Teoría de las Telecomunicaciones. Autor

64 Pages·2012·1.03 MB·Spanish

TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DEL
ORIENTE DEL ESTADO DE MEXICO

Asignatura: Teoría de las Telecomunicaciones.

Autor: Ing. Antonio Martínez Gil.

La Paz , estado de México. 04 de Agosto del año 2011.
INTRODUCCION

Valorar la importancia que tiene los sistemas telemáticos hoy en día y su la
base teórica en torno al área de la telecomunicaciones es un aspecto que el
estudiante de ingeniería en sistemas computacionales no debe de pasar por
alto.

De la misma manera la forma en que debe de conocer el proceso de
modulación para así seleccionar el medio de transmisión requerido para la
adecuación de las señales en turno, es un conocimiento que fortalecerá mucho
su ejercicio profesional del egresado.

En este cuadernillo de apuntes se contemplan lo referido a los dos párrafos
anteriores pero además también se contemplan los diferentes procesamientos
adicionales requeridos para la transmisión de datos y de esa menara lograr un
eficaz manejo de los recursos como son tiempo y ancho de banda

En ese mismo tenor no debe de dejar pasar por alto los principales medios
empleados en los procesos de comunicación, así como las perturbaciones y las
técnicas para detectar y corregir errores que se generan en la transmisión de
datos.

Por último es importante que todo este material presentado sirva para que el
alumno enfoque a las telecomunicaciones dentro de las aplicaciones del saber
hacer humano en las diferentes áreas que este necesita para subsistir.

Sin otro particular presento este material esperando sirva de utilidad al
alumnado del TESOEM.

Atentamente: Profesor Antonio Martínez Gil.
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Tabla de Contenido

Unidad 1.- Introducción a las telecomunicaciones ..............................................................................4
1.1.- Las telecomunicaciones y su importancia en la vida moderna ...............................................4
1.2.- Elementos de un sistema de comunicación ............................................................................6
1.3.- Unidades y medidas .................................................................................................................7
1.4 Las señales y sus clasificaciones .................................................................................................8
1.4.1. Señales periódicas y aperiódicas. ......................................................................................9
1.4.2.- Señales deterministicas y aleatorias ............................................................................. 10
1.4.3.- Señales de energía y de potencia ................................................................................. 10
1.4.4.- Señales analógicas y digitales. ....................................................................................... 12
Unidad 2.- Técnicas de modulación. ................................................................................................ 14
2.1 - Importancia de la modulación ............................................................................................. 14
2.2.- Técnicas de modulación analógica. ..................................................................................... 14
2.2.1.- Modulación en amplitud (am). ..................................................................................... 14
2.2.2.- Modulación en frecuencia (fm)..................................................................................... 14
2.3.- Conversión analógica a digital. ............................................................................................. 15
2.3.1 Teorema de Nyquist. ........................................................................................................ 18
2.4.- Modulación en banda base .................................................................................................. 19
2.4.1.- Codificación amplitud. .................................................................................................. 19
2.4.2.- Codificación polar: NRZ, NRZ-L, amplitud y amplitud diferencial. ................................. 19
2.4.3.- Codificación amplitud: AMI, B8ZS Y HDB3 ..................................................................... 20
2.5.- Técnicas de modulación digital. ........................................................................................... 21
2.5.1.- Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK). ................................................... 21
2.5.2.- Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK). .................................................. 22
2.5.3.- Modulación por desplazamiento de fase (PSK). ............................................................ 22
2.5.4 Modulación de amplitud en cuadratura (QAM). ............................................................. 23
Unidas 3.- Técnicas de transmisión, Multiplexación y Conmutación. ............................................. 24
3.1.- Tipos de velocidades ............................................................................................................. 24
3.1.1.- Velocidad de Transmisión (bps) ..................................................................................... 24
3.1.2.- Velocidad de Modulación (Baudios) .............................................................................. 25
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3.2.- Transmisión de datos ............................................................................................................ 25
3.2.1.- Modos de Transmisión: Simplex, half – dúplex y full – dúplex. ..................................... 26
3.2.2.- Tipos de Transmisión: Transmisión en Serie, Transmisión Paralela. ............................ 28
3.2.3.- Técnicas de transmisión:................................................................................................ 29
3.2.4.- Tipos de conexión: punto a punto y multipunto ........................................................... 30
Unidad 4.- Medios de transmisión y perturbaciones ....................................................................... 30
4.1.- Medios Guiados .................................................................................................................... 30
4.1.2.- Cable coaxial (señal eléctrica) ........................................................................................ 34
4.1.3.- Fibra óptica (señal luminosa) ......................................................................................... 37
4.2.- Medios no guiados. .............................................................................................................. 41
4.2.1 Transmisión de señales de radio. ..................................................................................... 41
4.2.2 Microondas en el espacio libre. ...................................................................................... 43
4.2.3 Satélite. ............................................................................................................................ 44
4.2.4 Infrarrojas ......................................................................................................................... 46
4.3 Perturbaciones. ....................................................................................................................... 47
4.3.1 Ruidos. .............................................................................................................................. 47
4.3.2 Distorsión por retardo...................................................................................................... 48
4.3.3 Atenuación. ...................................................................................................................... 49
4.4 Efectos del ruido en las señales transmitidas (errores en la recepción). ............................... 49
4.5.- Mecanismos para la detección de errores. .......................................................................... 49
4.5.1.- Verificación de redundancia vertical (VRC). .................................................................. 50
4.5.2 Verificación de redundancia longitudinal (LRC). .............................................................. 50
4.5.3 Verificación de redundancia cíclica (CRC). ....................................................................... 51
4.6 Corrección de errores. ............................................................................................................ 52
4.6.1 El código de Hamming. .................................................................................................... 52
Unidad 5.- El presente y futuro de las comunicaciones .................................................................... 53
5.1 Sistema telefónico conmutado. .............................................................................................. 53
5.2.- Comunicaciones móviles...................................................................................................... 55
5.3 Internet. .................................................................................................................................. 56
5.4 Impacto de las telecomunicaciones en diversas areas. .......................................................... 58
5.4.1 Educación. ........................................................................................................................ 58
5.4.2 Medicina. ......................................................................................................................... 59
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5.4.3 hogar. ............................................................................................................................... 60
5.4.4 comercio electrónico. ...................................................................................................... 61
5.4.5 empresas virtuales ........................................................................................................... 61
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Unidad 1.- Introducción a las telecomunicaciones

1.1.- Las telecomunicaciones y su importancia en la vida moderna

Las telecomunicaciones actualmente son de vital importancia, por medio de
estas es posible enviar información a lugares cercanos y lejanos en fracciones de
segundos y minutos respectivamente. Hoy en día muchos de nosotros sabemos
usar estos servicios, y lo vemos relativamente fácil de usar ya se ha convertido en
algo cotidiano; es importante tener en cuenta que cuando los utilizamos por
primera vez se dificulto un poco, sin embargo al paso de estar empleando estos
servicios nos hemos familiarizado lo suficiente de manera que ahora los
manejamos con facilidad.

La infraestructura no solo es una herramienta de la actividad económica, no solo
se encuentra en la tecnología que tiene una cuidad referente en construcción sino
como se relaciona con las telecomunicaciones, imaginemos ciudades sin
electricidad, sin calles pavimentadas, etc., como tendríamos los medios
necesarios para poder construir y/o mejorar las telecomunicaciones, la
infraestructura en las telecomunicaciones es vital para que esta sea mejor cada
día, no solo es crecer el servicio llevarlo a lugares donde no hay, sino también en
ir cambiando la infraestructura de este para mejorar día tras día para evitar que
llegue ase obsoleto.

La Infraestructura en las telecomunicaciones es vital para los países
desarrollados y subdesarrollados, debido a que si se invierte en ella reduce los
costos de producción de varias industrias, siendo el efecto mayor y más sensible
en aquellos países donde la infraestructura no es suficiente. Por ejemplo, en un
estudio realizado en 1994 en México, se encontró una importante relación entre el
nivel de infraestructura en telecomunicaciones y los costos marginales de varias
industrias del país. En efecto, se analizó la relación que hay entre el acervo real de
infraestructura en telecomunicaciones y los costos de producción de quince
sectores productivos. En el análisis se observó una reducción en los costos
marginales de todos los sectores productivos mexicanos ante el aumento de la
inversión en infraestructura de telecomunicaciones. Un resultado interesante
consiste en que la incidencia es muy parecida en todos los sectores, tanto
industriales como de servicios.

El Centro de Investigaciones Económicas de México (CIEM) realizo un estudio
para demostrar la relación que existe entre el crecimiento en la infraestructura de
telecomunicaciones y el crecimiento en algunos sectores de la economía, el cual
hizo una muestra de treinta países de varias regiones del mundo. Allí, los autores
compararon la tasa promedio de crecimiento anual en el número de líneas
telefónicas para cada mil habitantes y la tasa promedio de crecimiento anual de
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los sectores industria y servicios, durante este mismo periodo. Tanto el
crecimiento del sector industrial como el del sector servicios están positivamente
relacionados con el crecimiento en el número de líneas telefónicas. Se concluye
de esto, si la cobertura de líneas telefónicas por cada mil habitantes creciera un
10%, sector industrial lo haría en un 6.3% y el de servicios lo haría en un 6.9%.

Este estudio me hizo recordar lo que paso no hace muchos años, Telcel ofrecía
un servicio con señal digital el cual llegaba en todo México, aquí en Yucatán tenía
el estado cubierto con la señal, surgió ya la famosa señal GSM (Sistema Global
para comunicaciones Móviles o Global System for Mobile communications, para su
siglas en ingles) el cual no tenía tanta cobertura como la señal que ellos usaban,
pero si era mejor tanto en sentido de servicio como de mantenimiento, ahí venia
una interrogante ¿Quedarse así o mejorar el servicio? Si decidía mejorar el
servicio, tendría que invertir en instalación de la nueva tecnología, reducir su
cobertura, pero ganaría mejor servicio y menor mantenimiento, se optó por
adaptarla, durante los primeros años de este servicio de vio menor debido a que
en muy pocos municipios llegaba la señal, hoy en día está casi en todos los
municipios y es la compañía más usada en el estado, esto nos da un ejemplo de
que ellos decidieron mejorar su servicio el cual tenía riesgos, y ahora a pesar de
que en el estado hay Movistar, Iusacell, Unefon aún no logran desbancarlo de la
cima.

Las telecomunicaciones se han convertido en una de las actividades más
utilizadas alrededor del mundo. Huber las denomina el tele cosmos pues, en su
opinión, las mismas se están expandiendo más rápidamente que cualquier otro
cosmos, Esto se debe a que, en la última década, los medios que se utilizaban
para llevar a cabo las comunicaciones han aumentado la capacidad para enviar
información por más de un millón de veces.

Lo cierto es que la revolución tecnológica ha transformado la industria de las
telecomunicaciones y, por tanto, será regulación de este importante mercado en
cada país la que marcara la velocidad de esta transformación en cada uno de
ellos.

Referencias
Comunicaciones y Redes de Computadores 6ª Ed., Cap. 1
William Stallings
Prentice Hall
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1.2.- Elementos de un sistema de comunicación

En toda comunicación participan una serie de elementos básicos. En la
comunicación humana hablada, participan los elementos de: emisor (el que habla),
receptor (el que escucha), y el canal (el aire). Pero en una comunicación más
compleja como puede ser la telefónica o la de internet, nos vemos obligados a
incluir un elemento más. Este elemento es el llamado transductor.

En una comunicación compleja distinguimos al anterior ya nombrado, emisor el
cual es el elemento terminal que lanza la información y luego está el canal por el
que se transmite, en el caso de internet, hablamos del canal de la red telefónica,
posteriormente la información viaja por el canal hasta llegar al receptor, que se
contrapone al emisor, puesto que este es el terminal final que recibe la
información.

Ahora bien, supongamos que esta comunicación citada la hacemos por el
teléfono. Lógicamente no funcionaria puesto que por la red telefónica no se puede
enviar la voz como señales sonoras. Es aquí donde actúa el ya mencionado
transductor, este sirve para transformar la naturaleza de la señal. En el ejemplo
anterior seria el teléfono, el cual se encarga de transformar las señales sonoras en
eléctricas para mandarlas por la red telefónica. El transductor realiza también el
proceso inverso, convertir las señales eléctricas en las señales de primera
naturaleza. En el ejemplo, sería el teléfono del receptor.

En conclusión, los transductores convierten las señales naturales recibidas en
magnitudes (aquello que se pude medir) físicas, generalmente señales eléctricas.
En la telemática (ciencia que estudia la comunicación) se suelen enviar señales
eléctricas, puesto que viajan a la velocidad de la luz y son fácilmente
transportables.
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1.3.- Unidades y medidas

Decibelios: Los decibelios fueron desarrollados por las compañías telefónicas para
poder expresar las pérdidas y ganancias en los sistemas de transmisión
telefónicos.

Para explicar el concepto veamos un ejemplo; si tenemos dos amplificadores en
cascada: A1 * A2. Si A1 = 275 y A2 = 55, entonces A1*A2 = 15 * 125. Para hacer
esto mas fácil, en la Bell Telephone usaron las propiedades de los logaritmos. El
logaritmo de la multiplicación de dos números será igual a la suma de sus
respectivos logaritmos: log (A*B) = log A + log B.

Así inventaron la unidad llamada “Bell” de manera que una ganancia en Bels = log
A donde A era el factor de potencia de un amplificador.
Regresando al ejemplo anterior. Log 275 = 2.439 y log 55 = 1.740, entonces la
ganancia total seria: 2.439 + 1.74 = 4.179 Bels.

Decibelios o decibeles: Pronto se dieron cuenta de que necesitaban trabajar con
dos decimas para poder mantener los errores de redondeo por debajo de un nivel
razonable.
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Observemos que la diferencia entre el 4.179 Bels, corresponde a una ganancia de
15,849, mientras que 4.2 Bels es una ganancia de 15,849, lo cual significa un error
de cerca del 5%. Por esto se decidió crear la unidad correspondiente a 10 Bels.
Surgió del decibelio o dB. La ganancia en decibelios o dB = 10 log A.

Hay dos métodos principales para utilizar los decibelios. La primera es para
expresar en decibelios un factor de potencia conocido. La segunda aplicación es
para medir la diferencia entre dos niveles.

De aquí se desprenden algunas variantes del decibelio.

1.- N(dB) = 10 log (P1/P2) si medimos potencias.
2.- N(dB) = 10 log (Potencia [ W ] / 1 W ). El (decibelio - vatio) se usa en
aplicaciones de microondas. Se elige como referencia el el valor de 1 W.
3.- N(dB) = 20 log (V1 / V2), si medimos tensiones.
4.- N(dBmV) = 20 log ( Tension [mV ] / 1 mV ). El dBmV se usa en aplicaciones
de TV por cable y en las LAN de banda ancha. Se elige como referencia el valor
de 1mV.

Otras unidades de medición que se tienes son las siguientes:

 Velocidad de modulación.- Numero de cambios del valor de una señal por
segundo en la línea o medio de transmisión. Esta velocidad se mide en
baudios.
 Velocidad de transmisión.- Numero de bits transmitidos por segundo
medido en bps (bits por segundo). Depende del método de codificación y de
la velocidad de transmisión.
 Velocidad de transferencia.- Es la cantidad de información útil que puede
transmitirse por unidad de tiempo.

1.4 Las señales y sus clasificaciones

De una u otra forma, las señales son un elemento fundamental de la vida. Por
medio de ellas nos comunicamos, gracias a las señales de voz, por imágenes de
personas u objetos en nuestro entorno. De igual manera, el Internet resalta en
importancia al comunicarnos, ya que utiliza señales que transportan información.

En si, una señal se define formalmente como la función de una o más variables,
que transportan información acerca de un fenómeno físico. Cuando la función
depende de una sola variable, se dice que la señal es unidimensional. En cambio