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Presentación

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TECNICAS

MIC Realizada por: ASM© 2008

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RAZONES PARA LA UTILIZACION DE LA M.I.C.

• Las razones por las cuales se prefiere la utilización de los sistemas MIC, en determinados casos, frente a los sistemas de transmisión convencionales (sistemas de BF y MDF), están basadas, entre otras, en las siguientes consideraciones técnicas y económicas.

• - CALIDAD DE TRANSMISON • La calidad de transmisión de los sistemas MIC es casi independiente de la distancia,

al contrario de lo que ocurre con los sistemas MDF. • Esto es debido a que una de las características de las señales numéricas es su

elevada inmunidad a los ruidos. En efecto, en los sistemas MIC la señal que se trasmite a línea es una sucesión de "1's" y "0's" con lo cual los repetidores intermedios solo tiene que reconocer y decidir si hay impulso ("1") o no ("0"), cosa que se puede hacer fácilmente aunque los impulsos se hayan deformado.

• Después de tomar la decisión, el repetidor envía a línea una secuencia nueva, idéntica a la transmitida por el terminal. Por eso a estos repetidores se les llama repetidores regenerativos o regeneradores, ya que, "regeneran" totalmente la señal deformada que reciben.

• Por el contrario, en el caso de las señales analógicas, los repetidores intermedios, además de introducir ruido propio, no solo amplifican la señal que reciben sino también el ruido, con lo cual para distancias muy largas, la relación S/R puede llegar a ser tan baja que haga irreconocible la señal útil.

- COMPARACION CON BAJA FRECUENCIA (B.F.) • Antes de la introducción de los sistemas MIC, los enlaces entre centrales se cubrían

únicamente con circuitos de BF a 2H (dos hilos), ya que el coste de los terminales MDF es muy elevado, y no resultan rentables en rutas cortas.

En la fig. , se puede ver la diferencia entre ambos tipos de sistemas de transmisión en lo que se refiere a la relación S/R. RELACION S/R EN SISTEMAS MIC Y MDF

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RAZONES PARA LA UTILIZACION DE LA M.I.C.• Una gran ventaja de los sistemas MIC, es que sus terminales son mucho más baratos que los

MDF con lo cual pueden competir con la transmisión de BF en cable, para rutas cortas. • Otro factor a considerar, es que los pares de enlace son un medio muy pobre para la transmisión

de las señales de banda ancha de los sistemas MDF, debido a la existencia de gran número de perturbaciones en dichos pares (ruidos, diafonías, etc.). Sin embargo las señales numéricas, procedentes de los sistemas MIC resisten mucho mejor estas perturbaciones gracias a la existencia de los repetidores regenerativos.

• Así pues, los sistemas MIC pueden competir con la BF en rutas cortas. • Muchas administraciones y compañías de explotación han comprobado que para distancias

superiores a los 8 o 10 km, aproximadamente, los sistemas MIC son más económicos que los circuitos de BF.

• Esta economía resulta muy evidente en el caso de rutas urbanas, cuando la capacidad del cable está a punto de agotarse y es necesaria la instalación de un nuevo cable, o incluso de nuevos conductos. En este caso los sistemas MIC permiten un mayor aprovechamiento de los pares disponibles, con un costo mucho menor.

- COMPARACION CON M.D.F. • La comparación entre sistemas MIC y MDF ha de hacerse teniendo en cuenta el coste de los

equipos terminales y de los equipos de línea. • Debido al precio más bajo de los circuitos lógicos, con relación a los circuitos analógicos, los

equipos terminales MIC son bastante más económicos que los terminales MDF. • Por el contrario, las líneas de transmisión numéricas son generalmente más caras que las líneas

analógicas, para capacidades elevadas (gran número de canales) y grandes distancias. • Así pues, la técnica numérica es más ventajosa, económicamente, para las pequeñas y medias

distancias y para pequeñas y medias capacidades. Por el contrario, la técnica analógica es más económica para grandes distancias y elevada capacidad.

En la fig. se indica gráficamente la relación aproximada entre el coste relativo de circuitos de BF,MDF y MIC en función de la distancia.  

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OPERACIONES FUNDAMENTALES

• Como ya se ha comentado la comunicación de voz es analógica, mientras que la red de datos es digital. La transformación de la señal analógica a una señal digital se realiza mediante una conversión analógico-digital.

Este proceso de conversión analógico digital o modulación por impulsos codificados (PCM) se realiza mediante tres pasos:

- Muestreo (sampling)- Cuantificación (quantization)- Codificación (codification)

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Muestreo

• El proceso de muestreo consiste en tomar valores instantáneos de una señal analógica, a intervalos de tiempo iguales. A los valores instantáneos obtenidos se les llama muestras.

Este proceso se ilustra en siguiente figura:

El muestreo se efectúa siempre a un ritmo uniforme, que viene dado por la frecuencia de muestreo fm o sampling rate.

• La condición que debe cumplir fm viene dada por el teorema del muestreo "Si una señal contiene únicamente frecuencias inferiores a f, queda completamente determinada por muestras tomadas a una velocidad igual o superior a 2f."

De acuerdo con el teorema del muestreo, las señales telefónicas de frecuencia vocal (que ocupan la Banda de 300 a - 3.400 Hz), se han de muestrear a una frecuencia igual o superior a 6.800 Hz (2 x 3.400).

• En la practica, sin embargo, se suele tomar una frecuencia de muestreo o sampling rate de fm = 8.000 Hz. Es decir, se toman 8.000 muestras por segundo que corresponden a una separación entre muestras de:

T=1/8000= 0,000125 seg. = 125 µs

Por lo tanto, dos muestras consecutivas de una misma señal están separadas 125 µs que es el periodo de muestreo.

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Muestreo I

• El ideal muestreo no es físicamente realizable. En la práctica, una muestra es una medida de valor instantáneo de una señal, pero tomada durante un tiempo que es muy corto comparado con el tiempo entre dos muestras consecutivas. A este tipo de muestreo se le llama muestreo real y se representa en la fig.

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Cuantificación I

• Dentro de una determinada gama de funcionamiento, cada intervalo de cuantificación está limitado por dos valores de decisión. Los valores de decisión situados en los extremos de la gama de funcionamiento se llaman valores virtuales de decisión, y limitan la máxima amplitud de señal que se puede transmitir sin recorte de crestas.

• Se llama nivel de sobrecarga al nivel que tiene una señal sinusoidal cuyos valores de pico coinciden con los valores virtuales de decisión.

• En los MIC europeos el nivel de sobrecarga corresponde al nivel de +3,14 dBm

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Cuantificación II

• El proceso de cuantificación introduce necesariamente un error, ya que se sustituye la amplitud real de la muestra, por un valor aproximado. A este error se le llama error de cuantificación.

• El error de cuantificación se puede reducir aumentando el número de intervalos de cuantificación, pero existen limitaciones de tipo práctico que obligan a que el número de intervalos no sobrepase un determinado valor.

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Cuantificación IIICuantificación uniforme o Una cuantificación en la que todos los intervalos tienen la misma amplitud, se llama cuantificación uniforme.

o En una cuantificación uniforme la distorsión o ruido de cuantificación es la misma cualquiera que sea el nivel de la señal que se muestrea.

o Si con este tipo de cuantificación uniforme queremos mantener una relación seña/ruido aceptable para las señales de nivel bajo, es necesario dividir la gama de funcionamiento de las señales vocales en 4.096 intervalos de cuantificación, lo cual daría lugar a una relación señal/ruido innecesariamente buena para las señales de nivel alto.

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Cuantificación IV

Cuantificación no uniforme. o Se toma un número determinado de intervalos y se distribuyen de

forma no uniforme de manera que son más pequeños los intervalos correspondientes a las muestras más pequeñas y son más grandes los intervalos correspondientes a las muestras más grandes.

LEY "A"

o Para la cuantificación no uniforme de señales vocales, el C.C.I.T.T. (Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico) ha recomendado la utilización de 256 intervalos de cuantificación. En la fig. se muestra la relación entre la amplitud de las muestras a la entrada y a la salida de un cuantificador no uniforme. La tensión de salida Vs solo cambia cuando la tensión de entrada Ve pasa de un intervalo de cuantificación al intervalo adyacente. La diferencia Vs - Ve es el error de cuantificación.

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Cuantificación V• Para realizar una cuantificación no uniforme, se pueden seguir dos

procedimientos. • Uno de ellos consiste en construir un dispositivo que realice directamente la

ley de cuantificación deseada. • El otro (ver fig.) consiste en hacer pasar previamente las muestras por un

compresor instantáneo, que amplifica las señales débiles y atenúa las fuertes, y hacer después una cuantificación uniforme. Lógicamente, en el extremo receptor ha de haber otro dispositivo que corrija el efecto del compresor y asigne a las muestras su valor original. Tal dispositivo se llama expansor y su característica se ha de complementar con la del compresor para reducir al mínimo la distorsión de la señal. Por eso este segundo procedimiento se llama también de compresión y expansión.

  CUANTIFICACION MEDIANTE COMPRESION Y EXPANSION Esto quiere decir que, mediante la compresión, hemos aumentado en 24 dB el nivel de las muestras más pequeñas, con lo cual hemos mejorado su relación señal/ruido en 24 dB y como cada 6 dB implica el ahorro de un bitio en la representación del nivel de una muestra; los 24 dB corresponden a un ahorro de 4 bitios.

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Codificación I• La codificación es el proceso mediante el cual se representa una muestra

cuantificada, mediante una sucesión de "1's" y "0's", es decir, mediante un número binario.

En el punto anterior ya hemos indicado que cada muestra cuantificada se representa, o codifica mediante un numero binario. Normalmente en telefonía se utilizan 256 intervalos de cuantificación para representar todas las posibles muestras (por ejemplo para G.711 tanto ley A como ley µ), por tanto se necesitarán números binarios de 8 bits para representar a todos los intervalos (pues 28 = 256). Otros codecs que usan ADPCM o cuantificación delta utilizan menos intervalos y por tanto menos bits.

El dispositivo que realiza la cuantificación y la codificación se llama codificador.

La decodificación es el proceso mediante el cual se reconstruyen las muestras, a partir de la señal numérica procedente de línea. Este proceso se realiza en un dispositivo denominado decodificador.

http://www.terra.es/personal/ignaciorb/telefonia/mic/mic_1.htm#1

Al conjunto de un codificador y de un decodificador en un mismo equipo, se le llama codec.

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Codificación II(P) define la polaridad de la muestra (A) define el segmento de recta dentro del cual cae la amplitud de la muestra a codificar. (B) define el intervalo que representa a la muestra, en el segmento de recta ya localizado Como (P) comprende un solo bitio, únicamente son posibles 21 = 2 estados distintos ("1" y "0"); la polaridad de las muestras positivas se representa por un "1", y la de las muestras negativas por un "0". (A) comprende tres bitios, mediante los cuales se pueden localizar 23 = 8 segmentos de recta para cada polaridad, es decir, un total de 16 segmentos que son los que tiene la ley A. Estos 16 segmentos tienen la siguiente codificación (ver también la fig.)

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Codificación III

Segmento positivo nº

Código

Segmento negativo Código

13 (16) 1111 7 (8) 0000

12 (15) 1110 7 (7) 0001

11 (14) 1101 6 0010

9 (12) 1100 5 0011

8 (11) 1011 4 0100

7 (10) 1010 3 0101

7 (10) 1001 2 0110

7 (9) 1000 1 0111

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Codificación IVB) comprende cuatro bits, que permiten determinar 24=16 intervalos posibles en cada segmento de recta.

Los 16 intervalos posibles dentro de cada segmento, tienen la siguiente codificación:

Como hay 16 segmentos habrá16 x 16=256 intervalos de cuantificación, que son los recomendados por el CCITT.

Intervalo nº código ------------------------------------------------ 1 0000 2 0001 3 0010 4 0011 5 0100 6 0101 7 0110 8 0111 9 1000 10 1001 11 1010 12 1011 13 1100 14 1101 15 1110 16 1111

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Codificación V• Una vez efectuada la codificación, en la palabra MIC obtenida se

invierten los bits pares, es decir, los bits 2, 4, 6 y 8 con el fin de evitar la existencia de un elevado número de ceros cuando el canal está libre, es decir, sin señal. Estos ceros serían un inconveniente en el momento de enviar la señal a línea, aunque actualmente con el empleo del código HDB3 queda paliado este problema.

Un ejemplo:• La palabra MIC 01011101 representa la codificación de una muestra

negativa (pues el bit de polaridad es un 0 localizada en el segmento 3 y representada por el intervalo 14 del segmento 3.

Al invertir los bits pares esta palabra saldría a línea con un contenido de información equivalente a 00001000.

Otro ejemplo: La palabra MIC 11001010 representa la codificación de una muestra

positiva localizada en el segmento 10 (13) y representada por el intervalo 11 del segmento 10 (13).

Al invertir los bits pares esta palabra saldría a línea con un contenido de información equivalente10011111

Segmento positivo nº Código Segmento negativo Código

13 (16) 1111 7 (8) 0000

12 (15) 1110 7 (7) 0001

11 (14) 1101 6 0010

10 (13) 1100 5 0011

9 (12) 1011 4 0100

8( 11) 1010 3 0101

7 (10) 1001 2 0110

7 (9) 1000 1 0111

Intervalo nº código -------------------------------------------------------- 1 0000 2 0001 3 0010 4 0011 5 0100 6 0101 7 0110 8 0111 9 1000 10 1001 11 1010 12 1011 13 1100 14 1101 15 1110 16 1111

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Código A.M.I.

• El código AMI (del inglés Alternate Mark Inversión) se obtiene invirtiendo alternadamente los "1's" de la señal binaria mientras que los "0's" no sufren ningún cambio, tal como se ve en la fig. 4.

• Este código elimina el inconveniente de la componente continua existente en la señal binaria, pero como no limita la presencia de un elevado número de ceros en la señal transmitida puede dar lugar a una mala sincronización de los regeneradores de línea.

• Este problema se puede evitar en parte, como ya se ha mencionado, invirtiendo los bitios pares a la salida del codificador.

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Código H.D.B.3

• El código HDB3 (del inglés High Density Bipolar) limita a 3 el máximo número de ceros existentes en la señal transmitida.

En la codificación HDB3 los impulsos son invertidos alternadamente como en el código AMI, pero cuando aparecen más de tres ceros consecutivos, se dividen éstos en grupos de 4, y se sustituyen por los bitios BOOV ó 000V

B indica un impulso con distinto signo que el impulso de información anterior (por impulso de información se entienden todos los impulsos existentes en la señal binaria). Por tanto, B mantiene la ley de alternancia de impulsos, o ley de bipolaridad, con el resto de los impulsos de información.

V indica un impulso del mismo signo que el impulso que le precede, violando por tanto la ley de bipolaridad.

El grupo 0000 se sustituye por BOOV cuando el número de impulsos de información entre la violación V anterior y la que se va a introducir, es par.

El grupo 0000 se sustituye por 000V cuando el número de impulsos de información entre la violación V anterior y la que se va a introducir, es impar.

De esta forma se consigue mantener la ley de bipolaridad de los impulsos de información y de los impulsos B por una parte, y la de los impulsos V por otra.

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DECODIFICACION

La decodificación es el proceso mediante el cual se reconstruyen las muestras, a partir de la señal numérica procedente de línea.

• Este proceso se realiza en un dispositivo denominado decodificador.

• Al conjunto de un codificador y de un decodificador en un mismo equipo, se le llama codec.

• Con el fin de que el error entre las muestras transmitidas y las reconstruidas sea mínimo, las muestras se reconstruyen con una amplitud igual al valor central del intervalo de cuantificación dentro

del que caen.

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LA M.I.C. DIFERENCIAL

• En la MICD, en lugar de tratar cada muestra separadamente, se cuantifica y codifica la diferencia entre una muestra y la que te precede. Como el número de intervalos de cuantificación necesarios para cuantificar la diferencia entre dos muestras consecutivas es lógicamente inferior al necesario para cuantificar una muestra aislada, la MICD permite una reducción sensible de la frecuencia de transmisión en línea, ya que esta es proporcional al número de intervalos de cuantificación

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LA MODULACION DELTA

• Si en un sistema MICD si vamos aumentando la frecuencia de muestreo, llega un momento en que dos muestras consecutivas tienen una amplitud tan próxima, que no se necesita más que un solo intervalo de cuantificación para cuantificar la diferencia.

• En este caso solo se necesitaría un bitio por muestra, y la velocidad de transmisión en línea sería igual a la velocidad de muestreo. Este tipo de modulación se conoce con el nombre de modulación delta (MD)

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Redes Digitales y tecnologías emergentes.

• Jerarquía Digital Síncrona (JDS)• Jerarquía Digital Plesiócrona (JDP)

El funcionamiento de la JDP es conceptualmente muy sencillo (Figura ): al nivel

más bajo se multiplexan las señales de entrada, por cada canal, a nivel de octeto, mientras que en los niveles superiores se hace a nivel de bit. Siempre que la velocidad sea exactamente igual para todos los canales de entrada no hay ningún problema, pero si no es así, se hace necesario insertar bits de relleno (Justificación) para acomodar las velocidades de entrada a la del multiplexor. La operación de inserción y extracción de bits de justificación se realiza al multiplexar en cada uno de los niveles de la jerarquía, por lo que localizar una de las señales supone tener que demultiplexar todos los niveles uno a uno identificando y eliminando estos bits, una operación bastante compleja

La jerarquía numérica recomendada, para Europa, por el CCITT

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Jerarquía Digital Plesiócrona (JDP)

La JDP tiene dos limitaciones principales:

• No es posible identificar una señal de orden inferior dentro de un flujo de orden superior sin de multiplexar completamente la señal de línea.

• La trama no dispone de capacidad adicional para el transporte de información de control.

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JERARQUIA DIGITAL PLESIOCRONA PDH

• Normalmente los equipos multiplexores PDH se desarrollaron bajo la tecnica de instalacion Slim-rack. Los bastidores tenian la dimensiones 120x2200 de ancho y alto.Actualmente dicha tecnica se reemplazo por ETSI N3 de 600x2000mm. En la fotografia se muestra una sala de equipos de los años 80.

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Redes Digitales y tecnologías emergentes.

• Jerarquía Digital Síncrona (JDS) SDH

La Jerarquía Digital Síncrona (JDS) o en inglés SDH normalizado por el ITU‑T (Recomendaciones G.700) es un sistema de transmisión que resuelve varias de las limitaciones de la actual red de transmisión plesiócrona, entre ellas la más importantes: la sincronización.

Cabe resaltar: ● Es un estándar de transmisión mundial.● Las tramas de JDS pueden transmitirse por fibras ópticas

monomodo, multimodo y par de cobre trenzado.● Las tramas pueden extraerse mediante una técnica sencilla.● Cada trama está identificada por un puntero para su localización.● Presenta una gestión eficaz de la red.

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MIC

FIN

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