Sistemas de Telecomunicaciones cap 4 (ss)
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Sistemas de Telecomunicaciones cap 4 (ss)

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capitulo concluyente de medios de transmisión e introducción al calculo de enlaces.

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  • 1. Plan Complementario SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES EIE 846 Francisco Apablaza M. 2013 famapablaza@hotmail.com
  • 2. Programa Objetivos: Conocer, Comprender y Aplicar los principales componentes y fundamentos conceptuales de los sistemas de Telecomunicaciones. Contenidos: Clasificación de los sistemas de telecomunicaciones Información, Señales y Ruido Proceso de codificación de: fuente, canal y línea Procesos de Modulación: lineal, angular y digital Sistemas de Transmisión: Multiplexión: FDM-TDM-WDM Sistemas radioeléctricos y ópticos 2
  • 3.  Medios de Transmisión - Cables: pares, coaxial, fibra óptica - Espectro electromagnético  Multiplexión – FDM – TDM: PDH – SDH – WDM  Enlaces – Radio Microondas – Fibra Óptica 3 4.-Sistemas de Transmisión
  • 4. Medios de Transmisión Cables de cobre y fibra óptica 4 Tipos de Cables: Autosoportado, canalizado.
  • 5. 5 Características eléctricas  Por medio de transmisión se entiende el elemento físico que permite la transmisión de una señal, sea eléctrico, electromagnético u óptico.  Se representa como un cuadripolo Fuente de Información Receptor de Información Un par de cobre es una LÍNEA de TRANSMISIÓN Medios de Transmisión Cables de cobre y fibra óptica
  • 6. 6 Interpretación ADSL: Son valores max teóricos del esquema de codificación En ADSL2 incluyen Bonding Criterios primitivos aplicaron para Acceso Internet a Tasa max era 256 a 512 Kbps Recomendación ADSL2+ @ 4 Mbps: Objetivo de loop max. = 1.000 m Área de Servicio = 7 Km2 Atenuación max = 40 dB a 2 MHz SNR = 30 dB A cumplir en el 95% de los pares nuevos (sin diafonía) medido con NT ADSL2 Recomendaciones Exigencia 8 veces Medios de Transmisión Cables de cobre y fibra óptica
  • 7. 7 Cables ópticos con núcleo dieléctrico, auto sustentados por cordaje de acero conjugado al cable óptico formando una “figura 8”, formados por tubos loose, con núcleo con gel, disponibles de 02 a 96 fibras, en fibras monomodo de tipo Standard (G.652B), Low Water Peak (G.652D) o NZD- Non Zero Dispersion (G.655). Medios de Transmisión Cables de cobre y fibra óptica
  • 8. Propiedades de la Fibra óptica Conceptos generales Mecanismos de atenuación Dispersión Cromática PMD Fenómenos no lineales Tipos de Fibra (G.652, G.653, G.655, G.657) 8 Medios de Transmisión Cables de cobre y fibra óptica
  • 9. 9 fibra óptica
  • 10. 10 “ventanas” La FO es un “ducto” que confina las ondas electromagnéticas de luz Características generales Medios de Transmisión Cables de cobre y fibra óptica
  • 11. Comparativo Tipos de Fibra 12 Medios de Transmisión Cables de cobre y fibra óptica
  • 12. Medios de Transmisión Red externa, características de construcción y explotación: Construcción 13 Planimetría; Sistemas; permisos; normativas; contratistas, altos costos; …… Materiales: mufas, conectores, ferretería, …… OSP Largos max típicos de carretes multipares Cu: 50 pares 2000m 600 pares 500m 1200 pares 300m 2100 pares 150m
  • 13. Medios de Transmisión Red externa, características de construcción y explotación 14 OSP Aérea: Servidumbres Contaminación visual Robos Carretes de 4.000 o mas mts Multipar v/s FO Autosoportado o fig 8
  • 14. 15 OPGW: Optical fiber composite overhead ground wire ADSS: All-Dielectric Self-Supporting OSP Medios de Transmisión Red externa, características de construcción y explotación
  • 15. Medios de Transmisión Red externa, características de construcción y explotación 16 OSP Subterránea: Alto costo Mayor tiempo de construcción Troncales
  • 16. Medios de Transmisión Normativa de radio comunicaciones 17 Espectro Radioeléctrico
  • 17. Medios de Transmisión Normativa de radio comunicaciones 18 From To Name 1 GHz 2 GHz L 2 GHz 4 GHz S 4 GHz 8 GHz C 8 GHz 12 GHz X 12 GHz 18 GHz Ku 18 GHz 26.5 GHz K 26.5 GHz 40 GHz Ka 30 GHz 50 GHz Q 40 GHz 60 GHz U 50 GHz 75 GHz V 60 GHz 90 GHz E 75 GHz 110 GHz W 90 GHz 140 GHz F 110 GHz 170 GHz D Nomenclatura bandas de Microondas
  • 18. Medios de Transmisión Normativa de radio comunicaciones 19 Asignación UIT bandas de Microondas
  • 19. Medios de Transmisión Normativa de radio comunicaciones 20 Objetivo de la Asignación de bandas • Optimizar la utilización del espectro • Minimizar interferencias • Otros: facilitar interconexión en circuitos internacionales, intercalado de radiocanales adicionales, El plan de frecuencias recoge para cada banda: • Su frecuencia central • Su anchura • Número de radiocanales • Las portadoras asociadas a cada canal • Separación entre frecuencias adyacentes y entre las frecuencias extremas y los bordes • Polarizaciones de cada portadora • Tipo y calidad de radioenlace
  • 20. Medios de Transmisión Normativa de radio comunicaciones 21 Planes de Frecuencia Ejemplo de plan para radioenlace digital: Rec 636 (14 GHz) • Separaciones posibles entre canales 14 ó 28 MHz: 32 ó 16 radiocanales
  • 21. Medios de Transmisión Normativa de radio comunicaciones 22 Plan a 2 frecuencias: una para cada sentido de la transmisión del vano Frecuencias suficientemente separadas, para minmizar interferencias intercanal hacia atrás y hacia adelante, por directividad de antenas, Se puede cambiar la polarización en cada vano.
  • 22. Medios de Transmisión Normativa de radio comunicaciones 23 En el Reglamento de Radiocomunicaciones (2001, ITU-R) se asignan al servicio fijo las bandas: 2,4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,15,18,23,27,31,38,55 GHz http://www.itu.int/ITU-R/publications/publication.asp?product=rr2001&lang=s Subtel Dto 127 de 18-4-2006 Gran saturación de bandas Asignación de bandas bandas de Microondas
  • 23. Medios de Transmisión Optimización de recursos 24 Alto costo de medios de transmisión  Necesidad de compartir recursos en una dirección  Reducción de infraestructura  Creación de REDES
  • 24. Medios de Transmisión Optimización de recursos 25 Múltiples fuentes con necesidad de conexión Conexiones permanentes Conexiones compartidas Conexiones conmutadas Multiples Medios de Transmisión
  • 25. Medios de Transmisión Optimización de recursos 26 Áreas de Servicio: Local; Larga Distancia; Regionales; Nacionales e Internacionales; …GLOBAL
  • 26. Medios de Transmisión Optimización de recursos 27UN enlace … N canales para M Fuentes
  • 27. Medios de Transmisión Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos 28 Fuentes: son los requirentes del servicio: llamadas, PC´s, paquetes, sesiones, etc. Definición Tráfico ofrecido Tráfico cursado Tráfico perdido
  • 28. Medios de Transmisión Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos 29 Tráfico servido o cursado Usualmente por intensidad de tráfico se entiende la “Intensidad Media de Tráfico” Ac = Y La unidad de teletráfico es adimensional y se denomina ERLANG (E) Un elemento sólo puede cursar 1 E máx. HC
  • 29. Medios de Transmisión Aplicación de modelos de pérdida y espera 30 Modelo de Pérdida: Modelo ERLANG B En(A)= prob de pérdida N= Nº servidores A= carga de tráfico http://www.erlang.com/calculator/erlb/ http://owenduffy.net/traffic/erlangb.htm
  • 30. • Time Division Multiplexing (TDM) • Frequency Division Multiplexing (FDM) • Wave Division Multiplexing (WDM) – Múltiples items de información transmitidos simultáneamente – Usa varios “canales” – Item marcado para identificar la fuente – Demultiplexor usa marca de identificación para discriminar a quién entregar la información 31 Redes de Transporte Tipos de Multiplexión
  • 31. Redes de Transporte Tipos de Multiplexión • Pares separados e independientes de fuentes y receptores comparten un canal • Los pares no se interfieren entre ellos • Un receptor sólo recibe datos de su par fuente Deben reconocerse CANALES independientes 32
  • 32. Sistemas de Multiplexión Clases de multiplexación 33
  • 33. Sistemas de Multiplexión 34 ). FDM (Frequency Division Multiplex) TDM (Time Division Multiplex) Primero fue PDH y luego SDH
  • 34. Sistemas de Multiplexión Proceso de multiplexación FDM 35
  • 35. Sistemas de Multiplexión Proceso de demultiplexación FDM 36
  • 36. 37 Sistemas de Multiplexión Estandares
  • 37. Sistemas de Multiplexión TDM 38
  • 38. Sistemas de Multiplexión TDM Síncrona 39
  • 39. Sistemas de Multiplexión Jerarquías Estandarizadas 40
  • 40. Sistemas de Multiplexión 41 ). Jerarquías PDH
  • 41. Sistemas de Multiplexión Jerarquías Estandarizadas: TDM-PCM Plesiócrono 42
  • 42. Sistemas de Multiplexión SDH ofrece flexibilidad de add-drop. 43 ).
  • 43. Sistemas de Multiplexión 44 topología de red anillo
  • 44. Sistemas de Multiplexión Jerarquías Estandarizadas: TDM Sincrónico 45
  • 45. Sistemas de Multiplexión DWDM y CWDM 46 DWDM = Dense Wavelength Division Multiplexing, usado en redes de transporte de larga distancia CWDM = Coarse Wavelength Division Multiplexing, usado en redes de transporte metropolitanas
  • 46. Sistemas de Multiplexión Dense Wavelength Division Multiplexing 47 l1 l2 l3
  • 47. Sistemas de Multiplexión Jerarquías Estandarizadas : WDM 48
  • 48. Sistemas de Multiplexión 49
  • 49. 50 Cálculo de enlaces ópticos Balance de Potencias: Atenuación del medio de Tx Atenuación de FO variable según lambda
  • 50. 51 http://www.thefoa.org/tech/lossbudg.htm Cálculo de enlaces ópticos Link Budget
  • 51. Si bien se puede amplificar indefinidamente, ello no es posible por la acumulación de ruido 52 Cálculo de enlaces ópticos Balance de Potencias_: Niveles de potencia en el enlace
  • 52. 53 • La atenuación determina, para un transmisor y un receptor dados, la longitud máxima de un enlace de fibra. Ejemplo : – Transmisor con potencia de salida de -11.5 dBm – Receptor óptico con sensibilidad mínima de -20 dBm – Margen Aten. disponible: (-11.5) - (-20) = 8.5 dB – Pérdida de potencia en los conectores = 2 dB – Margen Aten. disponible: 8.5 -2 = 6.5 dB – Suponiedo una fibra con atenuación de 0.57 dB/Km, entonces: Distancia máxima: 6.5/0.57 = 11.4 Km (sin necesidad de amplificadores) Cálculo de enlaces ópticos Balance de Potencias: Alcance máximo en distancia ÉSTE NO ES EL ÚNICO LIMITE
  • 53. Cálculo de enlaces ópticos Balance de Potencias: Link Budget • Prx limite = Ptx – Pérdidas totales + G – Ms Prx limite es la sensibilidad del receptor LT = ∑ pérdidas : FOKm + ODF + conectores + jumpers + empalmes Ms= es el margen de seguridad, por ejemplo para envejecimiento de la FO o para posteriores empalmes. G= Ganancia amplificador (si es necesario) “Power Budget” = max pérdida que tolera el sistema = ∆P = Ptx – Prx lim dB Margen del sistema = Ms = ∆P + G – LT 54Actividad: realizar cálculos, obteniendo datos de un data sheet
  • 54. 55 El Roble Radio enlaces y propagación
  • 55. Radio enlaces y propagación 56 Radiopropagación: HF a UHF Microndas Propagación troposférica Fenómenos de reflexión, refracción y difracción. Obstrucciones Variaciones del medio : desvanecimiento o Fading Zonas de Fresnel y radio 4/3
  • 56. Radio enlaces y propagación 57 Propagación troposférica • Repetidores • Vano: sección del enlace radioeléctrico entre un terminal y un repetidor, o entre dos repetidores. 􀂃 Si f <10GHz, se despeja al menos un 60 % de la primera zona de Fresnel y en condiciones normales de refractividad atmosférica: límite ≈80 Km. 􀂃 Si f >10GHz, la atenuación por lluvia limita la distancia: límite≈30 Km 􀂃 Económicamente, interesan vanos de la mayor longitud posible 􀂃 Pero, hay que tener en cuenta desvanecimiento es proporcional a distancia (Rec ITU 530) 􀂃 El problema: ¿Longitud óptima del vano?
  • 57. Radio enlaces y propagación 58 Existen radioenlaces con propagación por dispersión troposférica: “radioenlaces transhorizonte” • Allí donde los repetidores tengan una difícil colocación • Alcance de 200 Km • Problemas: elevadas potencias, grandes desvanecimientos: terminales caros. • Alternativa: radioenlaces por satélite.
  • 58. Radio enlaces y propagación 59 Estructura general de un enlace
  • 59. Radio enlaces y propagación 60  Antenas muy directivas (relación delante-atrás) permiten reutilización del mismo par de frecuencias en cada vano  Limitación de recursos espectrales: Planes estrictos de canalización: aumenta distorsión, ISI,...  Solución: codificación, igualación. Ventajas e inconvenientes de un radioenlace • Ventajas (no hay que poner el medio)  Inversión reducida  Instalación rápida y sencilla  Conservación más económica y de actuación rápida  Se superan bien las irregularidades del terreno • Inconvenientes (acceso a emplazamientos elevados)  Necesidad de visibilidad directa  Acceso adecuado a repetidor, energía, ...  La segregación de canales no es tan flexible  Linealidad en repetidores  Anchos de banda reducidos comparado con fib. óptica
  • 60. Radio enlaces y propagación 61 Estimación profundidad de FADING FM (dB) = 30 x log DKM + 10 x log (6 x A x B x FGH) - 10 x log (1 - R) - 70 A - Factor de Rugosidad de Terreno (Valores característicos) 4,00 Espejos de agua, ríos muy anchos, etc 3,00 Sembrados densos; pastizales; arenales 2,00 Bosques (la propagación va por encima) 1,00 Terreno normal 0,25 0,3 Terreno rocoso (muy) desparejo B - Factor de Análisis climático anual (del tipo promedio, anualizado) 1,000 área marina o condiciones de peor mes 0,500 Prevalecen áreas calientes y húmedas 0,250 Áreas mediterráneas de clima normal 0,125 Áreas montañosas de clima seco y fresco
  • 61. Radio enlaces y propagación 62 Se debe modelar la probabilidad de fading Multitrayectoria, desvanecimiento selectivo MARGEN de FADING
  • 62. Radio enlaces y propagación 63 Determinar el perfil topográfico que asegure LINEA VISTA (LOS)
  • 63. Radio enlaces y propagación 64 Atenuación espacio libre Atenuación por lluvia y/o nieve Dependencia de la banda de frecuencia Repetidores activos y pasivos Confiabilidad y Protección 1+N  Mejoras por diversidad
  • 64. Radio enlaces y propagación 65 EIRP
  • 65. Radio enlaces y propagación 66 Atenuación espacio libre: Señal recibida: RSL = EIRP – L + Gr - FM EIRP -> Effective-Isotropic-Radiated-Power PIRE -> Potencia Isotópica Radiada Equivalente Señal mínima a recibir:
  • 66. Radio enlaces y propagación 67 Datos Ejemplo: Gant= 1,2 m; Pt= 30 dbm; Lct= 1,5dB; Lcr= 2dB; f = 11 GHz y d =25 Km; Pr (10-6)= -85dBm Para antenas parabólicas: GA= 17,8 +20 log(Dm*FGHz) Sensibilidad Rx C/N para un BER Ruido: NU= -174dBm +10 log(B) + NF kT L= RSL=
  • 67. Radio enlaces y propagación 68 Para antenas parabólicas: Antenas reflectores de bocina o paraboloides, • Para f> 2Ghz, D<3m Son parámetros de interés • Ganancia isótropa (parabólica) GA= 17,8 +20 log(DxF) Anchura de haz (3 dB) Diagrama de radiación
  • 68. Radio enlaces y propagación 69 Diagrama de envolvente
  • 69. Radio enlaces y propagación 70 http://ayudaelectronica.com/radio-mobile-software-radio-enlaces/ Planillas de calculo
  • 70. Radio enlaces y propagación 71Grado de Servicio: SES, SE US Diversidad
  • 71. Radio enlaces y propagación 72 Calidad v/s Disponibilidad Se distingue entre pérdida de calidad en un tiempo grande •Indisponibilidad y en un tiempo pequeño •Fidelidad (o también simplemente calidad) En radioenlaces •1.-Criterios  Indisponibilidad: pérdida de calidad (Ej BER) durante un tiempo ≥ To  Fidelidad: pérdida de calidad (Ej BER) durante un tiempo < To •2.-Objetivos  Se fijan en un % del tiempo y se suelen distribuir proporcionalmente a la distancia •3.-Evaluación  La indisponibilidad está ocasionada por  Mal funcionamiento de Equipos  Lluvia  La pérdida de fidelidad viene dada por  Desvanecimiento Plano  Desvanecimiento Selectivo
  • 72. Radio enlaces y propagación 73 Calidad : Interrupciones La calidad representa el grado en que, el radioenlace, estará en condiciones de proporcionar el servicio para el que se ha diseñado.  La pérdida de calidad viene dada por interrupciones en el servicio.  Existen interrupciones debido a: • Fallos o averías • Condiciones anómalas de propagación (lluvia y desvanecimientos) • Interferencias (internas o externas)  que producen, en un periodo de tiempo, • Un corte parcial o total de la señal • Que aparezca un ruido elevado • Que aparezca discontinuidades • Que aparezca distorsión
  • 73. Radio enlaces y propagación 74 Calidad : Interrupciones: indisponibilidad y calidad Las interrupciones del servicio pueden darse en: 1) Un periodo de tiempo largo (≥To s): Calidad de disponibilidad 2) Un periodo de tiempo corto: Calidad de fidelidad 1) La Indisponibilidad cuantifica la probabilidad de que el sistema NO se encuentre en condiciones de funcionamiento en un momento dado. • Cuando el sistema no está operativo durante más de To. • Se cuenta el tiempo que está indisponible Tind: • El tiempo de reestablecimiento del servicio es tiempo indisponible. •Se debe medir en un tiempo T significativo: más de un año
  • 74. Radio enlaces y propagación 75 Calidad : Interrupciones: indisponibilidad y fidelidad 2) La fidelidad: microinterrupciones y degradaciones ligeras y breves • Afecta a la nitidez o claridad de la señal recibida • A veces se le denomina también “calidad” • Se cuantifica atendiendo al % del tiempo en el que hay una BER por encima de un umbral •Siempre que estos errores no sean en un periodo consecutivo mayor de To • Se suele medir en el mes más desfavorable  Ambas se cuantifican en % del tiempo.  Para definirlas hay que especificar • Criterio cuantitativo relativo al parámetro de calidad:  Analógico: Potencia de ruido en banda base pWp0 (=pW0p)  Digital: BER y Duración To
  • 75. Los sistemas de telecomunicaciones en transmisión de larga distancia buscan optimizar el uso del recurso utilizado como medio de transmisión. Además deben ser diseñados para cumplir estándares de calidad de servicio. 76 Conclusión: Preguntas: ¿ ?
  • 76. Investigar: 1.- Calcular la distancia máxima por atenuación para un enlace con un módulo transceptor GBIC(GigaBit Interface Converter) que utiliza fibra G 652B (elegir ventana). Por razones de resguardo operacional se deja una holgura de una vuelta de 30mm en 4 partes del tendido. Considere que la fibra es suficientemente larga que no necesita fusiones e indicar el modelo de GBIC a utilizar. http://www.cisco.com/en/US/docs/routers/7200/install_and_upgrade /gbic_sfp_modules_install/5067g.html#wp42623 http://www.aselcom.com/fibra/ETW04003.pdf http://www.sileccable.com/Portals/france/pdf/en/FO/Fibre_Datash eets/EN_G652A_v3.pdf Cont….77
  • 77. Cont…… 2.- Determinar la capacidad de tráfico hacia la PSTN de un PABX que tiene un entronque TDM-PCM E1 si la pérdida aceptable es del 1%. 3.- Calcular un radioenlace que opera en la banda de 11 GHz con potencia de transmisión de 1 W en una distancia de 30 Kms. 78