LABORATORIO DE PRINCIPIOS DE

TELECOMUNICACIONES

Ing. JORGE LUIS URBANO ALVA

TELECOMUNICACIONES

Telecomunicación significa transmitir información a largas distancias.

Las comunicaciones de datos consisten en la transmisión de la información digital o binaria de un punto a otro.

Los sistemas de comunicaciones de datos permiten la transferencia de información entre computadoras, y la operación remota de una computadora desde un terminal.

HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES

1837 Invención del telégrafo y el desarrollo del código Morse- Samuel Morse.

1874, Emile Baudotc inventó un multiplexor (multicanalizador) telegráfico.

1876 Invención del teléfono por Alexander Graham Bell

1899 Marconi tuvo éxito en enviar mensajes telegráficos por radio.

1920 se establecieron las primeras estaciones de radio comercial.

1940 Los Bell Laboratories desarrollaron la primera computadora de uso espacial.

La primera computadora de uso general fue una calculadora, desarrollada conjuntamente por la Universidad de Harvard y la International Business Corporation (IBM) .

La UNIVAC fue la primera computadora electrónica producida masivamente construida en 1951 por Corporation Remington Rand

INTRODUCCION

INTRODUCCION

PARA REDUCIR COMPLEJIDAD EN EL DISEÑO MUCHAS REDES SE ORGANIZAN COMO UNA SERIE DE CAPAS O NIVELES

NUMERO DE CAPAS, CONTENIDO, NOMBRE Y LA FUNCION DIFIEREN DE RED A RED

EL PROPOSITO DE CADA CAPA ES OFRECER CIERTOS SERVICIOS A LAS CAPAS SUPERIORES

CADA CAPA PASA DATOS E INFORMACION DE CONTROL A LA CAPA QUE ESTA DEBAJO DE ELLA, HASTA LLEGAR A LA MAS BAJA

INTRODUCCION

MODELO DE REFERENCIA OSI(OSI: INTERCONEXION DE SISTEMAS ABIERTOS)

INTRODUCCION

EN CUALQUIER SISTEMA DE TRANSMISION DE DATOS EL NIVEL FISICO ES EL MAS BAJO

DEFINE LAS CARACTERISTICAS FISICAS DE LOS MEDIOS EMPLEADOS PARA LA TRANSMISION Y RECEPCION DE DATOS

SU FUNCION SERA EL ENVIO Y/O RECEPCION DE INFORMACION ENTRE DOS ENTIDADES USANDO UN CANAL DE COMUNICACIÓN QUE ESTARA IMPLEMENTADO EN UN MEDIO FISICO

INTRODUCCION

SE CUENTA CON LOS SIGUIENTES ELEMENTOS:

EMISOR

RECEPTOR

CANAL DE COMUNICACIÓN

ES NECESARIO QUE EMISOR Y RECEPTOR CODIFIQUEN LA INFORMACION DE FORMA QUE SEA ENTENDIBLE POR AMBOS

SE DEBE CREAR UN CONJUNTO DE REGLAS QUE REGULEN DICHA COMUNICACIÓN ES DE-CIR UN PROTOCOLO DE COMUNICACIONES.

COMUNICACIÓN ELECTRONICA

PARA LA TRANSMISION TODA LA INFORMACION DEBE CONVERTIRSE A ENERGIA ELECTROMAGNETICA

INFORMACION FUENTE

RECEPTORTRANSMISOR DESTINO

LIMITACIONESRUIDOANCHO DE BANDA

CONDUCTOR METALICOFIBRA OPTICAESPACIO LIBRE

MEDIOS DE TX

MODELO PARA LAS COMUNICACIONES

FUENTE: DISPOSITIVO QUE GENERA DATOS A TRANSMITIR COMO TELEFONO O COMPUTA-DORA PERSONALTRANSMISOR:TRANSFORMA Y CODIFICA LA INFORMACION GENERANDO SEÑALES ELECTROMAGNETICASMEDIO DE TRASMISION : PUEDE SER UNA SENCILLA LINEA DE TRANSMISION O UNA RED COMPLEJARECEPTOR: ACEPTA Y TRANSFORMA LA SEÑAL PARA SER MANEJADA POR EL DISPOSITIVO DESTINODESTINO: ELEMENTO QUE TOMA LOS DATOS DEL RECEPTOR

MODELO SIMPLIFICADO PARA LAS COMUNICACIONES

MODELO SIMPLIFICADO PARA LAS COMUNICACIONES DE DATOS

COMUNICACIÓN ELECTRONICA

TRANSMISION, RECEPCION Y PROCESAMIENTO DE INFORMACION USANDO CIRCUITOS ELECTRONICOSINFORMACION ES EL CONOCIMIENTO O REALIDAD Y PUEDE SER:

- ANALOGICA O CONTINUA COMO LA VOZ , MUSICA. INFORMACION SOBRE IMAGEN DE VIDEO

- DIGITAL O DISCRETA: NUMEROS BINARIOS, CODIGOS ALFANUMERICOS, SIMBOLOS GRAFICOS

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

LA RELACION ENTRE LA FRECUENCIA, VELOCIDAD Y LONGITUD DE ONDA ES:

=

PARA 10 MHz : 30 METROS

100 MHz: 3 METROS

1000 MHz: 0.3 METROS

fc

MODULACIÓN ANALÓGICA

MODULACION

SIGNIFICA VARIAR , CAMBIAR O REGULAR

POR EJEMPLO: v(t) = Vm sen (wt + )

v(t) = Vm sen ( 2f t + )

LAS TRES CARACTERISTICAS DE LA ONDA SENOIDAL QUE PUEDEN SER VARIADAS SON:

AMPLITUD

FRECUENCIA

FASE

MODULACION

SI LA AMPLITUD ES VARIADA PROPORCIO-NALMENTE A LA INFORMACION: AMPLITUD MODULADA (AM)

SI LA FRECUENCIA DE LA PORTADORA VARÍA PROPORCIONALMENTE: FRECUENCIA MODU-LADA (FM)

SI LA FASE VARÍA PROPORCIONALMENTE: FASE MODULADA (PM)

MODULACION ANALOGICA

MODULACION ANALOGICA

LAS SEÑALES DE VOZ SE TRANSMITEN POR LAS LINEAS TELEFONICAS USANDO SU ESPECTRO ORIGINAL (TRANSMISION EN BANDA BASE)

¿POR QUE EFECTUAR MODULACION PARA TRANSMITIR LAS SEÑALES ANALOGICAS?

PARA TRANSMISIONES EFECTIVAS PUEDE QUE SE NECESITE UNA FRECUENCIA MAYOR. TAMAÑO DE ANTENAS

PERMITE EFECTUAR UNA TECNICA LLAMADA MULTIPLEXACION POR DIVISION DE FRECUENCIAS

MODOS DE TRANSMISION

TOMANDO EN CUENTA LA DIRECCION DE LA SEÑAL TRASMITIDA SE CLASIFICA EN 4 MODOS POSIBLESSIMPLEX (SX)TRASMISION EN UNA SOLA DIRECCION (SOLO TRASMITIR O SOLO RECIBIR)RADIODIFUSION COMERCIAL, TELEVISIONHALF DUPLEX (HDX O SEMIDUPLEX)EN AMBAS DIRECCIONES PERO NO AL MISMO TIEMPO. SISTEMAS DE RADIO DE DOBLE SENTIDO CON BOTON PTT (Push To Talk) O CAMBIO Y FUERA.INTERACCION ENTRE TER-MINALES Y COMPUTADOR CENTRAL

MODOS DE TRANSMISION

FULL DUPLEX (FDX)

EN AMBAS DIRECCIONES AL MISMO TIEMPO - AMBOS SENTIDOS.

SISTEMA TELEFONICO ESTANDAR O CON-VENCIONAL

FULL FULL DUPLEX (F/FDX)

TRASMITIR Y RECIBIR SIMULTANEAMENTE, PERO NO NECESARIAMENTE ENTRE LAS 2 MISMAS UBICACIONES.TRASMITE A UNA 2a. Y RECIBIR DESDE UNA 3a

Ejemplo: circuitos de comunicación de datos

ANCHO DE BANDA

PARA UN SISTEMA DE COMUNICACIONES ES EL MINIMO RANGO DE FRECUENCIAS REQUERIDO PARA PROPAGAR LA INFORMACION DE LA FUENTE A TRAVES DEL SISTEMASEÑALES TELEFONICAS: 3 KHzTX DE FM COMERCIAL: 200 KHzSEÑALES DE TV: CASI 6 MHzESPECTRO DE UNA SEÑAL ES EL CONJUNTO DE LAS FRECUENCIAS QUE LA CONSTITUYENSI UNA SEÑAL TIENE COMPONENTE DE FRECUENCIA CERO, ESA COMPONENTE SE DENOMINA CONTINUA O CD

ANALISIS DE SEÑALES SENOIDALES

HERRAMIENTA MATEMATICA PARA ANALIZAR Y PREDECIR EL FUNCIONAMIENTO

v(t) = Vm sen ( 2f t + )

SE PUEDEN ANALIZAR EN EL DOMINIO DEL TIEMPO O EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

DOMINIO DEL TIEMPO: FORMA DE ONDA DE LA SEÑAL

DOMINIO DE LA FRECUENCIA: ESPECTRO DE FRECUENCIA

SUMA DE COMPONENTES EN FRECUENCIA

REPRESENTACION EN EL DOMINIO DEL TIEMPO Y DOMINIO DE FRECUENCIA

ONDAS PERIODICAS NO SENOIDALES

CUALQUIER FORMA DE SEÑAL REPETITIVA QUE CONSISTA DE MAS DE UNA ONDA SENO O COSENO ES UNA ONDA PERIODICA COMPLEJA

PARA ANALIZAR UNA SEÑAL COMPLEJA SE NECESITA EMPLEAR UNA HERRAMIENTA MATEMATICA LLAMADA SERIE

ESTA HERRAMIENTA FUE DESARROLLADA POR EL FISICO Y MATEMATICO JEAN FOURIER

SE LES LLAMA APROPIADAMENTE SERIES DE FOURIER

SERIES DE FOURIER

HACIENDO UNA SUMA INFINITA DE FUNCIONES SENO Y COSENO, SE PUEDE CONSTRUIR CUALQIER FUNCION PERIODICA g(t) CON UN PERIODO T

)2cos()2()(11

0 nftbnftsenaAtgn

nn

n

Tf

1

armónicoésimondelsenodeAmplitudan _____

armónicoésimondelenodeAmplitudbn ___cos__

LA ECUACION AFIRMA QUE LA SEÑAL O FORMA DE ONDA g(t) CONSISTE DE:

- UN VALOR PROMEDIO LLAMADO cd

- UNA SERIE DE ARMONICAS DE ONDAS SENO Y COSENO RELACIONADAS

UNA ARMONICA ES UN MULTIPLO ENTERO DE LA FRECUENCIA FUNDAMENTAL

g(t) = cd + fundamental + 2a armónica + 3a armónica + ... + n armónica

EJEMPLOS: http://www.falstad.com/fourier/

ANALISIS

EFECTO DE LA LIMITACION DE BANDAS

TODOS LOS CANALES DE COMUNICACION TIENEN ANCHO DE BANDA LIMITADOLA LIMITACION DE BANDA DE UNA SEÑAL CAMBIA EL CONTENIDO DE LA FRECUENCIA Y POR LO TANTO LA FORMA DE ONDAEN CONCLUSION: EN UN SISTEMA DE COMUNICACIONES REDUCE LA CAPACIDAD DE INFORMACION DEL SISTEMAEN LA PRACTICA LA MAYOR PARTE DE LA POTENCIA DE UNA SEÑAL SE CONCENTRA EN UNA BANDA FINITA, CONSIDERACION QUE DEBE SER TOMADA EN CUENTA PARA EFECTOS DE TRANSMISION DE UNA SEÑAL

Modulación en Amplitud:Modulación en Amplitud:

• Modificación de la amplitud de una señal portadora de acuerdo a la señal fuente de información.

• La frecuencia de la portadora es mucho mayor que la de la señal moduladora

MODULACIÓN DIGITALMODULACIÓN DIGITAL

• Matemáticamente:

sam(t) = i(t) cos (2 fc + c)

de donde :

sam(t) : es la señal modulada en amplitud a transmitir

i(t) : es la señal original de informaciónfc : es la frecuencia de la señal portadora

c : es la fase de la señal portadora

i(t)

t t

cos(2 fc t )

t

sam(t)

Modulación.Modulación.

0 1 1 1 0 1

Señal Digital

Portadora

Señal Modulada en Amplitud

Modulación.Modulación.

Modificación de la frecuenciaModificación de la frecuencia de la señal portadora en función a la señal moduladora

• La frecuencia de la portadora es mucho mayor que la de la señal moduladora para distinguir cambios en el ciclo de dicha portadora

• Matemáticamente:

sfm(t) =A cos (2 {fc + i(t)} + c)

de donde :

sfm(t) : es la señal modulada a transmitiri(t) : es la señal original de informaciónA : es la amplitud máxima de la portadorafc : es la frecuencia de la señal portadora

c : es la fase de la señal portadora

ModulaciónModulación

ModulaciónModulación

i(t)

t t

cos(2 fc t ) sfm(t)

t

ModulaciónModulación

0 1 1 1 0 1

Señal Digital

Portadora

Señal Modulada en Frecuencia

ModulaciónModulación

• Modificación de la faseModificación de la fase de la señal portadora en función a la señal moduladora

• Mayor número de cruces por cero

• Tanto la modulación en frecuencia como la modulación en fase pertenecen al grupo de modulación de ángulo

ModulaciónModulación• Matemáticamente:

sfm(t) =A sen (2 fc + {c + i(t)} )

de donde :

sfm(t) : es la señal modulada a transmitiri(t) : es la señal original de informaciónA : es la amplitud máxima de la portadorafc : es la frecuencia de la señal portadora

c : es la fase de la señal portadora

ModulaciónModulación

0 1 1 1 0 1

Señal Digital

Portadora

Señal Modulada en Fase