domingo, 7 de febrero de 2010

RED DE TELEFONIA ALAMBRICA y TELEFONIA CELULAR




El proceso de la comunicación puede ser entre elementos conectados entre sí. Las redes que permiten todo esto son equipos avanzados y complejos. Su eficacia se basa en la confluencia de muy diversos componentes. El diseño e implantación de una red mundial de comunicaciones es uno de los grandes milagros tecnológicos de las últimas décadas. La red telefónica estudia los procedimientos para establecer un enlace entre dos aparatos para determinar los dispositivos que se establecen en el menor tiempo y con la mayor calidad posible, en el momento en que el usuario establece comunicación con otro. Esta forma parte de la manera más compleja que es denomina red de telecomunicaciones está formada por sistemas de transmisión, equipos de conmutación que permiten la transmisión de señales mediante cables o medios ópticos.


La red de telecomunicaciones o la red telefónica se constituyen de la siguiente manera:

  • Red de acceso
  • Nodos de conmutación
  • Red de transporte




  • Red de Acceso: Es definida como es conjunto de elementos que permiten que permitan conexiones de cada abonado con dicha central correspondiente. Los medios básicamente utilizados para la conexión del equipo de los usuarios pueden ser mediante conductores de cobre, fibra y medios inalámbricos. Cuando se utiliza el acceso a los clientes por medio de fibra o medios inalámbrico se debe contar con equipos de alta tecnología tanto en la central como en el servicio de usuario. Mientras que la red de cobre es más versátil en cuanto avances tecnológicos porque presta servicio de vos tradicional y puede proveer al cliente con servicio de datos y videos.


  • Nodos de Conmutación: son las centrales telefónicas previamente y cuyo objetivo es establecer enlaces entre dos abonados que son el “Llamante” y el “Llamado” que establecen una comunicación previamente. Para ello debe disponerse de medios físicos, señalizaciones y funciones necesarias para alcanzar la efectividad que se requiere.

  • Red de transporte: Este tipo es la que hace posible que un equipo terminal por ejemplo un teléfono cualquiera, conectado a un nodo de conmutación se pueda conectar a otro equipo terminal atreves por un medio de transmisión alimentados por equipos de energía. Tomando que el servicio de transporte es la voz y normalmente se utiliza la red telefónica, y para servicios de datos se emplea la red de datos, es por ello que la red de transporte es constituida por red telefónica, red de datos, medios de transmisión y los equipos de energía. Las líneas que constituyen que constituyen la red telefónica son las siguientes: Red de líneas de acceso al cliente Red de líneas troncales

  • Red de líneas de acceso al cliente: La estructura básica de una red de clientes es cada uno tenga una formal y que cada línea se conecte a una central telefónica en común.

  • Red de líneas Troncales: Las líneas entrantes y salientes troncales, de dos hilos por troncales analógicos; los sistemas primarios y de orden superior de radios de microondas y fibras ópticas interconectan la centrales telefónicas y transmiten señalización voz y datos.

Esta red tiene como objetivo concentrar el tráfico de información que proviene de las redes de acceso para llevarlo a mayores distancias. Es la encargada de repartir la señal compuesta generada por la cabecera a todas las zonas de distribución que abarca la red de cable. El primer paso en la evolución de las redes clásicas todo-coaxial de CATV hacia las redes de telecomunicaciones por cable HFC consistió en sustituir las largas cascadas de amplificadores y el cable coaxial de la red troncal por enlaces punto a punto de fibra óptica. Posteriormente, la penetración de la fibra en la red de cable ha ido en aumento, y la red troncal se ha convertido, por ejemplo, en una estructura con anillos redundantes que unen nodos ópticos entre sí.


En estos nodos ópticos es donde las señales descendentes (de la cabecera a usuario) pasan de óptico a eléctrico para continuar su camino hacia el hogar del abonado a través de la red de distribución de coaxial. En los sistemas bidireccionales, los nodos ópticos también se encargan de recibir las señales del canal de retorno o ascendentes (del abonado a la cabecera) para convertirlas en señales ópticas y transmitirlas a la cabecera. Las líneas troncales pueden ser urbanas, interurbanas o internacionales, también pueden ser analógicas o digitales los dispositivos que los constituyen entre los cuales hay pares de hilos de cobre constituyendo los denominados cables troncales(CTK) ; cables de pares simétricos PCM, los cuales sirven para treinta pares de cables troncales digitales, la fibra óptica terrestre , el radio microonda analógico con su multicanal respectivo, y el radio microonda terrestre el cable sub marino de fibra óptica y los enlaces microondas satelitales. El modo de señalización y el tipo central se decide con una visión técnica-financiera al diseñar los diferentes enrutamientos correspondientes.





RED DE ÚLTIMA MILLA



A pesar de que día a día los avances a nivel de las redes de comunicaciones tienden a crear una única red más consistente, de alta capacidad de tráfico, con mayor inteligencia y con un excelente nivel de confiabilidad, la cual ofrezca los servicios de transmisión de voz, datos, video y más; el transporte de la información en la última milla representa una de las áreas donde continuamente se invierte gran cantidad de tiempo de diseño e investigación, a fin de crear equipos y técnicas más eficientes que permitan a los usuarios finales integrarse a esta poderosa infraestructura de telecomunicaciones y aprovechar al máximo las ventajas y ancho de banda que ofrece la red para satisfacer sus necesidades de información.


En la actualidad en nuestro país tenemos servicios emergentes de alta demanda de tráfico como la Televisión por Cable e Internet, los cuales han permitido en algunos casos el desarrollo de nueva infraestructura de comunicaciones (tendido de cable de fibra óptica por parte de las empresas de televisión por cable) y en otros el aprovechamiento de la infraestructura preexistente como las conexiones domésticas a internet a velocidades de hasta 33.200 bit por segundos; por otra parte, en los Estados Unidos el Gobierno Federal ha definido el término NII (National Information Infraestructure) o Infraestructura Nacional de Información para designar una Red de Redes Digital e Interactiva llevando Voz, Datos, Video e Información Interactiva avanzada y servicios de entretenimiento a usuarios en las áreas de negocios, educación, salud, gobierno y hogar, la cual sea desarrollada en un ambiente de negocios abierto y competitivo con una mínima regulación o subsidio por parte del gobierno, dicha red también es conocida como la Super Autopista de la Información, la cual no debe ser confundida con la internet, que a pesar de ser el servicio interactivo más importante y de rápido crecimiento hacia una red mundial, no deja de ser más que otra aplicación que fluye por esta Súper Autopista de Información.


En Venezuela, el desarrollo de alternativas de acceso para los usuarios desde sus casas a los servicios de comunicaciones se encuentra aún en niveles básicos, teniéndose que para la mayoría de los hogares y empresas pequeñas, el principal y único medio de acceso para transferencia de voz y datos es el par de cobre, donde el acceso a servicios de información como Internet o transmisión de datos es realizada a través de módems analógicos con transmisión asíncrona, alcanzándose en algunos casos buenos niveles de rendimiento (19.200 bps o 33.200 bps) y en otros niveles realmente pobres de rendimiento y confiabilidad en la transmisión de la información (4.800 o 2.400 bps). Por otra parte, las empresas de Televisión por Cable, a pesar de que están preparando una poderosa infraestructura de comunicaciones, aún no se encuentran autorizadas por parte del Gobierno Nacional a prestar otro servicio que no sea el de TV, por lo que los usuarios que gozan de este servicio no pueden utilizar capacidades adicionales que pudiesen serle ofrecidas; se espera que cuando el mercado de las telecomunicaciones sea abierto por completo en Venezuela, las demandas y ofertas de servicios pueden sufrir un fuerte impacto dependiendo de las estrategias que sean manejadas por los distintos proveedores al existir una mayor competencia.


La principal desventaja del par de cobre como herramienta de acceso a la última milla es su escaso ancho de banda, el cual le impide soportar aplicaciones de fuertes necesidades de ancho de banda; a este respecto sin embargo tenemos que en USA se ofrece como una opción para la última milla, el ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) que consiste en el par trenzado de cobre usado en la telefonía local de ese país, con el cual se alcanzan velocidades de hasta 4 Mbps (se espera soportar pronto hasta 6 Mbps) con bajo costo ya que se aprovecha el cableado preexistente, aunque se requiere nueva incorporación de equipos a nivel del hogar del usuario.


Con respecto a la Fibra Óptica, que es parte de la infraestructura que está siendo instalada por las compañías de TV por cable en Venezuela, esta constituye la tecnología más popular para construir porciones de acceso a la NII en USA, su principal ventaja está representada por la gran cantidad de bits de dato por segundo que puede ser transportado por un simple cable de fibra gracias a su gran ancho de banda que puede llegar hasta los 2 GHz, el cual permite fácilmente soportar todas las necesidades de video, audio, gráficos y texto. Sin embargo por razones de alto costo se hace muy difícil, aún en los Estados Unidos, llevar la fibra a cada hogar. Por ello comúnmente es usado un híbrido conocido como HFC (Hibrid Fiber-Coax), con el cual se tiene Fibra hasta la cuadra y Coax desde la cuadra hasta el hogar. Este último esquema se asemeja mucho a la infraestructura actual que está siendo construida en nuestro país por las Televisoras por Cable. El Coax, puede transportar una señal en 2 vías con mejor capacidad de transporte que los pares de cobre, además provee buena inmunidad al ruido y durabilidad. En relación al costo, el Coax es más económico de instalar que la Fibra. Sin embargo el coax no tiene suficiente ancho de banda para transportar video, audio y data simultáneamente y no es completamente interactivo ya que las señales no van en ambas vías al mismo tiempo.


Como alternativas de última milla para la empresa privada en Venezuela, la Cantv mercadea en la actualidad los servicios de una red digital de información conocida como TDI la cual ofrece como equipos de acceso a nivel de última milla equipos DTUs modelos 2701 o 2703 marca NewBribge que soportan anchos de banda desde los 32 Kbps hasta los 128 Kbps, también es posible colocar equipos con tecnología HDSL (High-Bit-Rate Digital Subscriber Line) tal como el CopperAccel de Telecom el cual puede soportar hasta 2 Mb/s sobre 4 hilos, ofreciendo ésta última una excelente opción para el transporte de datos, en algunos casos la Cantv entrega al usuario un cable coax por donde se maneja un E1, a través de un equipo Newbridge 3600 por ejemplo. A nivel de costos, esta opción tiene la desventaja de poseer un costo de arrendamiento elevado, por lo que solo algunas empresas están en capacidad de pagar este servicio. La red adicionalmente presenta fallas esporádicas que impiden que el Servicio posea el nivel de confianza requerido para ciertas aplicaciones críticas. Como otras posibles alternativas para el acceso a última milla que están siendo evaluadas en otros países incluyendo Venezuela y USA se encuentran:

  • Satélite: La comunicación bidireccional que puede alcanzarse con los satélites puede proveer un servicio punto-multipunto sobre áreas amplias en forma económica, sin embargo el precio de los equipos es demasiado oneroso para que sea considerado como una opción para proveer una conexión completamente interactiva a los hogares individuales de cada familia.

  • Microonda: posee suficiente ancho de banda para permitir voz, video y comunicaciones de datos en ambas direcciones. Su mayor ventaja es su adaptabilidad a áreas de difícil topología, como terrenos montañosos donde es difícil o costoso construir líneas de comunicación físicas. Debido a que la microonda requiere una línea de vista directa para la transmisión entre emisor y receptor, esto la hace una tecnología útil y confiable para transmisiones de backbone, más no para conectar hogares individuales.


MODULACIÓN



La modulación de la portadora para que pueda transportar impulsos se puede efectuar a nivel bajo o alto. En el primer caso, la señal de frecuencia audio del micrófono, con una amplificación pequeña o nula, sirve para modular la salida del oscilador y la frecuencia modulada de la portadora se amplifica antes de conducirla a la antena; en el segundo caso, las oscilaciones de radiofrecuencia y la señal de frecuencia audio se amplifican de forma independiente y la modulación se efectúa justo antes de transmitir las oscilaciones a la antena. La señal se puede superponer a la portadora mediante modulación de frecuencia (FM) o de amplitud (AM).


La forma más sencilla de modulación es la codificación, interrumpiendo la onda portadora a intervalos concretos mediante una clave o conmutador para formar los puntos y las rayas de la radiotelegrafía de onda continua.


La onda portadora también se puede modular variando la amplitud de la onda según las variaciones de la frecuencia e intensidad de una señal sonora, tal como una nota musical. Esta forma de modulación, AM, se utiliza en muchos servicios de radiotelefonía, incluidas las emisiones normales de radio. La AM también se emplea en la telefonía por onda portadora, en la que la portadora modulada se transmite por cable, y en la transmisión de imágenes estáticas a través de cable o radio.


En la FM, la frecuencia de la onda portadora se varía dentro de un rango establecido a un ritmo equivalente a la frecuencia de una señal sonora. Esta forma de modulación, desarrollada en la década de 1930, presenta la ventaja de generar señales relativamente limpias de ruidos e interferencias procedentes de fuentes tales como los sistemas de encendido de los automóviles o las tormentas, que afectan en gran medida a las señales AM. Por tanto, la radiodifusión FM se efectúa en bandas de alta frecuencia (88 a 108 MHz), aptas para señales grandes pero con alcance de recepción limitado. Las ondas portadoras también se pueden modular variando la fase de la portadora según la amplitud de la señal. La modulación en fase, sin embargo, ha quedado reducida a equipos especializados. El desarrollo de la técnica de transmisión de ondas continuas en pequeños impulsos de enorme potencia, como en el caso del radar, planteó la posibilidad de otra forma nueva de modulación, la modulación de impulsos en tiempo, en la que el espacio entre los impulsos se modifica de acuerdo con la señal.


La información transportada por una onda modulada se devuelve a su forma original mediante el proceso inverso, denominado demodulación o detección. Las emisiones de ondas de radio a frecuencias bajas y medias van moduladas en amplitud. Para frecuencias más altas se utilizan tanto la AM como la FM; en la televisión comercial de nuestros días, por ejemplo, el sonido va por FM, mientras que las imágenes se transportan por AM. En el rango de las frecuencias superaltas (por encima del rango de las ultra altas), en el que se pueden utilizar anchos de banda mayores, la imagen también se transmite por FM. En la actualidad, tanto el sonido como las imágenes se pueden enviar de forma digital a dichas frecuencias.



MODULACIÓN POR PULSOS CODIFICADOS (PCM)



Puede ser descrita como un método de conversión de analógico a digital. Esta conversión está basada en tres principios: Muestreo, Cuantificación y Codificación.

  • Muestreo: Consiste en tomar valores instantáneos de la señal analógica a intervalos de tiempo determinados. Se toma el doble de la frecuencia de la señal.

  • Cuantificación: Los continuos valores de amplitud de la señal muestrada son descompuestas por un número finito de amplitudes. Las amplitudes alineadas están divididas dentro de intervalos y todas las muestras cuyas amplitudes caen dentro de un intervalo específico son dadas por la misma amplitud de salida. Por ejemplo con una resolución de 8 bits se pueden tener 256 distintos valores de amplitud.

  • Codificación: Los procesos de muestreo y cuantificación producen una representación de la señal original. Para la codificación se usa un código de informática, tomando en cuenta que dicho código debe tener mayor capacidad de sincronización, mayor capacidad para la detección de errores y mayor inmunidad al ruido. Esta etapa usa un CODEC (codificador - decodificador).

La modulación tipoPCM se usa extensivamente en la telefonía digital (en los SPC, Storage Program Control que usan el multiplexeo por división de tiempo, TDM). Se nombra a un canal de 64 kbps como un Clear Channel o un Toll Quality. Sin embargo se suele usar velocidades de 32, 16, 8 y hasta 4 kbps para meter dos, cuatro, ocho y hasta 16 conversaciones telefónicas en un solo canal de 64 kbps.


TELEFONIA CELULAR



La telefonía celular, también llamada telefonía movil, básicamente está formada por dos grandes partes: una red de comunicaciones (o red de telefonía móvil) y los terminales (o teléfonos móviles) que permiten el acceso a dicha red.

El teléfono móvil es un dispositivo inalámbrico electrónico que permite tener acceso a la red de telefonía celular o móvil. Se denomina celular debido a las antenas repetidoras que conforman la red, cada una de las cuales es una célula, si bien existen redes telefónicas móviles satelitales. Su principal característica es su portabilidad, que permite comunicarse desde casi cualquier lugar. Aunque su principal función es la comunicación de voz, como el teléfono convencional, su rápido desarrollo ha incorporado otras funciones como son cámara fotográfica, agenda, acceso a Internet, reproducción de video e incluso GPS y reproductor mp3.

El primer antecedente respecto al teléfono móvil es de la compañía Motorola, con su modelo DynaTAC 8000X. El modelo fue diseñado por el ingeniero de Motorola Rudy Krolopp en 1983. El modelo pesaba poco menos que un kilo y un valor de casi 4.000 dólares. Krolopp se incorporaría posteriormente al equipo de investigación y desarrollo de Motorola liderado por Martin Cooper. Tanto Cooper como Krolopp aparecen como propietarios de la patente original. A partir del DynaTAC 8000X, Motorola desarrollaría nuevos modelos como el Motorola MicroTAC, lanzado en 1989, y el Motorola StarTAC, lanzado en 1996 al mercado.


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domingo, 31 de enero de 2010

Relacion Señal/ Rudio y Funcion de Bessel y Regla de Carson

RELACION SEÑAL / RUIDO


La relación señal/ruido (en inglés Signal to noise ratio SNR o S/N) se define como el margen que hay entre la potencia de la señal que se transmite y la potencia del ruido que la corrompe. Este margen es medido en decibelios.

El rango dinámico y relación señal/ruido para referirse a este margen que hay entre el ruido de fondo y nivel de referencia, pueden utilizarse como sinónimos. No ocurre lo mismo, cuando el rango dinámico indica la distancia entre el nivel de pico y el ruido de fondo.


Factor de ruido:



La magnitud del ruido generado por un dispositivo electrónico, por ejemplo un amplificador, se puede expresar mediante la denominada figura de ruido (F), que es el resultado de dividir la relación señal/ruido en la entrada (S/R)ent por la relación señal/ruido en la salida (S/R)sal, cuando los valores de señal y ruido se expresan en números simples :



Sin embargo, como los valores de relación señal/ruido suelen expresarse en forma logarítmica, normalmente en decibelios, la figura de ruido en decibelios será, por tanto, la diferencia entre las relaciones S/R en la entrada y en la salida del elemento bajo prueba ya que:



En lugar de dBSPL, también es común efectuar la medida de la figura de ruido en decibelios A (dBA)ponderados en función de la (curva A)

La figura de ruido es un parámetro importante en los sistemas de transmisión, ya que mientras el ruido externo nunca se podrá eliminar totalmente, la reducción del ruido generado por los equipos depende del cuidado de su diseño.

La relación señal/ruido (SNR) es un parámetro fundamental para la caracterización del desempeño de un enlace inalámbrico. La potencia recibida de señal depende de la potencia transmitida y de la atenuación de trayecto entre transmisor y receptor. La potencia de ruido consiste del aporte del receptor mismo y del ruido (externo) recibido a través de la antena. Normalmente el ruido dominante es el del propio receptor, aunque hay casos en que el factor relevante es el aporte de otros usuarios de la misma banda de frecuencia. En estos casos generalmente no se habla de ruido sino de “interferencia”. El caso típico es el de la telefonía celular, en que muchos usuarios generan transmisiones en la misma banda de frecuencias. La separación de la señal deseada de las interferentes se logra evitando la reutilización de una frecuencia portadora en zonas físicamente muy próximas o bien empleando códigos especiales. Aun así, la interferencia suele dominar por sobre el “piso de ruido” del receptor y estos sistemas se conocen como “sistemas limitados por interferencia”.

Cuando se transmite una portadora no modulada es muy sencillo medir de la potencia de señal mediante el analizador de espectros. La medición de la potencia de ruido en cambio es algo más complejo en consideración a que el ruido es un proceso aleatorio, cuyos valores peak no guardan la misma relación con el valor r.m.s que los de una señal sinusoidal. El analizador de espectros está calibrado para señales sinusoidales y en consecuencia es necesario aplicar un factor de corrección al medir ruido.


En el siguiente enlace se encuentra la informacion sobre la Regla de Carson y Funcion de Bessel

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