléfono sale una
señal análoga normal que después se
digitaliza mediante un Codec produciendo un numero de 7 u
8 bits. El Codec efectúa 8000 muestras por segundo (125 s
/muestra) con este número de muestras es suficiente para
capturar toda la información de un ancho de banda de
4Khz.

Tipos de Transmisión

Serie: Transmisión sobre un canal de una
sola línea, la mayoría de las redes de
comunicaciones utilizan la transmisión en serie entre
terminales y computadoras. En la transmisión serie los
bits van uno detrás de otro a través de un cable.
Se requiere de una sincronización.

Paralelo: Los datos pueden transmitirse entre
ordenadores y terminales mediante cambios de corriente o
tensión en un cable, salen un grupo de bits a la vez por
varias líneas (Se pude decir que el paralelo es la
unión de varias series), o sea cada bit de un
carácter se traslada por su propio cable.

Hay una señal llamada Strobe o reloj que
va sobre un cable adicional e indica al receptor cuando
están presentes todos los bits sobre sus respectivos
cables para que se pueda tomar una muestra de valores.

La comunicación en paralelo es útil a
corta distancia, siendo mas rápida.

Contaminaciones
de la señal

Durante la transmisión de la señal ocurren
ciertos efectos no deseados. Algunos de ellos son la
atenuación, distorsión, la interferencia y el
ruido, los cuales se manifiestan como alteraciones de la forma de
la señal. Al introducirse estas contaminaciones al
sistema, es una práctica común y conveniente
imputárselas, pues el transmisor y el receptor son
considerados ideales. En términos generales, cualquier
perturbación no intencional de la señal se puede
clasificar como "ruido", y algunas veces es difícil
distinguir las diferentes causas que originan una señal
contaminada. Existen buenas razones y bases para separar estos
tres efectos, de la manera siguiente:

Atenuación: Desgaste que sufre la
señal de energía ocasionada por la distancia entre
el emisor y el receptor. Toda señal eléctrica al
ser transmitida por un medio físico o por espacio
experimenta una perdida de potencia denominada atenuación.
Se mide normalmente en decibelios por unidad de
distancia

Distorsión: Es la deformación que
experimenta la señal al ser transmitida por un canal
debida a la respuesta imperfecta del sistema a ella misma. A
diferencia del ruido y la interferencia, la distorsión
desaparece cuando la señal deja de aplicarse.

Interferencia: Es la contaminación por
señales extrañas, generalmente artificiales y de
forma similar a las de la señal. El problema es
particularmente común en emisiones de radio, donde pueden
ser captadas dos o más señales
simultáneamente por el receptor. La solución al
problema de la interferencia es obvia; eliminar en una u otra
forma la señal interferente o su fuente. En este caso es
posible una solución perfecta, sí bien no siempre
práctica.

Ruido: Interferencia externa sobre la
señal transmitida. Por ruido se debe de entender las
señales aleatorias e impredecibles de tipo
eléctrico originadas en forma natural dentro o fuera del
sistema. Cuando estas señales se agregan a la señal
portadora de la información, ésta puede quedar en
gran parte oculta o eliminada totalmente. Por supuesto que
podemos decir lo mismo en relación a la interferencia y la
distorsión y en cuanto al ruido que no puede ser eliminado
nunca completamente, ni aún en teoría.

Frecuencias de
transmisión

Frecuencias extremadamente bajas: Llamadas
ELF (Extremely Low Frequencies), son aquellas que se encuentran
en el intervalo de 3 a 30 Hz. Este rango es equivalente a
aquellas frecuencias del sonido en la parte más baja
(grave) del intervalo de percepción del oído
humano. Cabe destacar aquí que el oído humano
percibe ondas sonoras, no electromagnéticas, sin embargo
se establece la analogía para poder hacer una mejor
comparación.Frecuencias super bajas: SLF (Super Low
Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de
30 a 300 Hz. En este rango se incluyen las ondas
electromagnéticas de frecuencia equivalente a los sonidos
graves que percibe el oído humano
típico.

Frecuencias ultra bajas: ULF (Ultra Low Frequencies),
son aquellas en el intervalo de 300 a 3000 Hz. Este es el
intervalo equivalente a la frecuencia sonora normal para la mayor
parte de la voz humana.

Frecuencias muy bajas: VLF, Very Low Frequencies. Se
pueden incluir aquí las frecuencias de 3 a 30 kHz. El
intervalo de VLF es usado típicamente en comunicaciones
gubernamentales y militares.

Frecuencias bajas: LF, (Low Frequencies), son aquellas
en el intervalo de 30 a 300 kHz. Los principales servicios de
comunicaciones que trabajan en este rango están la
navegación aeronáutica y marina.

Frecuencias medias: MF, Medium Frequencies, están
en el intervalo de 300 a 3000 kHz. Las ondas más
importantes en este rango son las de radiodifusión de AM
(530 a 1605 kHz).

Frecuencias altas: HF, High Frequencies, son aquellas
contenidas en el rango de 3 a 30 MHz. A estas se les conoce
también como "onda corta". Es en este intervalo que se
tiene una amplia gama de tipos de radiocomunicaciones como
radiodifusión, comunicaciones gubernamentales y militares.
Las comunicaciones en banda de radioaficionados y banda civil
también ocurren en esta parte del espectro.

Frecuencias muy altas: VHF, Very High Frequencies, van
de 30 a 300 MHz. Es un rango popular usado para muchos servicios,
como la radio móvil, comunicaciones marinas y
aeronáuticas, transmisión de radio en FM (88 a 108
MHz) y los canales de televisión del 2 al 12 [según
norma CCIR (Estándar B+G Europa)]. También hay
varias bandas de radioaficionados en este rango.Frecuencias ultra
altas: UHF, Ultra High Frequencies, abarcan de 300 a 3000 MHz,
incluye los canales de televisión de UHF, es decir, del 21
al 69 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)] y se
usan también en servicios móviles de
comunicación en tierra, en servicios de telefonía
celular y en comunicaciones militares.

Frecuencias super altas: SHF, Super High Frequencies,
son aquellas entre 3 y 30 GHz y son ampliamente utilizadas para
comunicaciones vía satélite y radioenlaces
terrestres. Además, pretenden utilizarse en comunicaciones
de alta tasa de transmisión de datos a muy corto alcance
mediante UWB. También son utilizadas con fines militares,
por ejemplo en radares basados en UWB.Frecuencias extremadamente
altas: EHF, Extrematedly High Frequencies, se extienden de 30 a
300 GHz. Los equipos usados para transmitir y recibir estas
señales son más complejos y costosos, por lo que no
están muy difundidos aún.

Espectro electromagnético

Se denomina espectro electromagnético a
la distribución energética del conjunto de
las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se
denomina espectro electromagnético o
simplementeespectro a la radiación
electromagnética que emite (espectro de
emisión) o absorbe (espectro de absorción) una
sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la
sustancia de manera análoga a unahuella dactilar. Los
espectros se pueden observar
mediante espectroscopios que, además de permitir
observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo,
como son la longitud de onda, la frecuencia y la
intensidad de la radiación.

El espectro electromagnético se extiende desde la
radiación de menor longitud de onda, como los rayos
gamma y los rayos X, pasando por la luz
ultravioleta, la luz visible y los rayos
infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor
longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que
el límite para la longitud de onda más
pequeña posible es la longitud de
Planck mientras que el límite máximo
sería el tamaño del
Universo (véaseCosmología física)
aunque formalmente el espectro electromagnético
es infinito y continuo.

Onda electromagnética

Una onda electromagnética es la forma
de propagación de la radiación
electromagnética a través del espacio. Y sus
aspectos teóricos están relacionados con la
solución en forma de onda que admiten las ecuaciones
de Maxwell. A diferencia de las ondas mecánicas, las
ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material
para propagarse; es decir, pueden desplazarse por
elvacío.

Longitud de onda

La longitud de una onda es el
período espacial de la misma, es decir, la distancia que
hay de pulso a pulso . Normalmente se consideran dos puntos
consecutivos que poseen la misma fase: dos máximos,
dos mínimos, dos cruces por cero (en el mismo
sentido)

Frecuencia

Frecuencia es una magnitud que mide el
número de repeticiones por unidad de tiempo de
cualquier fenómeno o suceso periódico.

Para calcular la frecuencia de un suceso, se
contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en
cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen
por el tiempo transcurrido. Según el Sistema
Internacional (SI), la frecuencia se mide
en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz.
Un hercio es la frecuencia de un suceso o fenómeno
repetido una vez por segundo. Así, un fenómeno
con una frecuencia de dos hercios se repite dos veces por
segundo. Esta unidad se llamó originariamente «ciclo
por segundo» (cps) y aún se sigue utilizando. Otras
unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto
(rpm). Las pulsaciones del corazón y
el tempo musical se miden en «pulsos por
minuto» (bpm, del inglés beats per
minute).

Clasificación de las
ondas

- Atendiendo a su naturaleza:

Ondas mecánicas: requieren un medio material
para propagarse, no se propagan en el vacío (son las que
se propagan en una cuerda, en la superficie del agua, en el
sonido, etc.)

Ondas electromagnéticas: no requieren un
medio material para desplazarse. Se propagan en el vacío
(RX, UV, IR, luz visible,…)

– Si asociamos una función de
onda ð para describir formalmente una
onda, según ð dependa de una, dos o tres
coordenadas hablaremos de una, dos o tres dimensiones.

– Otra clasificación es atendiendo a
su dependencia temporal. Destacan en este sentido las
denominadas ondas armónicas, que son las que tienen una
dependencia armónica o sinusoidal con el tiempo, y ondas
con dependencia temporales de carácter más
general.

– Otra subdivisión es la de ondas
transversales y longitudinales según que la
perturbación consista en una variación
perpendicular o longitudinal a la dirección de
propagación:

Ondas transversales: serían las
electromagnéticas o las generadas en una
cuerda.

Ondas longitudinales: serían el sonido y en
general todas las que se propagan en medios fluidos.

– Teniendo en cuenta la dualidad
onda-corpúsculo y el comportamiento simétrico
de la naturaleza, puede pensarse que la materia exhiba esa
dualidad

Tipos de propagación

Tipos de propagación La transmisión
de ondas de radio utiliza cinco tipos de propagación
distintos: 

? –Superficial

? — Troposférica

? — Ionosférica

? — Línea de vista

? — Espacio

Propagación en superficie. En la
propagación en superficie, la ondas de radio viajan a
través de la porción mas baja de la
atmósfera, abrazando a la tierra. A las frecuencias mas
bajas, las señales emanan en todas las direcciones desde
la antena de transmisión y sigue la curvatura de la
tierra. La distancia depende de la cantidad de potencia en la
señal: cuanto mayor es la potencia mayor es la distancia.
La propagación en superficie también puede tener
lugar en el agua del mar. 

Propagación troposferica. La
propagación troposferica puede actuar de dos formas. O
bien se puede dirigir la señal en línea recta de
antena a antena (visión directa) ó se puede radiar
con un cierto ángulo hasta los niveles superiores de la
troposfera donde se refleja hacia la superficie de la tierra. El
primer método necesita que la situación del
receptor y el transmisor esté dentro de distancias de
visión, limitadas por la curvatura de la tierra en
relación a la altura de las antenas. El segundo
método permite cubrir distancias mayores. 

Propagación Ionosférica. En la
Propagación Ionosférica, las ondas de radio de
más alta frecuencia se radian hacia la ionosfera donde se
reflejan de nuevo hacia la tierra. La densidad entre la
troposfera y la ionosfera hace que cada onda de radio se acelere
y cambie de dirección, curvándose de nuevo hacia la
tierra. Este tipo de transmisión permite cubrir grandes
distancias con menor potencia de salida. 

Propagación por visión
directa. En la Propagación por visión
directa, se trasmite señales de muy alta frecuencia
directamente de antena a antena, siguiendo una línea
recta. Las antenas deben ser direccionales, estando enfrentadas
entre si, y/o bien están suficientemente altas ó
suficientemente juntas para no verse afectadas por la curvatura
de la tierra. La propagación por visión directa es
compleja porque las transmisiones de radio no se pueden enfocar
completamente. Las ondas emanan hacia arriba y hacia abajo
así como hacia delante y pueden reflejar sobre la
superficie de la tierra o partes de la atmósfera. Las
ondas reflejadas que llegan a la antena receptora más
tarde que la porción directa de la transmisión
puede corromper la señal recibida. 

Propagación por el espacio. La
Propagación por el espacio utiliza como retransmisor
satélites en lugar de la refracción
atmosférica. Una señal radiada es recibida por un
satélite situado en órbita, que la reenvía
devuelta a la tierra para el receptor adecuado. La
transmisión vía satélite es
básicamente una transmisión de visión
directa como un intermediario. La distancia al satélite de
la tierra es equivalente a una antena de súper alta
ganancia e incremente enormemente la distancia que puede ser
cubierta por una señal.

Unidad 2

Conexión
Telefónica

Una conexión telefónica permite a los
usuarios de este servicio, conectarse a la Internet por medio de
su línea telefónica utilizando un modem
estándar de 56k.  La computadora literalmente marca
un número telefónico proporcionado por el proveedor
de servicio de Internet y conecta con el modem del Servidor y de
ahí a la Internet.  La conexión por
teléfono tiene una transferencia de información de
56 Kilobits por segundo bajo condiciones ideales.

Esta conexión es factible en la mayor parte del
planeta, ya que la RTC está globalmente extendida. Esto es
útil para la gente que viaja con su ordenador
portátil. Esta conexión es utilizada en zonas
rurales o en áreas muy remotas donde las conexiones
de banda ancha son imposibles por falta de
infraestructura (la baja demanda de este tipo de servicios en
estos lugares hace que su instalación sea poco rentable y
que no se halle entre las prioridades de las empresas de
telecomunicaciones; también hay zonas sin siquiera
RTC).

Esta forma de conexión suele realizarse a
través de una llamada local. Normalmente requiere algo de
tiempo para establecer una sesión de datos. Si la empresa
proveedora del servicio telefónico cobrara por cada nueva
conexión y por el tiempo que dura la sesión, el
costo a fin de mes puede acercarse al de la banda ancha, que es
cada vez más barata debido a la competencia en
auge.

Red Telefónica Conmutada

Se define la Red Telefónica Visual
Envolvente (RTVE) como el conjunto de elementos constituido por
todos los medios de transmisión y conmutación
necesarios para enlazar a voluntad dos equipos terminales
mediante un circuito físico que se establece
específicamente para la comunicación y que
desaparece una vez que se ha  completado la misma. Se trata
por tanto, de una red de telecomunicaciones conmutada.completado
la misma. Se trata por tanto, de una red de telecomunicaciones
conmutada.

ESTRUCTURA Y CARACTERÍSTICAS DE UNA
RED TELEFÓNICA

En el campo de la telefonía tenemos tres
conceptos fundamentales, la comunicación, la
transmisión y la distribución.

La comunicación: es el sistema capaz
de llevar a cabo la conexión de dos abonados, una central
telefónica realiza la función de conmutación
entre miles de abonados.

La transmisión: significa transporte
de energía a través de un medio, en
telefonía el tipo de energía es eléctrica y
los medios utilizados son cables, fibra óptica y el
aire.

La distribución: consiste en hacer
llegar la energía hasta el destino final, esta
función es proporcionada por las líneas de abonado
que se conectan a la red, los terminales telefónicos
pueden ser cualquier otro aparato como fax, modem.

En general una línea telefónica de abonado
está constituida por dos hilos que se denominan
par.

CONMUTACIÓN TELEFÓNICA

¿Por qué se necesita la conmutación
telefónica?

Supongamos que una red constituida por dos
teléfonos para conectar con todos mediante una red de
malla se necesita 4 líneas, el número de
líneas se calcula: número de líneas n x N-1
(siendo N el número de líneas que se
conectan).

En vez de esta manera conectamos los teléfonos en
estrella con un elemento en el centro que conecte con cualquiera
el número de líneas descendente de tal manera que
es solo los mismos que teléfonos. Número de
líneas = a número de teléfonos, a este
sistema se le denomina conmutación ya que conmuta unos
teléfonos con otros y precisa una central de
conmutación.

CONMUTACIÓN ESPECIAL Y TEMPORAL

Todas las centrales telefónicas disponen de su
estructura de dos bloques funcionales, unidad de
conmutación y unidades de control.

La unidad de conmutación es la encargada de
establecer un camino entre la entrada y la salida para realizar
la conmutación, contiene una red de contactos a
través de los cuales pasa la llamada, para cada llamada la
unidad de conmutación cierra un trayecto de contactos en
esta red de conmutación.

Los conmutadores diseccionan las comunicaciones y
también conecta el tráfico; los abonados conectados
no están en un momento dado todos en activo.

La conmutación se puede efectuar de dos
maneras:

CONMUTACIÓN ESPECIAL TAMBIÉN LLAMADA
SDM.

Consiste en que el conmutador establece los caminos
mediante conexiones físicas (reles, tiristores, etc.) este
circuito de entrada-salida se mantiene todo el tiempo que dura la
conversación, este tipo de conmutación es utilizado
por las señales analógicas.

CONMUTACIÓN TEMPORAL

Es la que el conmutador conmuta las informaciones en
espacios de tiempo fijos.

CONMUTACIÓN ANALÓGICA

La señal eléctrica generada por el aparato
telefónico es de tipo analógico modulada por la voz
y limitada dentro de un ancho de banda comprendido entre 300Hz y
3400Hz. Una línea de abonado solo puede transportar una
conversación en el canal de voz, esto no resulta
económico por lo que se concibió un sistema para
conversaciones simultáneamente por una sola vía de
transmisión, a este método se le denomina
transmisión simultánea o múltiplex. Para
transmitir varias señales analógicas
correspondientes a varias conversaciones telefónicas se
envían juntas en un canal de transmisión pero
separadas por frecuencias.

CONMUTACIÓN DIGITAL

En la actualidad se impone la digitalización de
toda la red con la utilización de circuitos de tipo NIC
también llamados PCE (pulsos de código modulado).
Estos circuitos utilizan una conmutación temporal
también denominada MDT (multiplexación por
división en el tiempo) consiste muestrear o introducir
muestras de otros canales en el espacio de tiempo existente entre
dos muestras de un mismo canal, las muestras se convierten a
valores binarios obteniendo los tramos MIC, lo que implica que la
conmutación es digital.

CENTRALES DE CONMUTACIÓN

Estas centrales establece automáticamente el
enlace entre dos abonados que desean establecer una
comunicación. En las centrales telefónicas se
realizan dos tipos de enlaces: los que conectan a dos abonados de
una misma central (enlaces internos) y los de entrada-salida de
otras centrales, puesto que todos los abonados no utilizan la
central al mismo tiempo el numero de enlaces es inferior al
número de abonados por ello es necesario utilizar las
etapas de concentración y expansión, así
como otra de distribución.

En la etapa de concentración el
abonado que llama se puede conectar a cualquiera de los enlaces
de salida, sin embargo, en la etapa de expansión el enlace
de llegada se conecta solo al abonado que llama.

Cuando un abonado quiere efectuar una llamada en la
etapa de concentración se busca un enlace que se encuentre
disponible. El número de entradas es el mismo que el
número de abonados mientras que las salidas están
en función del tráfico que estos
originan.