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NOMBRE:
ADRIANA BERENICE RENOVATO CEJA
CARRERA:
INGENIERÍA EN. TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN
MATRICULA:
481200555
GRADO Y GRUPO:
9° CUATRIMESTRE “A”
MATERIA:
APLICACIÓN DE LAS TELECOMUNICACIONES
TEMA:
SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES
PROFESOR:
ITIC. ELOY CONTRERAS DE LIRA
LUGAR Y FECHA:
PINOS ZAC, 14 DE AGOSTO DEL 2015
U N I V E R S I D A D T E C N O L Ó G I C A D E L E S T A D O D E Z A C A T E C A S
U N I D A D A C A D É M I C A D E P I N O S
T E C N O L O G Í A S D E L A I N F O R M A C I Ó N Y C O M U N I C A C I Ó N
1. SISTEMAS DE COMUNICACIÓN POR
FIBRA ÓPTICA. Los sistemas de comunicación por fibra óptica emplean también un medio físico
dieléctrico como canal de transmisión. En este tipo de sistemas la información
viaja en forma de rayos de luz, o sea en ondas electromagnéticas guiadas; la
única diferencia con las ondas electromagnéticas de radio es la frecuencia de
operación. Como los sistemas de radiocomunicación, estos sistemas requieren de
transductores para el acondicionamiento de la señal útil a transmitirse y recibirse.
En el transmisor se requiere de transductor de ondas de voltaje y corriente en
ondas luminosas, en el receptor se requiere de un transductor de ondas luminosas
en ondas de voltaje y corriente.
Elementos Estos sistemas están compuestos por un transmisor, cuya misión es la de
convertir la señal eléctrica en señal óptica susceptible de ser enviada a través de
una fibra óptica. En el extremo opuesto de la fibra óptica se encuentra el receptor,
cuya misión es la de convertir la señal óptica en señal eléctrica nuevamente.
El transmisor puede emplear un LED o un diodo láser como elemento de salida. A
este elementos se los denomina conversores electro-ópticos (E/O).
El receptor consiste en un diodo PIN o un APD, que se acopla a la fibra óptica. Se
le denomina convertidor opto-electrónico (O/E).
El tipo de modulación utilizado es el de amplitud, modulando la intensidad de
luzgenerada por el emisor. Las no linealidades de los emisores y receptores al
convertir las señales eléctricas a ópticas y viceversa, así como las fuentes de ruido
que se sobreponen a la señal en los sistemas típicos de fibra óptica hacen que
este sistema sea especialmente apropiado para la transmisión de señales
digitales, que corresponde a los estados de encendido-apagado del emisor. No
obstante también es posible transmitir señales analógicas.
Imagen 1.1.Transmisión de Información
Otros tipos de modulación, como modulación en frecuencia y demás sistemas
coherentes están en fase de desarrollo, debido a la dificultad de obtener señales
luminosas espectralmente puras y que al mismo tiempo puedan ser moduladas en
frecuencia.
La señal óptica que se propaga a través de la fibra óptica se degrada por la
atenuación y restricción de la anchura de banda de la fibra, y entonces, es preciso
regenerar la señal transmitida. El mejor método es tratar la señal en forma
eléctrica. Por lo tanto, los conversores E/O y O/E son componentes indispensables
en un repetidor óptico. El amplificador e igualador de la señal eléctrica son
similares a los de los sistemas de transmisión convencionales.
Los elementos ópticos que contiene cualquier sistema de comunicaciones por fibra
óptica son: fuentes ópticas, fibras ópticas empalmes, conectores y detectores
ópticos. Las fuentes ópticas son los transductores que transforman las ondas de
voltaje y corriente guiadas en ondas luminosas guiadas. Las fibras ópticas son el
medio de transmisión y son las guías de las ondas luminosas. Los empalmes son
las uniones permanentes entre secciones de fibra óptica. Los conectores son
uniones removibles que se emplean generalmente para conectar al transmisor y al
receptor con la fibra óptica.
Medio de Transmisión
Un medio de transmisión debe tener características que lo hagan compatible
con los requerimientos que exigen los sistemas de comunicaciones, y también
se requiere compatibilidad con los otros sistemas que forman parte del
sistema. Los requerimientos más importantes exigidos a la fibra óptica son:
Atenuación pequeña.
Distorsiones Pequeñas.
Tamaño y peso Pequeños.
Costo competitivo.
Baja sensibilidad al medio ambiente.
Velocidades de transmisiones grandes.
El medio típico de transmisión de los sistemas de comunicaciones ópticas, son las
fibras ópticas que son de vidrio o plástico y tienen un núcleo a través del cual viaja
el haz de luz; además del núcleo tiene una cubierta óptica y uno o varios
recubrimientos de protección mecánica.
Imagen 1.2.Fibra Óptica
Mecanismos de Propagación de Luz
Para descubrir los mecanismos de propagación de la luz a través de una fibra
óptica, aquí se usará la óptica geométrica. Esta aproximación es suficiente para
analizar las principales características de las fibras como medio de transmisión de
un sistema. La óptica geométrica se basa en que a la luz se considera como rayos
angostos.
Los rayos cumplen las siguientes reglas:
a) En un medio denso (cualquiera que no sea el vacío) los rayos viajan a una
velocidad (v), igual a:
v = c/n
b) Los rayos viajan en línea recta, a menos que exista un cambio del índice de
refracción.
c) Cuando un rayo llega a una frontera entre dos medios con diferentes
índices de refracción, éste es reflejado y el ángulo de reflexión es igual al
ángulo de incidencia, como se ilustra a continuación.
Imagen 1.3. Propagación de Luz
Conectores
Las fibras ópticas para conectarse tanto al receptor como al transmisor requieren
de uniones removibles, éstas se logran por medio de conectores. Existe un
conjunto de diferentes conectores tanto para fibra monomodo como multimodo.
Entre los más usados están los bicónicos, de abrazadera de precisión, de bolas,
de lentes, de abrazadera y de plástico, etc.
Imagen 1.4. Conectores
Empalmes
La unión permanente entre dos secciones de fibras ópticas (empalmes) se realiza
por medio de diferentes técnicas: fusión o con adhesivo. También se emplean
diferentes métodos para alinear las fibras: camisas, ranuras, varillas, etc.
Al realizar empalmes y conexiones se introducen atenuaciones causadas por
distintos factores: des alineamiento de ejes, inclinación de las caras, diferencia de
los diámetros de los núcleos, entre otros. En un empalme o conexión pueden estar
presentes uno o varios factores que introducen atenuación.
Imagen 1.5. Empalmes
Fuentes Ópticas
Entre las diferentes fuentes ópticas que existe, los diodos Láser (LD) y los diodos
emisores de luz (LED) son los únicos que satisfacen todos los requerimientos
exigidos por los sistemas de telecomunicaciones. Actualmente, la instalación de
sistemas de comunicaciones por fibras ópticas se ha difundido ampliamente
debido principalmente a dos factores: enorme capacidad de transmitir de
información, y costo relativamente bajo. Estos logros han sido posible gracias a los
grandes avances tecnológicos: desarrollo de fibras de vidrio con bajas pérdidas y
grandes anchos de banda; desarrollo de dispositivos ópticos de alta calidad y
confiabilidad (fuentes ópticas LED, LD, detectores ópticos PIN Y APD).
Imagen 1.6. Fuentes Ópticas
Funcionamiento En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga
de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por
ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es
transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito
se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o
receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía
electromagnética, similar a la señal original. El sistema básico de transmisión se
compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector
óptico, línea de fibra óptica (primer tramo), empalme, línea de. Además su
pequeño tamaño, su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje necesario para
manejarlos son características atractivas. Los cables de fibra óptica transmiten
información en forma de destellos de luz, pero a mayor velocidad y en mayor
capacidad que los cables de cobre. Permiten que haya hasta veinte fibras ópticas
(segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.
En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica
funciona como medio de transportación de la señal luminosa, generado por el
transmisor de LED’S (diodos emisores de luz) y láser. Los diodos emisores de luz
y los diodos láser son fuentes adecuadas para la transmisión mediante fibra
óptica, debido a que su salida se puede controlar rápidamente por medio de una
corriente de polarización mil conferencias telefónicas a la vez. Sonido, imagen e
información de fax y computadoras pasan al mismo tiempo por un solo cable.
Las señales no se desvanecen, como sucede en los alambres de cobre, de modo
que el sistema necesita menos amplificadores de señal. Los cables de fibra óptica
están hechos con el vidrio más puro; como son hasta diez veces más delgados
que un cabello humano, ocupan sólo una décima parte del espacio que ocupan los
cables tradicionales.
Cuando la luz incide en el extremo de una fibra, es reflejada en el interior de ésta
unas dieciséis mil cuatrocientas veces por metro. Como cada fibra tiene un núcleo
interno por donde viaja la luz, no es común que ésta escape. Hay dos tipos
principales de fibra óptica.
La más delgada, llamada monomodal, transmite luz en un solo patrón ondulatorio,
de forma que las señales recorren hasta 120 millas sin necesidad de amplificarlas.
La más gruesa, llamada multimodal, transmite hasta mil patrones ondulatorios a
diferentes intervalos, pero se pierde un poco de luz, debido a lo cual es necesario
amplificar las señales cada 9.6 millas, aproximadamente.
Imagen 1.7. Funcionamiento de la Fibra Óptica en un Enlace punto a punto
Jugando con los índices de refracción se consigue que la luz quede atrapada, en
un fenómeno conocido como reflexión interna total. Todo lo que tenemos que
hacer es conseguir que el índice de refracción del revestimiento sea inferior al del
núcleo. De esta forma, a partir de un cierto ángulo de incidencia de la luz en la
frontera de ambos medios materiales, ésta se reflejará completamente quedando
atrapada en el núcleo. Esta reflexión es perfecta al 100%, consiguiéndose así que
no haya absolutamente nada de pérdida de energía.
Imagen 1.8. Índice de Refracción
Característ icas Requieren un medio Físico (FIBRA ÓPTICA) como medio de transmisión
(vidrio SiO2 - medio de transmisión dieléctrico).
Alta privacidad de la transmisión.
Sensibilidad limitada por el ruido quántico.
Niveles pequeños de potencia eléctrica en el transmisor.
Se facilita la movilidad en áreas reducidas (gracias a su peso y dimensiones
menores en comparación con el peso y dimensiones de los conductores
eléctricos).
Las derivaciones de la fibra óptica son más complicadas e introducen
mayores atenuaciones en comparación con las derivaciones con cable
eléctrico.
Gran abundancia de la materia prima SiO2.
Interferencia pequeña entre fibras.
Cableado de muchas fibras en un solo ducto.
Diagramas Se integran tres servicios: Internet, telefonía y televisión. Requiere el cableado
subterráneo de fibra óptica en forma de anillos concéntricos. En estos anillos hay
nodos cada cierta longitud. En estos nodos pueden conectarse los abonados a
través de cable coaxial. Es una conexión de alta velocidad.
Imagen 1.9. Sistema de Comunicación por fibra óptica usando tres servicios
Imagen 1.10.Típico Sistema de Comunicación por Fibras Ópticas
Imagen 1.11.Diagrama de Bloques de un Sistema de Radio sobre Fibra Óptica
Imagen 1.12.Enlace de Comunicación de Fibra Óptica
2. SISTEMA DE COMUNICACIÓN POR
MICROONDAS
Elementos La tecnología de semiconductores, que proporciona dispositivos activos que
operan en el rango de las microondas, junto con la invención de líneas de
transmisión planares; ha permitido la realización de tales funciones por circuitos
híbridos de microondas.
En estos circuitos, sobre un determinado sustrato se definen las líneas de
transmisión necesarias. Elementos pasivos (condensadores, resistencias) y
activos (transistores, diodos) son posteriormente incorporados al circuito
mediante el uso de pastas adhesivas y técnicas de soldadura. De ahí el
nombre de tecnología híbrida de circuitos integrados (HMIC: "Hibrid Microwave
Integrated Circuit"). Recientemente, la tecnología monolítica de circuitos de
microondas (MMIC), permite el diseño de circuitos/subsistemas capaces de
realizar, muchas de las funciones mencionadas anteriormente, en un sólo "chip".
El diseño de circuitos de microondas en ambas tecnologías, ha exigido un
modelado preciso de los diferentes elementos que forman el circuito. De especial
importancia son los dispositivos activos (MESFET, HEMT, HBT); pues conocer su
comportamiento tanto en pequeña señal como en gran señal (régimen no lineal),
es imprescindible para poder predecir la respuesta de un determinado circuito que
haga uso de él. El análisis, modelado y simulación de éstos dispositivos,
constituye otra de las áreas de trabajo.
Básicamente un enlace vía microondas consiste en tres componentes
fundamentales: el transmisor, el receptor y el canal aéreo.
El transmisor es el responsable de modular una señal digital a la frecuencia
utilizada para transmitir.
El canal aéreo representa un camino abierto entre el transmisor y el
receptor, y como es de esperarse.
El receptor es el encargado de capturar la señal transmitida y llevarla de
nuevo a señal digital.
Imagen 2.1. Transmisión de Microondas
El factor limitante de la propagación de la señal en enlaces microondas es la
distancia que se debe cubrir entre el transmisor y el receptor, además esta
distancia debe ser libre de obstáculos. Otro aspecto que se debe señalar es que
en estos enlaces, el camino entre el receptor y el transmisor debe tener una altura
mínima sobre los obstáculos en la vía, para compensar este efecto se utilizan
torres para ajustar dichas alturas.
ANTENAS Y TORRES DE MICROONDAS
La distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada por el uso
de repetidoras, las cuales amplifican y redireccionan la señal, es importante
destacar que los obstáculos de la señal pueden ser salvados a través de
reflectores pasivos.
La señal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada mientras viaja
desde el transmisor hasta el receptor, estas atenuaciones y distorsiones son
causadas por una pérdida de poder dependiente a la distancia, reflexión y
refracción debido a obstáculos y superficies reflectoras, y a pérdidas atmosféricas.
Imagen 2.2. Antena y Torre de Microondas
Funcionamiento Funciona para transmitir tanto señales digitales como analógicas. Como tales, son
capaces de transmitir dicha información como llamadas de larga distancia y
señales de televisión a los transmisores, los cuales yacen a lo largo de la línea de
visión de la ruta de radio. Para las redes de radio de microondas, las ondas de
radio se intercambian entre dos puntos utilizando antenas direccionales para crear
un punto de contacto.
A medida que se establecen las cadenas múltiples de relés de radio de
microondas, pueden formar una red de microondas. Debido a que todos estos
relés se producen dentro de "líneas de visión" sólo hay una zona muy estrecha a
través de la cual pasa la onda de radio. Estas antenas tienden a estar instaladas
en elevaciones altas, a fin de evitar obstáculos, porque cada antena tiene que
transmitir a largas distancias con gran precisión.
Esto, sin embargo, permite el uso muy económico de energía de radio y también
una gama de frecuencias más estrechas, debido a la menor interferencia.
Hay de dos tipos:
Satelitales: se realizan a través de bases terrestres con antenas que envían
señales al satélite, este se encarga de direccionarlas hacia la estación receptora
con la onda amplificada para evitar pérdidas.
Imagen 2.3. Sistema de Comunicación Microondas satélital
Terrestres: se basan en conexiones denominadas punto a punto, ya que sus
antenas deben estar sin obstáculos físicos para evitar fallas en la transmisión.
Imagen 2.4. Sistema de Comunicación Microondas terrestre
Funcionamiento
Las torres de microondas terrestres son parte de una amplia red de estructuras
que proporcionan comunicación inalámbrica y fija a usuarios de todo el mundo.
Estas torres funcionan con satélites para retransmitir las señales de comunicación
digital.
Mediante un enlace de microondas podemos conectar puntos distantes
transportando canales dedicados de internet banda ancha desde las torres de
conexión de Internexa hasta sus oficinas, o simplemente conectar redes privadas
de comunicaciones entre los centros de operaciones de su empresa.
Las etapas de comunicación son:
Cuando el usuario final accede a un navegador de Internet instalado en su
computadora y solicita alguna información o teclea una dirección
electrónica, se genera una señal digital que es enviada a través de la tarjeta
de red hacia el módem.
El módem especial convierte la señal digital a formato analógico (la modula)
y la envía por medio de un cable coaxial a la antena.
La antena se encarga de radiar, en el espacio libre, la señal en forma de
ondas electromagnéticas (microondas).
Las ondas electromagnéticas son captadas por la radio base de la empresa
que le brinda el servicio, esta radio base a su vez la envía hacia el nodo
central por medio de un cable generalmente de fibra óptica o de otra radio
de gran capacidad para conexiones punto a punto en bandas de frecuencia
disponibles (6GHz, 13GHz, 15GHz, 18GHz, 23GHz, 26GHz o 38GHz).
El nodo central valida el acceso del cliente a la red, y realiza otras acciones
como facturación del cliente y monitoreo del desempeño del sistema.
Finalmente el nodo central dirige la solicitud hacia Internet y una vez que
localiza la información se envía la señal de regreso a la computadora del
cliente. Este proceso se lleva a cabo en fracciones de segundo.
Imagen 2.5. Función del Sistema de Comunicación por Microondas
Características Frecuencias muy altas de 3 GHz a 100 GHz.
Longitud de onda muy pequeña.
Antenas parabólicas.
Receptor y transmisor en línea visual.
A 100m de altura se alcanzan unos 80 Km sin repetidores.
Rebotan en los metales (radar).
Frecuencia: cantidad de veces por segundo en que se repite una variación
de corriente o tensión. Se mide en ciclos por segundo, su unidad es
el hertzio (Hz). (kilo Hertz o kHz son 1000Hz, mega Hertz o MHz son
1.000.000 Hz, y giga Hertz o GHz son 1.000.000.000 Hz).
Potencia: “energía” de emisión. Se mide en watts (W) y sus múltiplos y
submúltiplos.
Intensidad: del campo eléctrico se mide en voltios por metro (V/m-1), y del
campo magnético en amperios por metro (A/m-1).
Diagramas
Imagen 2.6. Diagrama de estudios de propagación de ondas
Imagen 2.7. Dispositivos de Microondas
Imagen 2.8. Sistema Analógico de Microondas
Imagen 2.9. Componentes de un Enlace
3. SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE
RADIO FRECUENCIA
Elementos El elemento de transmisión es una onda electromagnética de alta
frecuencia(radiofrecuencia), a esta onda se le llama “portadora”,porque lleva o
transporta la información (modulante).Esta informacion tiene distintos orígenes y
de acuerdo a ellos sera el tipo de modulación a utilizar y el lugar que esta la
información ocupará en el espectro de radio frecuencia.
Modulación: Es la modificación de algún parámetro de la portadora RF por medio
de la información que desea transmitir.
Sistemas de Modulación: Existen diversas formas mediante las cuales se puede
modular la información a transmitir.
Espectro: Hace referencia a como se divide en bandas el universo de
frecuencias.
Transmisor: Genera toda la radiofrecuencia que se desea transmitir, esta señal
se hace llegar al irradiante o antena la que entrga la energía recibida al medio,
para esto el medio le presenta una determinada resistencia de carga. La ganancia
de una antena se miden respecto de una antena de referencia llamada isotrópica,
el tamaño de una antena es directamente proporcional a la longitud de onda,
siendo la ganancia directamente proporcional a la cantidad de elementos,
obteniendosé un haz mas direccional con un menor lobulo de irradiación.
Un sistema RF está basado en los siguientes elementos:
Transponder: Es un componente por lo general pasivo y sin batería, compuesto
por un circuito integrado ( chip ) y una antena. El lector, también dotado de una
antena, emite un campo electromagnético. Cuando el transponder entra en el
campo de acción del lector, absorbe energía electromagnética del propio lector,
que se convierte en energía eléctrica que carga un condensador cuya energía se
utiliza para transmitir al mismo lector su código de identificación. Los transponders
tienen una memoria interna que varía, según los modelos, de unas decenas a
unos miles de bytes. Los mismos pueden ser de los siguientes tipos: sólo lectura:
el código contenido es único y se personaliza durante la producción; lectura y
escritura: la información contenida en el transponder puede modificarla el
lector.Además de los transponders de tipo pasivo existen los de tipo activo, con
una batería de por vida incorporada que permiten una recepción y trasmisión a
distancias mayores, al amplificar la señal saliente del transponder aumentando su
potencia.
Lector/escritor: Se compone de un circuito que emite energía electromagnética a
través de una antena, y una electrónica que recibe y descodifica la información
enviada por el transponder y la envía al sistema de captura de datos. De ser el
lector fijo, la conexión se produce en serie RS-232, si el lector es portátil la
conexión al sistema puede ser del tipo lote, en radiofrecuencia o telefonía. En
aplicaciones como el control de accesos, algunos lectores están dotados de una
memoria que puede actualizarse desde el host, que contiene todos los códigos
habilitados y están conectados con un sistema que activa instantáneamente la
entrada si el código del transponder está habilitado
Imagen 3.1. Funcionamiento del Sistema de RF
Funcionamiento Las ondas de radiofrecuencia (RF) se generan cuando una corriente alterna pasa
a través de un conductor. Las ondas se caracterizan por sus frecuencias y
longitudes. La frecuencia se mide en hercios (o ciclos por segundo) y la longitud
de onda se mide en metros (o centímetros).
Las ondas de radio son ondas electromagnéticas y viajan a la velocidad de la luz
en el espacio libre.
La ecuación que une a la frecuencia y la longitud de onda es la siguiente:
velocidad de la luz (c) = frecuencia x longitud de onda.
Se observa partir de la ecuación que, cuando la frecuencia de RF se incrementa,
su longitud de onda disminuye.
Imagen 3.2. Transmisión de Ondas de Rdio
La tecnología RFID utiliza cuatro bandas de frecuencia: baja, alta, muy alta y
microondas. La baja frecuencia utiliza la banda de 120-140 kilo hertzios. La alta
frecuencia utiliza la tecnología RFID en 13,56 MHz. En ultra alta frecuencia RFID
utiliza la gama de frecuencias de 860 a 960 mega hertz. La RFID de microondas
en general utiliza las frecuencias de 2,45 Giga Hertz y superiores. Para las cuatro
bandas de frecuencia utilizadas en RFID, las frecuencias de microondas tienen la
menor longitud de onda.
Las ondas electromagnéticas se componen de dos diferentes (pero relacionados
campos) un campo eléctrico (conocido como el campo “E”), y un campo magnético
(conocido como el campo “H”). El campo eléctrico se genera por las diferencias de
voltaje. Dado que una señal de radiofrecuencia es una alternancia, el constante
cambio de tensión crea un campo eléctrico que aumenta y las disminuye con la
frecuencia de la señal de radiofrecuencia. El campo eléctrico irradia desde una
zona de mayor tensión a una zona de menor voltaje.
En RFID, es importante ser conscientes de los dos campos que componen las
ondas electromagnéticas. Esto se debe a que los tags RFID van a utilizar tanto el
campo eléctrico como el campo magnético para comunicar su información,
dependiendo de la frecuencia que los tags RFID estén utilizando. Los tags RFID
en las bandas de frecuencia LF y HF utilizan el campo magnético, mientras que
los tags RFID UHF y microondas utilizan el campo eléctrico.
Cuando un lector emite señales de radiofrecuencia, provoca variaciones en los
campos eléctricos y magnéticos. Cuando un conductor, como la antena de un tag,
se encuentra dentro del mismo campo variable, se genera una corriente en su
antena.
Cuando un tag está cerca del campo de un lector, el acoplamiento de la antena del
tag con el campo magnético de un lector genera corriente. Este acoplamiento es
conocido como acoplamiento inductivo. El acoplamiento inductivo es el proceso de
comunicación utilizado por tags pasivos LF y HF.
En el caso de los tags UHF y microondas, los tags modulan y reflejan la señal del
lector para comunicarse con el lector. A esto se le llama comunicación pasiva
backscatter (o modulación backscatter).
El término «energía» se refiere a la fuerza de la señal de radiofrecuencia. Puede
considerarse como la suma de RF que se transmite, o la fuerza de la señal en el
receptor. La unidad básica de energía es el watt. Sin embargo, en el mundo de
RF, hablamos de poder en términos de milivatios, abreviado como mW. Un mW =
.001 Watt.
Todo sistema RFID se compone de un interrogador o sistema de base que lee y
escribe datos en los dispositivos y un "transponder" o transmisor que responde al
interrogador.
1. El interrogador genera un campo de radiofrecuencia, normalmente
conmutando una bobina a alta frecuencia. Las frecuencias usuales
van desde 125 Khz hasta la banda ISM de 2.4 Ghz, incluso más.
2. El campo de radiofrecuencia genera una corriente eléctrica sobre la bobina
de recepción del dispositivo. Esta señal es rectificada y de esta manera se
alimenta el circuito.
3. Cuando la alimentación llega a ser suficiente el circuito transmite sus datos.
4. El interrogador detecta los datos transmitidos por la tarjeta como una
perturbación del propio nivel de la señal.
La señal recibida por el interrogador desde la tarjeta está a un nivel de -60 db por
debajo de la portadora de transmisión. El rango de lectura para la mayoría de los
casos está entre los 30 y 60 centímetros de distancia entre interrogador y tarjeta.
Podemos encontrar además dos tipos de interrogadores diferentes:
Sistemas con bobina simple, la misma bobina sirve para transmitir la
energía y los datos. Son más simples y más baratos, pero tienen menos
alcance.
Sistemas interrogadores con dos bobinas, una para transmitir energía y otra
para transmitir datos. Son más caros, pero consiguen unas prestaciones
mayores.
Imagen 3.3. Funcionamiento
Características Es la facilidad con la cual puede ionizar el aire para crear una trayectoria
conductora a través del aire. Esta característica es explotada por las
unidades “de alta frecuencia” usadas en eléctrico soldadura de arco.
Es una fuerza electromágnetica que conduce la corriente del RF a la
superficie de conductores, conocida comoefecto de piel.
Es la capacidad de aparecer atravesar las trayectorias que contienen el
material aislador, como dieléctrico aislador de un condensador. El grado de
efecto de estas características depende de la frecuencia de las señales.
La potencia de la señal es entre 200 y 400 veces menor que un teléfono
móvil.
Banda única con alta tasa de transmisión de datos para minimizar el tiempo
de la señal en el aire.
Según la Comisión para la protección contra las radiaciones los sistemas de
trabsmisión con una potencia por debajo de 500 milvatios no exigen
ninguna distancia mínima de seguridad.
Para la comunicación entre emisor y receptor el código ID tiene que ser
programado en la memoria receptor.
Alto nivel de inmunidad ante interferencias de otro equipos radiofrecuencia.
Funcionamiento eficaz y estable incluso en presencia de señales de radio
en frecuencias cercanas.
Para maximizar la eficacia de la transmisión los tiempos de transmisión son
aleatorios, de esta forma el riesgo de “colisión” entre transmisores es
mínimo.
Diagramas
Imagen 3.4. Representa la Amplituda Modulada de Radio Frecuencias
Imagen 3.5. Detector de Señales de Radio Frecuencias
Imagen 3.6. Ejemplo de Amplificadores de Radiofrecuencias
Imagen 3.7.Representación de la Manipulación de Ondas de Radio Frecuencia
Imagen 3.8. Toda la información y órdenes del sistema AMC se transmiten por
radiofrecuencia de un pedestal a otro, creando una red nodal de comunicación
4. SISTEMA DE COMUNICACIÓN POR
SATÉLITE Un sistema satelital es un sistema repetidor. La capacidad de recibir y retransmitir
se debe a un dispositivo receptor-transmisor llamado transpondedor, cada uno de
los cuales escuchan una parte del espectro, la amplifica y retransmite a otra
frecuencia para evitar la interferencia de señales.
Un sistema satelital consiste en un cierto número de transpondedores además de
una estación terrena maestra para controlar su operación, y una red de estaciones
terrenas de usuarios, cada uno de los cuales posee facilidad de transmisión y
recepción.
Imagen 4.1. Sistema Satelital
El control se realiza generalmente con dos estaciones terrenas especiales que se
encargan de la telemetría, el rastreo y la provisión de los comandos para activar
los servicios del satélite. Un vínculo satelital consta de:
Un enlace tierra-satélite o enlace ascendente (uplink)
Un enlace satélite-tierra o enlace descendente (downlink)
El satélite permanece en órbita por el equilibrio entre la fuerza centrifuga y la
atracción gravitatoria. Si se ubica el satélite a una altura de 35860 Km sobre el
plano del Ecuador, estos giran en torno a la tierra a una velocidad de 11070
Km/hr, con un periodo de 24 hrs. Esto hace que permanezca estacionario frente a
un punto terrestre, de allí su nombre de satélite geoestacionario. De este modo las
antenas terrestres pueden permanecer orientadas en una posición relativamente
estable en un sector orbital.
Los sistemas satelitales constan de las siguientes partes:
Transpondedores
Estaciones terrenas
El transpondedor es un dispositivo que realiza la función de recepción y
transmisión. Las señales recibidas son amplificadas antes de ser retransmitidas a
la tierra. Para evitar interferencias les cambia la frecuencia. Las estaciones
terrenas controlan la recepción con/desde el satélite, regula la interconexión entre
terminales, administra los canales de salida, codifica los datos y controla la
velocidad de transferencia.
Elementos Un sistema de comunicaciones por satélite está compuesto por los siguientes
elementos:
1.) Satélite
2.) Centro de control
3.) Estación terrena
1. Satélite Constituye el punto central de la red y su función es la de
establecercomunicaciones entre los diversos puntos de la zona en la que atiende.
En unsistema puede haber más de un satélite, uno en servicio y otro de reserva
(quepuede estar en órbita o en tierra), o bien uno en servicio, otro de reserva en
órbita yun tercero de reserva en tierra. La posición adoptada dependerá de la
confiabilidadque se pretende obtener.
2. Centro de control Que también se le llama TT&C (telemediación, telemando y
Control), realizadesde tierra el control del satélite.
3. Estación terrena Forma el enlace entre el satélite y la red terrestre conectada al
sistema. Unsistema puede operar con algunas decenas o centenas de ellas,
dependiendo de losservicios brindados.
Finalmente, en un proyecto para la puesta en órbita de un satélite se debentener
en cuenta los LANZADORES, que son los vehículos necesarios para lacolocación
de los satélites en su punto de operación. Se suele dividir a los sistemasde este
tipo en dos segmentos:
a) el ESPACIAL, formado por satélites, el centro de control y, ocasionalmente, los
lanzadores
b) el TERRENAL, formado por las estaciones terrenas.
Imagen 4.2. Se muestran los elementos que conforman un Sistema Satelital
Imagen 4.3. Sala de control de un satélite de comunicaciones en una estación terrestre
Imagen 4.4. Comunicación de Internet por Satélite (LAN)
Funcionamiento Un satélite de comunicaciones funciona como una estación repetidora: las antenas
receptoras del satélite recogen las señales transmitidas por las estaciones de
tierra; se filtran las señales, se cambia su frecuencia y se las amplifica, y luego se
las distribuye de vuelta a la Tierra a través de las antenas transmisoras. En
algunos casos primero se procesa la señal mediante ordenadores digitales a
bordo del satélite, en misiones muy específicas, por ejemplo, como Inmarsat-4 o
Skynet 5. La mayoría de los satélites, sin embargo, son “transparentes”, en el
sentido de que retransmiten la señal sin modificarla: su función es simplemente
suministrar la señal exactamente allí adonde se necesita.
¿Cómo se desplazan las señales?
Las señales las llevan las ondas portadoras, que se modulan mediante frecuencia,
amplitud u otros métodos. Cada señal posee su propia frecuencia y ancho de
banda. Cuanto mayor sea el ancho de banda, más información puede transportar
la señal.
¿Cómo se eligen las bandas de frecuencias?
Para transmitir una señal que contenga mucha información (por ejemplo, voz +
imagen + datos) se debe usar una banda más amplia. Los medios modernos de
telecomunicaciones utilizan principalmente seis bandas de frecuencia designadas
mediante letras.
El índice de transmisión de datos depende directamente del ancho de banda
utilizado para transportar la señal, con independencia de cuál sea la onda
modulada portadora. Las frecuencias más elevadas, como la banda Ka, sin
embargo, pueden albergar con más facilidad grandes anchos de banda, y por lo
tanto, transmitir más información que la banda L, por ejemplo, en la cual hay
disponible un ancho de banda menor y existe una mayor competencia entre
usuarios.
La elección de la banda de frecuencia depende del tipo de aplicación y del ancho
de banda preciso, las condiciones de propagación, la infraestructura terrena
existente y qué equipo de tierra sea necesario.
A igualdad de tamaño de antena, cuanto mayor sea la frecuencia mejor se pueden
orientar los haces generados. La energía se concentra más y se puede utilizar la
misma banda de espectro para zonas no adyacentes (“células”).
Imagen 4.5. Bandas de Frecuencias y Células
Banda Gama de
frecuencias
Aplicaciones
L de 1 a 2 GHz Telefonía móvil y transmisión de datos
S de 2 a 3 GHz Telefonía móvil y transmisión de datos
C de 3,4 a 7 GHz Servicios de telefonía fija y ciertas aplicaciones
de difusión de radio/TV, redes de negocios
X de 7 a 8,4 GHz Comunicaciones gubernamentales o militares,
cifradas por razones de seguridad
Ku de 10,7 a 18,1
GHz
Transmisión de señales de elevado caudal de
datos: televisión, videoconferencias,
transferencia de redes de negocios
Ka de 18,1 a 31
GHz
Transmisión de señales de elevado caudal de
datos: televisión, videoconferencias,
transferencia de redes de negocios
A cada sistema usuario se le asigna una parte específica (slot, traducible como
“intervalo”) de esta banda en general. Las bandas de frecuencia se asignan según
directrices estándar fijadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones
(ITU), dependiendo del servicio que se vaya a prestar, y los operadores deben
mantenerse coordinados entre sí para evitar interferencia alguna entre satélites.
Características Flexibilidad
Posibilidad de cobertura mundial
Comunicaciones para áreas aisladas y con dificultades geográficas
Facilidad para reconfiguración y cambios de tráfico
Rápido establecimiento de redes
Posibilidad de comunicaciones eventuales
Múltiples servicios
Enlaces fijos (punto a punto) para voz, imágenes,datos, multimedia.
Rutas alternativas y de reserva
Capacidad de acceso múltiple
Coste de las ocmunicaciones independiente de la distancia
Retardo temporal importante
Diagramas
Imagen 4.6. Diagrama de bloques del modelo de Transponder del Satélite
Imagen 4.7. Diagrama de antena autoapuntada para comunicaciones moviles vía satélite
Imagen 4.8. Diagrama de bloques simplificado de un sistema digital
Imagen 4.9. Enlace Satelital
5. SISTEMA DE COMUNICACIÓN POR
TELEFONÍA CELULAR
Elementos Un sistema de telefonía celular consta de cuatro elementos:
Terminal celular móvil
Estación base
Estación de control y conmutación
Radio canales
Terminal Celular Móvil
Es el equipo electrónico que permite a un abonado hacer o recibir llamadas, está
compuesto por: unidad de control, fuente de alimentación, transmisor/receptor,
antena. Es portátil, transportable, movible de un lugar a otro. Realiza una
actualización periódica de la señal recibida de la estación base, envía información
para registrarse en la estación base.
Estación Base (bts)
Es la estación central dentro de una celda, conocida como BTS (Base Tranceiver
Station), realiza el enlace de RF a los terminales celulares, transmite información
entre la celda y la estación de control y conmutación, monitorea la comunicación
de los abonados. Está conformado por: unidad de control, unidad de
energía, antenas sectoriales (que utilizan métodos de diversidad para captar la
mejor señal), TRAU (unidad encargada de adaptar y hacer la conversión
de código y velocidad de las señales), y terminal de datos.
Estación de Control y Conmutación
Conocido comúnmente como MTSO (mobile telephony switching office), cuando
aplica tecnología GMS se denomina MSC (mobile switching center), y
para redes Wireless Local Loop se denomina XBS.
Es el elemento central del sistema, sus funciones principales son:
Coordina y administra todas las BTS
Coordina las llamadas entre la oficina de telefonía fija y los abonados, así como
las llamadas entre los terminales celulares y los abonados, a través de las BTS
Se encarga de la facturación (billing)
Dirige el Hand off entre cell site
Tiene un sotfware de gestión : network management system
Se interconecta a centrales TANDEM para comunicarse con otras redes
telefónicas.
Puede ser de 2 tipos (de acuerdo al área geográfica y cantidad de tráfico):
Centralizado: una única central para toda el área de concesión del operador,
usa topología estrella.
Descentralizado: más de una central, distribuido en el área de concesión.
Radio Canales
Se entiende por Radio Canal al par de frecuencias portadoras más un time slot,
que van a servir como canales de tráfico en una comunicación. De estas 2
frecuencias una va a ser la frecuencia de Tx de la estación base y Rx del terminal,
la otra frecuencia va a ser la de Rx de la estación base y Tx del terminal.
Transportan datos y voz entre el abonado y las estaciones base, cada abonado
sólo puede usar un canal a la vez.
Tipos de Radio Canales
Los canales o radio canales celulares son aquellos que van a hacer posible una
comunicación de telefonía celular. Pueden ser de 2 tipos:
Canal de Control (CCH):
Este canal permite enviar y recibir datos entre la BTS y el portátil. Estos canales
pueden ser:
Canal de Control de Adelanto (FCC): generalmente proporciona una información
básica acerca del sistema celular particular: número de identificación del sistema,
rango de los canales de paging y de acceso que puede escanear.
Canal de Paging: Son los canales usados para mantener en ubicación temporal a
un terminal.
Canal de Acceso: Son canales usados para responder cuando el terminal esta
siendo llamado, o para iniciar una llamada. También se usa para informar al
portátil el TCH que debe utilizar.
En áreas pequeñas de poco tráfico, un solo canal de control realiza las tareas de
los tres canales.
Canal de Tráfico (TCH):
Conocido también como Canal de Voz, es el encargado de conducir el tráfico (voz
y datos) entre la estación base y el portátil cuando se está en un proceso de
llamada. También es usado para mandar mensajes de señalización por parte de la
BTS hacia el portátil, también para manejar el proceso de hand over, y el control
de potencia de transmisión del terminal. Los datos provenientes del BTS se llaman
"datos en adelanto" y los provenientes del terminal se denominan "datos
reversos", ambos son enviados a 10 Kbps.
Funcionamiento POR COFETEL
Es un conjunto de elementos cuyo fin es proporcionar el servicio de telefonía
celular. Los elementos que componen el funcionamiento de este sistema, son los
siguientes:
Centrales de Telefonía Celular (MTX Mobile Telephone Exchange; MTSO Mobile
Telephone Office "Switch" o MSC Mobile Service Center): una Central de
Telefonía Celular no es otra cosa sino una Central de Telefonía Pública dedicada
al servicio de telefonía celular, y se compone de dos sistemas: APT o sistema de
computación y APZ o sistema de procesamiento de datos. Su principal función es
el manejo y control de los demás elementos del sistema como son las Estaciones
Base, Enlaces y los Equipos Terminales.
Estaciones Base: es el equipo que se encarga de comunicar a la Central de
Telefonía Celular con todos los equipos terminales y unidades móviles, que se
encuentren dentro de la cobertura del sistema.
Enlaces: son medios de transmisión que sirven para unir o enlazar los
componentes del sistema.
Equipos Terminales o Unidades Móviles: a través de estos, los usuarios finales
obtienen el servicio.
Red de Telefonía Pública Conmutada: a pesar de que no forma parte integral, al
funcionar como interconexión con el Sistema de Telefonía Celular, es considerada
como parte para su operación.
¿Cómo Funciona La Telefonía Movil?
La telefonía móvil básicamente está formada por dos grandes partes: una red de
comunicaciones (o red de telefonía móvil) que está compuesta de antenas
repartidas por la superficie terrestre y de los terminales (o teléfonos móviles) que
permiten el acceso a dicha red. Tanto las antenas como los terminales son
emisores-receptores de ondas electromagnéticas con frecuencias entre 900 y
2000 MHz.
La operadora reparte el área en varios espacios, llamados células, normalmente
hexagonales , como en un juego de tablero, creando una inmensa red de
hexágonos. De ahí viene el nombre de celular. La forma hexagonal es la forma
geométrica que permite ocupar todo el espacio, cosa que no ocurriría si fueran
circunferencias.
Imagen 5.1. Células normalmente hexagonales
En cada célula hay una estación base que será una antena que tiene una amplitud
para emitir y recibir en ese hexágono de espacio (célula).
Imagen 5.2. Células Estación Base
Cada célula utiliza varias decenas de canales. Un canal es por donde se puede
emitir una llamada, es decir que por cada célula se pueden emitir varias decenas
de llamadas diferentes simultaneas (una por canal).
Pero... ¿Qué diferencia un canal de otro?. Su frecuencia. Realmente un canal
son las ondas electromagnéticas emitidas y/o recibidas en una comunicación a
una frecuencia determinada. Cuando yo me comunico con otra persona con mi
teléfono, los dos lo hacemos por la misma frecuencia, la frecuencia del canal por
el que nos estamos comunicando (emitimos ondas de la misma frecuencia).
Cada canal emite las señales (ondas electromagnéticas) a una frecuencia
diferente, lo que da la posibilidad de que varias decenas de personas puedan
comunicarse simultáneamente en cada célula sin interferirse unas con otras.
Una llamada se emite por un canal de la célula a una frecuencia concreta, por eso
es única.
Cuando una persona se mueve de una célula para otra, pasa a utilizar y
engancharse a una de las frecuencias de la nueva célula (se engancha a un canal
de la nueva célula), dejando libre el canal de la célula anterior para ser usada por
otra persona.
¿Qué pasa cuando Hacemos Una Llamada?
Las operadoras de telefonía móvil tienen centrales de conmutación.
La Central de Conmutación es la que permite la conexión entre dos terminales
concretos. Hace la conexión entre los 2 teléfonos, conecta a los dos usuarios, el
que hace la llamada y el que la recibe. Probablemente al lector le venga a la
cabeza la simpática imagen de la operadora conectando dos teléfonos en una
llamada mediante clavijas y de forma manual. Hoy en día la conmutación es
digital, electrónica y totalmente automatizada.
Imagen 5.3. Central de Conmutación
Cuando un teléfono hace una llamada, se conecta con la central de conmutación
de la estación base más cercana y que pertenezca a la red del su operador
(movistar, Vodafone, etc.).
La central de conmutación deriva (busca) al destinatario deseado (identificado por
su número de teléfono móvil receptor), en la red de estaciones bases, hasta
encontrar dentro de la que está en ese momento y conecta las dos estaciones
bases emitiendo una alerta, aviso de llamada, al teléfono receptor.
Si el receptor acepta la llamada los pone en contacto por un canal. La información,
en este caso la voz, se transmite por ondas electromagnéticas de una antena a
otra. Los comunicantes están conectados por medio de la red de antenas
(estaciones bases) que vimos antes. Las centrales de conmutación suplantan a las
viejas operadoras que unían dos teléfonos mediante clavijas.
Imagen 5.4. Transmisión de la Telefonía Celular
Cuando la central de conmutación encuentra la célula a la que pertenece el
teléfono receptor, la central de conmutación de la estación base a la que
pertenece el móvil receptor, da la frecuencia a la que deben operar los dos
móviles para comenzar la transmisión.
Cada estación base informa a su central de conmutación en todo momento de los
teléfonos que estén registrados en ella (a su alcance). Es decir cuando un móvil
entra en una zona que pertenece a una célula la estación base lo detecta y lo
asigna a esta célula registrándolo en la central de conmutación de esa estación
base.
Si se mueve a otra zona el móvil pasará a pertenecer a otra célula diferente. Si no
encuentra ninguna célula el móvil estará fuera de cobertura.
Muchas veces la comunicación entre una estación base y otra se realiza mediante
cable (telefonía convencional=Red de telefonía conmutada)
Características CALIDAD DEL SISTEMA. La calidad del servicio de un sistema celular se mide
sobre la base de diversos
Parámetros, entre los cuales se encuentran los siguientes:
Área de cobertura: se evalúa como un porcentaje del área con acceso
esperado (90% del territorio y 95% de la población).
Eficiencia espectral: definida como la posibilidad de reutilizar una frecuencia
en la misma área de servicio.
Grado de servicio: se especifica como probabilidad de bloqueo para iniciar
una llamada en la hora de máximo tráfico.
Tasa de llamadas Dropped: indicada como la relación del número de
llamadas interrumpidas respecto al total.
Criterios de performance vocal: medido mediante una cifra de mérito
subjetiva (MOS).
AREA DE COBERTURA. Un objetivo general del proyectista de un servicio
radiomóvil es el incremento de laeficiencia espectral de la red (se trata de
maximizar el número de conexiones por unidad de superficie). Con ello se
lograaumentar el tráfico en la red (medido en Erlang).
La mejora de la eficiencia espectral se logra mediante alguno de los siguientes
aspectos:
La reducción del diámetro de las celdas en forma progresiva y en la medida
que se incrementa el número de usuarios.
El incremento del número de usuarios en cada portadora mediante la
multiplexación TDMA y CDMA.
La reducción de la interferencia co-canal (iso-frecuencia) mejorando la
relación C/I (Portadora-a-Interferencia) y -El uso de antenas direccionales
para habilitar sectores en cada celda.
El área de cobertura se divide en celdas a las cuales se le asignan una porción
de los canales de radio disponibles en la banda. Un canal usado en un área
puede ser reutilizado en otra celda espaciada lo suficiente dentro de la misma
área de servicio para que la interferencia iso-frecuencia esté acotada. La
interferencia en el sentido de estación móvil-a-base es la más complicada
debido a la ubicación aleatoria de las estaciones interferentes y como
consecuencia de la pérdida por penetración en edificios.
La cobertura de la antena queda determinada por la altura y la potencia
isotrópica efectivamente irradiada IERP. La IERP es la suma de la potencia del
transmisor (típicamente +43 dBm) más la ganancia de la antena (cercana a
+7,5 dB) menos la atenuación del circuito de alimentador (del orden de -1,5
dB). El valor de IERP es entonces cercano a +19 dBw (equivalente a 100 w
isotrópicos).
Debido a los cambios de propagación de acuerdo con la posición del móvil, el
área de cobertura se define en términos estadísticos de Area vs Tiempo:
Se considera aceptable una cobertura del 90% del área el 90% del
tiempo.
Comercialmente puede indicarse el 95% de área y el 95% de la
población de un país o región.
La FCC determina que en la banda de 900 MHz una densidad de
potencia de 39 dBuV/m (son -93 dBm en el móvil).
INTERFERENCIAS. Las principales interferencias son la co-canal (iso-canal), la
del canal adyacente y el fading multipath. En un sistema celular analógico la
interferencia produce el incremento del ruido; en un sistema digital en cambio
produce micro cortes y una voz “mecánica” debido a la alta tasa de error BER. En
el sistema dual D-AMPS los canales digitales afectan en mayor medida a los
analógicos que viceversa.
EFICIENCIA ESPECTRAL. Debido a la posibilidad de reutilizar las frecuencias
portadoras la tendencia es realizar pequeñas celdas en lugar de grandes celdas.
Los sistemas existentes permiten iniciar el servicio con celdas grandes y comenzar
a reducirlas (aumentando la densidad) en las áreas de mayor tráfico. Este proceso
se conoce como Splitting de una celda.
Diagramas
Imagen 5.5. Sistema de distribucion telefonica inalambrica con transmision con diversidad
de espacio y tiempo.
Imagen 5.6. Internet Móvil 1G
Imagen 5.7. Gestion de la ubicacion para sistemas celulares.
Imagen 5.8. Antenas de Telefonía Móvil,cuando una persona se comunica mediante un
celular, éste se conecta a la antena más cercana, que a su vez envía la llamada hacia la
central de telefonía
R e f e r e n c i a s B i b l i o g r á f i c a s
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http://www.monografias.com/trabajos34/telefonia-celular/telefonia-celular.shtml
