TEL120 - Introducción a Telecomunicaciones Curso inicial de Telecomunicaciones y Tecnologías dictado en el cuarto semestre de la Facultad de Ciencias e Ingeniería en la Especialidad de Ingeniería de Telecomunicaciones.

1. ITEL – Introducción a Ingeniería de las Telecomunicaciones ­ TEL 120
Capítulo 02
Conceptos Fundamentales
Ing. David Ortega G.

2. Agenda
Conceptos de…
1 Teoría de Comunicaciones
2 Redes de Telecomunicaciones
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3. Conceptos de Teoría de Comunicaciones
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4. Modelo de Comunicaciones
Ruido
Fuente Tx El Canal Rx Destinatario
Mensaje Señal Señal Recibida Mensaje
Modelo de Comunicaciones de Shanon y Weaver, 1948
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5. Transmisores y Receptores
• El transmisor es el elemento que transforma el mensaje emitido en un conjunto
de señales o códigos que serán adecuados al canal encargado de transmitirlos.
• El receptor se encarga de decodificar el mensaje transmitido que llegó por el
canal, para transformarlo en un código (lenguaje) entendible por el destinatario y
enviarlo a éste.
Y un teléfono? Un celular?
Transmisor + Receptor = Transceptor
(Transciever)
No olvidemos que
en el fondo los
transmisores y
receptores son
circuitos
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6. Transmisores y Receptores
Transmisor
Transductor de Pre ­ Procesador Modulador
Entrada
Convierte el Acondiciona o trata Genere una señal
mensaje de entrada la señal eléctrica análoga o muy
en una señal parecida a la original
eléctrica variable en modificando alguno
el tiempo de sus parámetros
como amplitud, fase
o frecuencia
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7. El Medio
• El medio o canal puede ser considerado como un subsistema de comunicaciones
físico en función a la distancia por el cual viajan las señales entre los extremos
del modelo.
El Medio no es ideal ni perfecto
• El Ruido es la perturbación de una señal por culpa de otra interferente que
produce errores en la percepción de la señal. Este rudio es producido por
inducción de otras señales en el canal de una comunicación o por la presencia de
elementos eletrónicos en los repetidores o amplificadores de señal.
• Eco, Crosstalk, Diafonía, Retardo, limitaciones en banda o en potencia, etc
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8. El Medio ­ Cableado
Par Trenzado Cable Coaxial Fibra Óptica
Cable de cobre trenzado Cable de cobre de dos Cable que transmite
para evitar interferencia conductores (vivo y malla) señales, pulsos de luz que
eléctrica. Es presa del que trasnmite señales de rebotan en fibras internas
crosstalk o diafonía por alta frecuencia. Usado en de vidrio vía reflexión.
ser un cable de multiples enlaces troncales TDMs, Inmune a ruido
medios y ruido inicialmente LAN; siendo electromagnético. Alta
eletromagnético. Usado el CATV su uso más vellcidad y gran ancho de
en Telefonía y xDSL popular. 50 (D) y 75 Ohms banda
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9. El Medio ­ Inalámbrico
Las Comunicaciones Móviles, Comunicaciones Satelitales, Comunicaciones
de radio y lasmicroondas usan el aire o el espacio como medio físico
utilizando las diferentes bandas de frecuencias.
La Radiofrecuencia utiliza la porción del espectro eletromagnético entre 3
Hz y 300 Ghz para transmitir señales de manera inalámbrica.
Más adelante veremos conceptos específicos de Radiofrecuencia
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10. Espectro Electromagnético
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11. Modos de Transmisión
Full Duplex Tx/Rx Tx/Rx
Tx Tx
Half Duplex
Rx Rx
Simplex Tx Rx
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12. Señales
• Una señal es una variación de la corriente eléctrica o
alguna otra magnitud física utilizada para trasmitir
información a través del canal.
• Al provenir de la fuente las señales son Analógicas.
• Deben ser convertidas a señales Digitales:
– Ante ruido o perturbaciones, las señales digitales
pueden ser reconstruidas
– Permite corregir errores ocasionados en el
trayecto
– Es posible realizar y aplicar métodos de
compresión
• La Digitalización de señales contempla 3 pasos:
Muestreo, Cuantificación y Codificación
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13. Digitalización de Señales ­ Muestreo Cuánto es la
frecuencia
adecuada?
Toma de muestras periódicas de la amplitud de una Señal a
Muestreo una frecuencia llamada frecuencia de muestreo
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14. Digitalización de Señales ­ Cuantificación
09
08
07
06
05
04
03
02
01
Es el ajuste de los valores tomados en el muestreo al universo
Cuantificación Finito de valores admitidos por el sistema.
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15. Digitalización de Señales ­ Codificación Un
Códec?
09 04,05,06,05,04,03,02,01,02,03,04,06,07,09,
09,09,08,05,03,02,03,05
08
07
06
05
04
03
02
010001010110010101000011001000
01 010010001101000110011110011001
1001100001010011001000110101
Conversión de los valores ajustados de la cuatificación al
Codificación Código binario
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16. Modulación
• Señal Moduladora
– Es la señal que tiene la información
• Onda Portadora
– Señal de mayor frecuencia que la señal
moduladora
• El tamaño físico de las antenas es
proporcional a la longitud de onda de las
señales que se trasnmiten o reciben por
ellas.
• Ordenamos el espectro modulando
• Optimizamos Ancho de banda
• Protegemos la calidad de la información
• La señal se propaga de mejor forma
Diferentes tipos de Modulación:
• Analógica: AM, FM, PM
• Digital: QAM, QPSK, ASK, FSK
Graficos tomado de Wikipedia
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17. Dominios de Tiempo y Frecuencia
Fuente: http://spie.org La Transformada de Fourier nos
permite pasar una señal del
dominio temporal al dominio de
la frecuencia.
A través del análisis frecuencial
y la aplicación de filtros podemos
recuperar señales que han sido
interferidas
Analizador de Espectros
(Spectrum Analyzer)
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18. Dominios de Tiempo y Frecuencia
Un Ejemplo:
Frecuencia Tiempo
La Voz Humana
La Voz humana se encuentra en el
rango entre 80 y 1100 Hz
(escuchamos desde 20 hasta 4400
Hz)
Chicos: Tono entre 100 y 200 Hz
Chicas: Tono entre 150 y 300 Hz
Bebé Recién nacido: 440 – 500 Hz
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19. Ancho de Banda Analógico
• Definimos ancho de banda analógico como el espacio en Hz de potencia
significativa en una señal en el dominio de la frecuencia.
• Se define como:
BW = Frecuencia Final – Frecuencia Inicial
• Ejemplos:
– El ancho de banda de la voz humana es de alrededor de 1 Khz.
– El ancho de banda de una portadora GSM (2G) es de 200 Khz
Ancho de Banda Digital
Es la cantidad de datos que se pueden transmitir en una unidad de tiempo. La unidad
más usada es Kbps – Kilobits por segundo. Ejemplo BW ADSL = 256 Kbps
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20. Relación Señal a Ruido (SNR)
Relación de señal
deseada contra el ruido
interferente del sistema
de telecomunicaciones.
Es importante para
saber cuan rescatable
del ruido es nuestra
señal
Tomado de radioeletronics.com
Los dB son unidades logaritmicas de niveles de
referencia. Esto permite, por ejemplo, expresar en Qué son los Decibelios?
decibelios la ganancia de un amplificador o la pérdida
de un atenuador sin necesidad de referirse a la
potencia de entrada que, en cada momento, se les
esté aplicando.
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21. Teorema de Nyquist
El teorema de Nyquist demuestra, que la
reconstrucción exacta de una señal
periodica contínua en banda base a
partir de sus muestras, es
matemáticamente posible si la señal
está limitada en banda y la tasa de
muestreo es superior al doble de su
ancho de banda.
f(m) ≥ 2*BW
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22. Teoría de la Información (Shanon)
• Juguemos al ahorcado…
• La teoría de la Información busca cuantificar la información para
definir la capacidad de un canal, temas de compresión de datos.
Cada elemento de un mensaje aporta cierta cantidad de
información lo que elimina la incertidumbre, haciendo más
probable la eliminación de errores (entropía de shannon)
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23. Cantidad de Información de Shannon
• Conociendo el BW y el SNR de un sistema, podemos saber la
cantidad de Información que este soporta:
C = BW*Log2 [1+ SNR] bits/seg
Ejemplo: Para el sistema telefónico, la Relación señal a Ruido,
usualmente es 20dB.
Luego:
20 = 10*Log(S/N) S/N =100.
Por lo tanto:
C = 3kHz*Log2 [1+ 100]
C = 19kbps
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24. Conceptos de Redes de Telecomunicaciones
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25. Red de Telecomunicaciones
Server
Aplicaciones
Internet
Ethernet IP Core
Softswitch
Transporte
Red de Acceso
Red Core
Llamamos “Red de Telecomunicaciones” al enmallado de enlaces y nodos ordenados para la
telecomunicación en el cual los mensajes pasan de una parte a otra de la red a través de diferentes
enlaces y nodos.
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26. La Última Milla – Last Mile
Llamamos “Última Milla” al último tramo de comunicación entre un operador de
Telecomunicaciones y el usuario final. Podrán encontrar literatura en la cual es también llamada “la
primera milla” (visto desde el usuario)
Diferentes tecnologías se utilizan en la última milla como Wi­Fi, tecnologías de acceso xDSL como
ADSL2+ (Speedy), tecnologías xPON sobre fibra óptica entre otras.
La última milla es un gran reto para los operadores, usando tecnologías fijas despliegan gran
infratesructura; y con tec. Inalámbricas pagan canones de espectro.
Los operadores buscan optimizar BW, inversión y escalabilidad.
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27. Redes P2P & P2MP
Tomado de: bibliotecadigital.ilce.edu.mx
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28. Conmutación (Switching)
Circuitos Paquetes
Tomado de: bibliotecadigital.ilce.edu.mx
Nodo
Nodo
Nodo
Nodo
Nodo Nodo
­ Tiempo Real ­ Flexibilidad y rentabilidad
­ No se comparte el BW ­ Retransmisión en caso de error
­ Desperdicio de recursos en tiempo muerto ­ Equipos de nodos mas complejos
­ Negociación previa que retrasa ­ BW aprovechado por todos y no
­ Circuitos Fijos por una comunicación en particular
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29. Multiplexación
Combinar varios canales sobre el mismo medio
n entradas
n salidas
1 enlace, n canales
MUX DEMUX
• La Multiplexación puede ser:
– TDM – Multiplexación por división de tiempo
– FDM – Multiplexación por división de frecuencia
– WDM – Muliplexación por división de Longitudes de Onda
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30. Tecnologías de Acceso Múltiple
Control de Acceso al Medioo Acceso Múltiple: Protocolos basados en multiplexación
para accesar a un medio común por medio de multicanalización.
Us
er
Us
Us er
er
Power Power Power
Us
er
n cy n cy nc
y
T im ue T im q ue T im ue
eq Fre e q
e Fr e e Fr
FDMA TDMA CDMA
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31. Accesibilidad y Modelo de Colas
• En telecomunicaciones, se utilizan los modelos de colas para
establecer la posibilidad de pérdida de un sistema de
telecomunicaciones, dada la existencia de tráfico. Los sistemas
de telecomunicaciones no pueden albergar a todos los usuarios
por lo que se diseñan con un porcentaje de pérdida.
Aparece un concepto interesante
para las telecomunicaciones:
1% 2%
Pérdida en Pérdida en
Telefonía Fija Telefonía Móvil
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32. Protocolos
• Un protocolo es el conjunto de reglas standard que establece y
controla una comunicación o transferencia de información.
• Los protocolos de comunicación:
– Dan formato a los datos o a la información
– Negociación automática de toma del canal (handshaking)
– Corrigen errores y establecen reconexión
– Inician y terminan sesiones de comunicación.
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33. Protocolos – OC, NOC
No Orientado a Conexión Orientado a Conexión
Conexión
OK!
Envía y “Reza” Envía y Monitorea
Ej: Voz sobre IP Ej: Internet
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34. Modelo de Capas El Ejemplo del telegrafista
Autor: Angelo Velarde
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35. Modelo de Capas Tomemos en cuenta los
protocolos, como parte de la
arquitectura, no las interfaces.
Autor: Angelo Velarde
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36. Modelo de Capas Y una red de Telegrafistas…
Autor: Angelo Velarde
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37. Modelo OSI de Capas
• El modelo OSI (Open Systems Interconnection) es una
arquitectura de capas para diseño de protocolos y sistemas de
red. El modelo OSI se divide en 7 capas.
• Una capa es una entidad abstracta que provee servicios a la capa
inmediata superior y utiliza servicios ofrecidos por la capa
inmediata inferior.
• Y estas capas son:
PHYDANETSEPREA
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38. Modelo OSI de Capas
APLICATION – Capa de Aplicación
PRESENTATION – Capa de Presentación
SESSION – Capa de Sesión
TRANSPORTATION – Capa de Transporte
NETWORK – Capa de Red
DATA LINK – Capa de Enlace
PHYSICAL – Capa Física
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39. Modelo OSI de Capas
APLICATION – Capa de Aplicación Interfaz al usuario
PRESENTATION – Capa de Presentación Formato requerido por aplic.
SESSION – Capa de Sesión Establecer y cerrar conexión
TRANSPORTATION – Capa de Transporte Control de Datos (Paquetes)
NETWORK – Capa de Red Ruta de Comunicación
DATA LINK – Capa de Enlace Control y Gestion de Errores
PHYSICAL – Capa Física Medio de transmisión
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40. ITEL – Introducción a Ingeniería de las Telecomunicaciones ­ TEL 120
Capítulo 02
Conceptos Fundamentales
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