República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada

Núcleo Falcón – Sede Coro

Carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones

Unidad 4

TRANSMISIÓN TELEFÓNICA

Realizado Por:

Leal Wilson

Santander Auremily

Facilitador

Ing. Leal Carlos

Programa de Electiva Tecnica: Telefonía

Santa Ana de Coro, Junio 2014

PARAMETROS

1) Impedancia Característica

Es la relación existente entre la diferencia de potencial aplicada y

la corriente absorbida por la línea en el caso hipotético de que esta tenga una

longitud infinita, o cuando aún siendo finita no existen reflexiones. En el caso de

líneas reales, se cumple que su impedancia permanece inalterable cuando son

cargadas con elementos, generadores o receptores, cuya impedancia es igual a la

impedancia característica.

La impedancia característica es independiente de la frecuencia de la tensión

aplicada y de la longitud de la línea, por lo que esta aparecerá como una carga

resistiva y no se producirán reflexiones por desadaptación de impedancias, cuando

se conecte a ella un generador con impedancia igual a su impedancia característica.

De la misma forma, en el otro extremo de la línea esta aparecerá como un

generador con impedancia interna resistiva y la transferencia de energía será

máxima cuando se le conecte un receptor de su misma impedancia característica.

No se oculta, por tanto, la importancia de que todos los elementos que

componen un sistema de transmisión presenten en las partes conectadas a la línea

impedancias idénticas a la impedancia característica de esta, para que no existan

ondas reflejadas y el rendimiento del conjunto sea máximo.

La impedancia característica de una línea de transmisión depende de los

denominados parámetros primarios de ella misma que

son: resistencia, capacitancia, inductancia y conductancia (inversa de la resistencia

de aislamiento entre los conductores que forman la línea).

La fórmula que relaciona los anteriores parámetros y que determina la

impedancia característica de la línea es:

𝑍𝑜 = √𝑅 + 𝑗𝐿𝜔

𝐺 + 𝑗𝐺𝜔

Donde:

Z0 = Impedancia característica en ohmios.

R = Resistencia de la línea en ohmios.

C = Capacitancia de la línea en faradios.

L = Inductancia de la línea en henrios.

G = Conductancia del dieléctrico en siemens.

ω = 2πf, siendo f la frecuencia en hercios

j = Factor imaginario.

2) Atenuación

Toda señal eléctrica al propagarse por una línea, sufre inevitablemente una

pérdida de potencia que se evalúa mediante una relación logarítmica y se mide en

decibelios dada por:

𝑁(𝑑𝐵) = 10 log10

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑣𝑖𝑎𝑑𝑎

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑏𝑖𝑑𝑎

La atenuación es también conocida como perdida de inserción de una

determinada línea y esta se mide a una frecuencia llamada de referencia, y que

normalmente se toma de 800 Hz. En líneas constituidas solamente por conductores

físicos, esta atenuación se la misma en ambos sentidos por tanto se debe realizar

ajustes adecuados incorporando elementos amplificadores o sistemas multiplex en

general.

3) Retardo

En lo que a la electrónica se refiere, es el tiempo que tarda una señal para

atravesar un conductor o dispositivo. También se entiende por retardo el intervalo

de tiempo que existe en el momento en el que cualquier punto asignado en una

onda atraviesa dos puntos cualesquiera de un circuito de transmisión.

El Retardo de transmisión es el retardo entre la presentación de información

de salida y la inserción de información en una unidad. O lo que es lo mismo el tiempo

que tarda un transmisor en generar un bloque de datos en el medio.

El retardo en transmisión o delay es usualmente definido como el tiempo que

transcurre entre la emisión de los datos, hasta el momento en que llegan al receptor.

El retardo es una medida que expresa el tiempo gastado en el subsistema de

comunicación. Este parámetro es también conocido en el ·ámbito de las

telecomunicaciones como latencia (latency). La causa de este retardo es que

cuando la data es procesada esta fluye a través de una gran cantidad de

componentes y subsistemas de comunicación, situados en el sistema receptor así

como en la red. Cada uno de estos componentes puede ser caracterizado por su

velocidad de procesamiento y por la capacidad de almacenamiento (buffers) donde

los datos esperan para ser procesados. La suma de todas las contribuciones de

retardos individuales vista como un todo es lo que genera el parámetro reconocido

como retardo. El máximo retardo que es el que ocurre de extremo a extremo

conocido como mouth-to-ear (de boca a oído) recomendado para conversaciones

en tiempo real no debe exceder los 150 ms.

4) Nivel

Es una medida de referencia o punto de prueba que se caracteriza por

proporcionar en unidades dBm un valor que permite medir las ganancias o pérdidas

de poder o potencia que tiene una señal. Con ello se tiene un nivel relativo de

potencia expresado en unidades de transmisión de la razón P/PO, donde “P”

representa la potencia en el punto considerado, y “PO” la potencia en el punto

seleccionado como origen del sistema de transmisión; este último punto es el

conmutador de larga distancia, en el caso del circuito telefónico.

Casi no tiene utilidad conocer la potencia de una señal en algún punto si no

se tiene un punto de nivel de transmisión. Una señal por ejemplo en determinado

punto puede tener 10dBm y para saber si es buena o mala se debe conocer cuál

debería ser la intensidad de la señal en ese punto. Es precisamente eso lo que hace

el nivel: proporcionar una medida o punto de referencia para evaluar o medir la

potencia de una señal, permitiendo así determinar cambios en la potencia de dicha

señal.

Es importante aclarar que el nivel no dice nada acerca de la señal misma,

sino que es solamente un parámetro o punto de referencia para evaluar la señal que

se tenga.

5) Ruido

Se denomina así a toda señal no deseada que se mezcla con la señal útil

que se quiere transmitir. Es el resultado de diversos tipos de perturbaciones que

tiende a enmascarar la información cuando se presenta en la banda de

frecuencias del espectro de la señal, es decir, dentro de su ancho de banda.

Ruido sofonetico:

Es el ruido aleatorio o ruido blanco, que existe inevitablemente en toda línea

de transmisión, puesto que es consustancial con su propia naturaleza, es un factor

determinante de la velocidad máxima que se puede alcanzar en un determinado

circuito destinado a transmisión de datos, siendo en todo caso insoslayable al fijar

la calidad del circuito.

Esta clase de ruido puede estar presente en cualquier frecuencia y al medirlo

se realiza una ponderación dando a cada frecuencia UNA SIGNIFICACION con el

resultado de la medida, según el efecto real que produce sobre el oído humano,

para realizar esta medida se utiliza un instrumento llamado sofometro que es el

origen del calificativo que recibe este tipo de ruido.

Ruido impulsivo:

Son picos de ruido de muy corta duración y elevado nivel teniendo una

incidencia fundamental en la transmisión de los datos, ya que contribuye de forma

sustancial a configurar la frecuencia y distribución de errores en línea, dato básico

para el diseño de un sistema completo de transmisión de datos.

El origen de este tipo de ruido hay que buscarlo básicamente en las fuertes

inducciones que se producen sobre un circuito telefónico, consecuencia de

conmutaciones electromagnéticas de cualquier tipo que se realice en sus

mediciones ejemplo; motores, conmutadores, interruptores, etc.

La medida se realiza contando el número de veces, en un determinado

espacio de tiempo, que los picos sobrepasan un nivel prefijado que se conoce como

umbral.

6) Transmisión por Dos o Cuatro Hilos

Una línea de trasmisión se dice que está constituida a 2 hilos cuando en todo

o en parte de su recorrido se utiliza un mismo circuito físico (dos conductores) para

trasmitir información en los dos sentidos que es posible hacerlo. Los tramos de la

línea que están formados por canales de sistemas multiplex debe ser,por su

naturaleza a cuatro hilos, debiendo utilizarse en tales casos unos elementos

conversores de 4 a 2 hilos.

Por su parte, se conoce a una línea de 4 hilos a aquella en la que se utilizan

canales independientes en todo su recorrido para cada sentido de transmisión. En

los tramos en que deban usarse circuitos físicos, serán precisos dos pares (cuatro

hilos) por los cuales se prolongaran directamente los canales de los sistemas

multiplex, cuando formen parte de la línea. En este tipo de circuitos, a diferencia de

los anteriores, puede enviarse simultáneamente información en ambos sentidos.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN

El medio de transmisión constituye el soporte físico a través del cual emisor

y receptor pueden comunicarse en un sistema de transmisión de datos.

Distinguimos dos tipos de medios: guiados y no guiados. En ambos casos la

transmisión se realiza por medio de ondas electromagnéticas. Los medios guiados

conducen (guían) las ondas a través de un camino físico, ejemplos de estos medios

son el cable coaxial, la fibra óptica y el par trenzado. Los medios no guiados

proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen; como

ejemplo de ellos tenemos el aire y el vacío.

La naturaleza del medio junto con la de la señal que se transmite a través de

él constituye los factores determinantes de las características y la calidad de la

transmisión. En el caso de medios guiados es el propio medio el que determina el

que determina principalmente las limitaciones de la transmisión: velocidad de

transmisión de los datos, ancho de banda que puede soportar y espaciado entre

repetidores. Sin embargo, al utilizar medios no guiados resulta más determinante

en la transmisión el espectro de frecuencia de la señal producida por la antena que

el propio medio de transmisión.

Algunos medios de transmisión guiados son:

1) Par Trenzado

Este consiste en dos alambres de cobre aislados, en general de 1mm de

espesor. Los alambres se entrelazan en forma helicoidal, como en una molécula de

ADN. La forma trenzada del cable se utiliza para reducir la interferencia eléctrica

con respecto a los pares cercanos que se encuentran a su alrededor. Los pares

trenzados se pueden utilizar tanto para transmisión analógica como digital, y su

ancho de banda depende del calibre del alambre y de la distancia que recorre; en

muchos casos pueden obtenerse transmisiones de varios megabits, en distancias

de pocos kilómetros. Debido a su adecuado comportamiento y bajo costo, los pares

trenzados se utilizan ampliamente y es probable que se presencia permanezca por

muchos años.

2) Cable Coaxial

El cable coaxial consta de un alambre de cobre duro en su parte central, es

decir, que constituye el núcleo, el cual se encuentra rodeado por un material

aislante. Este material aislante está rodeado por un conductor cilíndrico que

frecuentemente se presenta como una malla de tejido trenzado. El conductor

externo está cubierto por una capa de plástico protector.

La construcción del cable coaxial produce una buena combinación y un gran

ancho de banda y una excelente inmunidad al ruido. El ancho de banda que se

puede obtener depende de la longitud del cable; para cables de 1km, por ejemplo,

es factible obtener velocidades de datos de hasta 10Mbps, y en cables de longitudes

menores, es posible obtener velocidades superiores. Se pueden utilizar cables con

mayor longitud, pero se obtienen velocidades muy bajas. Los cables coaxiales se

emplean ampliamente en redes de área local y para transmisiones de largas

distancia del sistema telefónico.

3) Fibra Óptica

Un cable de fibra óptica consta de tres secciones concéntricas. La más

interna, el núcleo, consiste en una o más hebras o fibras hechas de cristal o plástico.

Cada una de ellas lleva un revestimiento de cristal o plástico con propiedades

ópticas distintas a las del núcleo. La capa más exterior, que recubre una o más

fibras, debe ser de un material opaco y resistente.

Un sistema de transmisión por fibra óptica está formado por una fuente

luminosa muy monocromática (generalmente un láser), la fibra encargada de

transmitir la señal luminosa y un fotodiodo que reconstruye la señal eléctrica.

4) Onda Portadora

Es una onda, generalmente senoidal, modificada en alguno de sus

parámetros (amplitud, frecuencia o fase) por una señal de entrada denominada

moduladora con el fin de transmitir una información. Esta onda portadora es de una

frecuencia mucho más alta que la de la señal.

Al modular una señal, se desplaza su contenido espectral en frecuencia,

ocupando un cierto ancho de banda alrededor de la frecuencia de la onda portadora.

Esto permite multiplexar en frecuencia varias señales simplemente utilizando

diferentes ondas portadoras y conseguir así un uso más eficiente del espectro de

frecuencias.

En telecomunicaciones, la longitud de onda de la onda portadora (λ),

expresada en metros, de la señal se relaciona con la Velocidad de la Luz (c),

expresada en metros por segundo, dividida por la frecuencia (f), en hercios.

Así, por ejemplo, para transmitir una señal de 30 MHz (que tendría una

longitud de onda de 10 m) se necesitaría una antena cuya longitud sea múltiplo o

submúltiplo de 10 m. Modulando dicha señal se logra disminuir el tamaño de la

antena necesaria.

Las ondas portadoras son usadas para transmitir señales de radio a un

radiorreceptor. Tanto las señales demodulación de amplitud (AM) como las de

frecuencia modulada (FM) son transmitidas con la ayuda de frecuencias portadoras.

La frecuencia para una estación de radio dada es en realidad la frecuencia de su

onda portadora.

5) Radioenlaces Analógico y Digital:

Se denomina radio enlace a cualquier interconexión entre los terminales de

telecomunicaciones efectuados por ondas electromagnéticas. Si los terminales son

fijos, el servicio se lo denomina como tal y si algún terminal es móvil, se lo denomina

dentro de los servicios de esas características.

Se puede definir al radio enlace del servicio fijo, como sistemas de

comunicaciones entre puntos fijos situados sobre la superficie terrestre, que

proporcionan una capacidad de información, con características de calidad y

disponibilidad determinadas. Típicamente estos enlaces se explotan entre los 800

MHz y 42 GHz.

Los radioenlaces, establecen un concepto de comunicación del tipo dúplex,

de donde se deben transmitir dos portadoras moduladas: una para la Transmisión

y otra para la recepción. Al par de frecuencias asignadas para la transmisión y

recepción de las señales, se lo denomina radio canal.

Los enlaces se hacen básicamente entre puntos visibles, es decir, puntos

altos de la topografía. Cualquiera que sea la magnitud del sistema de microondas,

para un correcto funcionamiento es necesario que los recorridos entre enlaces

tengan una altura libre adecuada para la propagación en toda época del año,

tomando en cuenta las variaciones de las condiciones atmosféricas de la región.

Para poder calcular las alturas libres debe conocerse la topografía del terreno, así

como la altura y ubicación de los obstáculos que puedan existir en el trayecto.

En un Radioenlace Analógico típico, la señal moduladora es un múltiplex

telefónico MDF que modula a la portadora en frecuencia MF, un conjunto de señales

radiofónicas o una señal de TV. La gama de capacidades de los radioenlaces para

telefonía se extiende de 12 a 10800 canales telefónicos. Para TV, la carga típica del

radioenlace es la señal de video frecuencia (banda base de 0 - 5.5 MHz).

En un radioenlace digital, la señal moduladora es un múltiplex digital MIC

(PCM) que modula la portadora en fase (PSK) o fase diferencial (DPSK), en forma

binaria o multinivel (polivalente), o hace uso de una modulación combinada en

amplitud y en fase (QAM).

MÉTODOS DE TRANSMISIÓN

Acceso Múltiple por División De Frecuencia (Frequency Division

Multiple Access o FDM).

Es una técnica de multiplexación usada en múltiples protocolos de

comunicaciones, tanto digitales como analógicas, principalmente de

radiofrecuencia. Es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en sistemas de

transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte

cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de

frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultánea

por un solo medio de transmisión. Así se pueden transmitir muchos canales de

banda relativamente angosta por un solo sistema de transmisión de banda ancha.

El FDM es un esquema análogo de multiplexado; la información que entra a

un sistema FDM es analógica y permanece analógica durante toda su transmisión.

Un ejemplo de FDM es la banda comercial de AM, que ocupa un espectro de

frecuencias de 535 a 1605 kHz. Si se transmitiera el audio de cada estación con el

espectro original de frecuencias, sería imposible separar una estación de las demás.

En lugar de ello, cada estación modula por amplitud una frecuencia distinta de

portadora, y produce una señal de doble banda lateral de 10KHz.

Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM comercial y las

emisoras de televisión, así como los sistemas de telecomunicaciones de alto

volumen. Dentro de cualquiera de las bandas de transmisión comercial, las

transmisiones de cada estación son independientes de las demás.

Una variante de MDF es la utilizada en fibra óptica, donde se multiplexan

señales, que pueden ser analógicas o digitales, y se transmiten mediante portadoras

ópticas de diferente longitud de onda, dando lugar a la denominada multiplexación

por división de longitud de onda, o WDM

Modulación por Impulsos Codificados o PCM:

Es un procedimiento de modulación utilizado para transformar

una señal analógica en una secuencia de bits (señal digital), este método fue

inventado por Alec Reeves en 1937. Una trama o stream PCM es una

representación digital de una señal analógica en donde la magnitud de la onda

analógica es tomada en intervalos uniformes (muestras), cada muestra puede tomar

un conjunto finito de valores, los cuales se encuentran codificados.

Los flujos (streaming) PCM tienen dos propiedades básicas que determinan

su fidelidad a la señal analógica original: la frecuencia de muestreo, es decir, el

número de veces por segundo que se tomen las muestras; y la profundidad de bit1 ,

que determina el número de posibles valores digitales que puede tomar cada

muestra.

Multiplexación por División de Tiempo (Time Division Multiple Access o

TDM)

Es una técnica que permite la transmisión de señales digitales y cuya idea

consiste en ocupar un canal (normalmente de gran capacidad) de transmisión a

partir de distintas fuentes, de esta manera se logra un mejor aprovechamiento del

medio de transmisión. Es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad,

especialmente en los sistemas de transmisión digitales. En ella, el ancho de banda

total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del

tiempo total (intervalo de tiempo).

Jerarquía Digital Plesiócrona, (Plesiochronous Digital Hierarchy o PDH)

Es una tecnología usada en telecomunicación para transportar grandes

cantidades de información mediante equipos digitales de transmisión que funcionan

sobre fibra óptica, cable coaxial o radio de microondas.

Plesiocrono se origina del griego plesio ("cercano" o "casi") y cronos ("reloj"),

el cual significa que dos relojes están cercanos uno del otro en tiempo, pero no

exactamente el mismo.

PDH define un conjunto de sistemas de transmisión que utiliza dos pares de

alambres y un método de multicanalización por división de tiempo (TDM) múltiples

canales de voz y datos digitales.

La tecnología PDH permite que las redes de telecomunicaciones operen a un

nivel donde diferentes partes de la red están casi completamente sincronizadas.

También permite las transmisiones de flujos de datos que corren a nominalmente el

mismo rango, pero permite algo de variación en la velocidad.

El rango de transferencia de datos básico del flujo de datos es igual a 2.048

kb/s (kilobits por segundo). Un kilobit es equivalente a 1.000 bits, o la más pequeña

unidad de datos, por segundo. Un reloj controla el rango de los datos, al que se le

permite variar ligeramente, y provoca que los flujos de datos corran a rangos

ligeramente diferentes.

Jerarquía Digital Síncrona (Synchronous Digital Hierarchy o SDH)

Es un conjunto de protocolos de transmisión de datos. Se puede considerar

como la revolución de los sistemas de transmisión, como consecuencia de la

utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así como de la necesidad

de sistemas más flexibles y que soporten anchos de banda elevados. La jerarquía

SDH se desarrolló en Estados Unidos de América, bajo el nombre de SONET o

ANSI T1X1 y posteriormente el CCITT (Hoy UIT-T) en 1989 publicó una serie de

recomendaciones donde quedaba definida con el nombre de SDH.

La existencia de diversas jerarquías digitales, hacen que cuando el tráfico

sobrepasa las fronteras nacionales, haya necesidad de efectuar conversiones

generalmente costosas para llevar la señal a otro país. Esto y las desventajas de la

PDH actual que nombramos anteriormente forzaron a crear una jerarquía digital que

proporcionara un standard mundial unificado que a su vez ayude a que la

administración de la red sea más efectiva y económica. Además satisface las

demandas de nuevos servicios y más capacidad de transmisión, por parte de los

usuarios. Aparte de ser un standard mundial y ofrecer un método de multiplexación

síncrona, SDH involucra un concepto muy importante: el de red estratificada en

capas.

SDH trabaja con una estructura básica según lo define la CCITT (es el

encargado de establecer las recomendaciones necesarias para cualquier tecnología

de telecomunicaciones.) Esta estructura es llamada trama básica, la cual tiene una

duración de 125 microsegundos, y corresponde a una matriz de 9 filas y 270

columnas, cuyos elementos son octetos de 8 bits; y como su duración es de 125

microsegundos, o sea que se repite 8000 veces por segundo, su velocidad binaria

será:

19940 ∗ 8000 = 155520 𝐾𝑏𝑖𝑡𝑠/𝑠𝑒𝑔

Esta trama básica recibe el nombre de STM_1 " Modulo de Transporte

Síncrono de Nivel 1" (STM_1 = Synchronous TRansport Module 1).

Una red basada en SDH proporciona los medios para transportar los

contenedores entre diversos puntos, para cargar y descargar contenedores de los

STM_1 y para transferir contenedores de un medio de transporte a otro (STM_N).

Estas acciones determinan las funciones básicas que se deben realizar en

una red SDH. En los puntos de acceso a la red se ensamblan los vc adecuados a

la señal a transmitir, una vez conformado el vc debe ser transportado a través de la

red, durante el viaje del vc por la red SDH puede presentarse el caso en que un vc

o varios deben ser descargados del STM_1 o también casos en que deban ser

cargados en los STM_1. En su recorrido por la red, el vc pasara por diferentes rutas

y con diferentes velocidades.

Modo de Transferencia Asíncrona (Asynchronous Transfer Mode o

ATM)

Una conexión ATM, consiste de "celdas" de información contenidos en un

circuito virtual (VC). Estas celdas provienen de diferentes fuentes representadas

como generadores de bits a tasas de transferencia constantes como la voz y a tasas

variables tipo ráfagas (bursty traffic) como los datos.

Cada celda compuesta por 53 bytes, de los cuales 48 (opcionalmente 44) son

para trasiego de información y los restantes para uso de campos de control

(cabecera) con información de "quién soy" y "donde voy"; es identificada por un

"virtual circuit identifier" VCI y un "virtual path identifier" VPI dentro de esos campos

de control, que incluyen tanto el enrutamiento de celdas como el tipo de conexión.

La organización de la cabecera (header) variará levemente dependiendo de

sí la información relacionada es para interfaces de red a red o de usuario a red. Las

celdas son enrutadas individualmente a través de los conmutadores basados en

estos identificadores, los cuales tienen significado local ya que pueden ser

cambiados de interface a interface.

las redes ATM sólo transmiten paquetes en forma de celdas con una longitud

de 53 bytes (5 bytes de encabezado y 48 bytes de datos) e incluyen identificadores

que permiten dar a conocer la calidad del servicio (QoS), entre otras cosas. La

calidad de servicio representa un indicador de prioridad para paquetes que

dependen de la velocidad de red actual.

Por lo tanto, ATM posibilita la transferencia de datos a velocidades que van

desde 25 Mbps a más de 622 Mbps (incluso se espera que las velocidades alcancen

más de 2 Gbps a través de la fibra óptica). Debido a que el hardware necesario para

redes ATM es costoso, los operadores de telecomunicaciones las utilizan

básicamente para líneas de larga distancia.

Referencias Bibliográficas

ATM, disponible en:

http://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtml#ixzz34AywPRhZ

Black, U., D.; Redes de Tranmisión de Datos y Proceso Distribuido. (1987).

Ediciones Díaz de Santos.

Punto nivel de transmisión disponible en:

http://puntodeniveldetransmision.blogspot.com/

Transmisión PDH, disponible en:

http://www.ehowenespanol.com/transmision-pdh-hechos_95127/

Transmisión SDH, Disponible en:

http://www.ramonmillan.com/tutoriales/sdh.php

Modo ATM, Disponible en: http://es.kioskea.net/contents/670-atm-modo-de-

transferencia-asincrono