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COMUNICACIONES I
� PROFESOR: César Tabares
� SEMESTRE: Octavo
� PROGRAMA: Ingeniería de Sistemas Jornada Especial
� PREREQUISITO: Arq. Comput
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
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TELECOMUNICACIONES
� Toda transmisión, emisión orecepción de signos, señales,escritos, imágenes, sonidos oinformaciones de cualquiernaturaleza a través de hilo,radioelectricidad, medios ópticos uotros sistemas electromagnéticos
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SEÑAL
� Es una función que representa una cantidado variable física, y típicamente contieneinformación sobre el comportamiento onaturaleza de un fenómeno.Por ejemplo, en un circuito RC la señal puederepresentar el voltaje del capacitor o la corrienteque fluye por el resistor.
Matemáticamente se representa por X(t), donde tusualmente representa el tiempo.
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SISTEMA
� Es un modelo matemático de unproceso físico que relaciona unaseñal de entrada(o excitación) conuna señal de salida (o respuesta)
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SistemaT
x y
HISTORIA
� James Clerk Maxwell publicó en el año 1873 su obra titulada “ Tratado de Electricidad y Magnetismo”. Su teoría sugirió la posibilidad de generar ondas electromagnéticas en el laboratorio.
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GRANDES CONTRIBUCIONES
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Joseph Fourier Samuel Morse Vladimir Kotelnikov
Carl Friedrich Gauss Thomas Alva Edison Heinrich Hertz
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GRANDES CONTRIBUCIONES
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Guglielmo Marconi Nikola Tesla Antonio Meucci
Harry Nyquist Claude Shannon William B. Shockley14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
GRANDES CONTRIBUCIONES
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Vint Cerf Andrew Viterbi Gottfried Ungerboeck
Joseph Mitola David Huffman Robert Gallager14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ORGANISMOS DE ESTANDARIZACIÓN Y REGULACIÓN
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CONCEPTOS BÁSICOS
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NÚMERO DE CICLOS QUE REALIZA UNA ONDA EN UN SEGUNDO
Frecuencia
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ES LA DISTANCIA QUE OCUPA EN EL ESPACIO UN CICLO DE UNA ONDA
ELECTROMAGNÉTICA, ES DECIR, LA DISTANCIA ENTRE LOS PUNTOS
CORRESPONDIENTES EN UNA ONDA REPETITIVA.
Longitud de Onda
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SEÑAL QUE TOMA SÓLO UN CONJUNTO DE VALORES DISCRETOS AUNQUE SEA
CONTÍNUA EN EL TIEMPO
Señal Digital
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SUBDIVISIÓN DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO QUE DEFINE UN
CONJUNTO DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS CUYAS
FRECUENCIAS SE ENCUENTRAN DENTRO DE UN LÍMITE INFERIOR Y UN LÍMITE
SUPERIOR INDICADOS EXPLÍCITAMENTE
Banda de frecuencias
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CUALQUIER SEÑAL INDESEABLE, ALEATORIA Y NO PREDECIBLE, DEBIDA A
CAUSAS DE ORIGEN NATURAL, TANTO INTERNAS COMO EXTERNAS (POR SU
CARÁCTER ALEATORIO REQUIERE DE UN TRATAMIENTO ESTADÍSTICO
Ruido
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PROPORCIONA UN MEDIO DE CONEXIÓN ENTRE EL TRANSMISOR Y EL RECEPTOR
PARA EL TRANSPORTE DE SEÑALES
Canal
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TIPO DE COMUNICACIÓN EN QUE LA TRANSMISIÓN SE HACE EN UNA SOLA
DIRECCIÓN, A TRAVÉS DE UN SOLO CANAL
Comunicación Simplex
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TÉCNICA DE TRANSMISIÓN POR LA CUAL LAS SEÑALES SON TRANSMITIDAS DE UNA EN UNA EN SU FRECUENCIA ORIGINAL, ES
DECIR, NO MODULADAS
Banda Base
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ESPECTROELECTROMAGNÉTICO
� Es el conjunto, ordenado por frecuencias o longitudes de onda, de la radiaciónelectromagnética, desde ondas de radio de baja frecuencia y longitudes de onda larga, pasando por el infrarrojo, la luz visible y el ultravioleta, hasta los rayos gamma de altafrecuencia y longitud de onda corta
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BANDAS DE FRECUENCIAS
2014/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
EL ESPECTRO
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICODE FRECUENCIAS
2214/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICODE FRECUENCIAS
2314/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICODE FRECUENCIAS
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� Las designaciones de banda según el ComitéConsultivo Internacional de Radio (CCIR) se resumen de la siguiente manera:
1. Frecuencias Extremadamente bajas (ELF). Son señalesen el intervalo de 30 a 300 Hz, y comprenden señalesde distribución eléctrica (60Hz)y las de telemetría de baja frecuencia
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICODE FRECUENCIAS Cont..
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2. Frecuencias de Voz (VF). Son señales en el intervalode 300 a 3000 Hz, e incluyen a las que generalmente seasocian a la voz humana. Los canales telefónicosnormales tienen un ancho de banda de 300 a 3000 Hz.
3. Frecuencias muy Bajas (VLF). Son señales dentro delos límites de 3 a 30 Khz, que comprenden el extremosuperior del intervalo audible humano. Se usan enalgunos sistemas especiales del gobierno y militares,como por ejemplo las comunicaciones consubmarinos
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICODE FRECUENCIAS Cont..
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4. Frecuencias Bajas (LF). Son señales en el intervalo de30 a 300 Khz, y se usan principalmente en lanavegación marítima y aeronáutica.
5. Frecuencias Intermedias (MF). Son señales de 300Khza 3Mhz, y se usan principalmente para emisionescomerciales de radio AM (535 a 1605 Khz)
6. Frecuencias Altas (HF). Señales en el intervalo de 3 a30Mhz. Se usan principalmente por losradioaficionados y la banda civil
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICODE FRECUENCIAS Cont..
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7. Frecuencias Muy Altas (VHF). Son señales de 30 a 300Mhz, yse usan en radios móviles, comunicaciones marinas yaeronáuticas, emisión comercial en FM(de 88 a 108Mhz), y enla emisión de TV, en los canales 2 a 13 (54 a 216Mhz)
8. Frecuencias Ultra Altas (UHF). Son señales entre los límites de300Mhz a 3Ghz, y las usa la emisión comercial de televisión, enlos canales 14 a 83, en los servicios móviles de comunicacionesterrestres, teléfonos celulares. Se considera que las frecuenciasmayores a 1Ghz son de microondas, y eso incluye el extremosuperior de UHF
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICODE FRECUENCIAS Cont..
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9. Frecuencias Superaltas (SHF). Son señales de 3 a30Ghz, donde está la mayoria de las frecuencias que seusan en sistemas de radiocomuniciones pormicroondas y satelitales.
10. Frecuencias Extremadamente Altas (EHF). Sonseñales entre 30 y 300Ghz, y casi no se usan enradiocomunicaciones , a excepción de aplicacionesmuy complicadas, costosas y especializadas.
11. Infrarrojo (Infrared). Son señales entre 0,3 a 300Thz, ypor lo general no se les considera como ondas deradio.
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICODE FRECUENCIAS Cont..
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12. Luz Visible. Se incluyen las frecuenciaselectromagnéticas captadas por el ojo humano (0,3 a3Phz). Las comunicaciones con ondas luminosas seusan en los sistemas de fibra óptica.
13. Rayos Ultravioleta, Rayos X, Rayos Gamma y RayosCósmicos: Tienen poca aplicación en lascomunicaciones electrónicas.
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICODE LONGITUDES DE ONDA
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� La longitud de onda es la distancia que ocupa enel espacio un ciclo de una onda electromagnética,es decir, la distancia entre los puntoscorrespondientes en una onda repetitiva. Lalongitud de onda es inversamente proporcional ala frecuencia y directamente proporcional a suvelocidad de propagación. Se supone que lavelocidad de propagación de la energíaelectromagnética en el espacio libre es:
La Velocidad de la Luz
LONGITUD DE ONDA
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LONGITUD DE ONDA
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� Longitud de onda = VelocidadFrecuencia
λ = C
fλ = longitud de onda (metros por ciclo)
C = Velocidad de la luz (m/s)
f = frecuencia (hz)14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
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ANCHO DE BANDA
Definición 1: Rango del espectro dentro del cual se encuentran las componentes más significativas de una señal.
Definición 2: Rango del espectro suficientey/o necesario para transmitir una señal con razonable fidelidad-calidad
Definición 3: Rango del espectro asignado/utilizado para la operación de un sistema/servicio general
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LEY HARTLEY-SHANNON
La ley de Hartley-Shannon establece que mientras más amplio sea el ancho de banda y mayor sea el tiempo de transmisión, se podrá enviar más información a través del sistema. En forma matemática la Ley de Hartley establece: Iα BxT,
Siendo I= Capacidad de información (bps)
B= Ancho de banda del sistema (Hz)
T= Tiempo de transmisión (Seg)
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LEY HARTLEY-SHANNON
C.E Shannon publicó en 1948 un trabajo en el Bell System Technical Journal, en donderelacionó la capacidad de información de un canal de comunicaciones con el ancho de banda y la relación de señal a ruido. La expresión matemática del Límite de Shannon de Capacidad de Información es:
I= B*log2(1+S/N); es decir,
I= 3,32*B*log10(1+S/N) ya que
logaP=logbP/logba
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MODELO DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN
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LA RED DE TELECOMUNICACIONES
Comprende un conjunto de sistemasinterconectados por un medio físico y queinteractúan de manera coordinada para permitirel envío de información desde un sitio hasta otrou otros geográficamente distantes.
Estos elementos pueden ser físicos o lógicos, y las funciones definidas para cada uno dependendel tipo de red partiicular y del ambiente de aplicación .
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LA RED DETELECOMUNICACIONES
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CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS REDES DE
TELECOMUNICACIONES
Hay muchos criterios para clasificar las redes de telecomunicaciones:
� Según tamaño: Locales, Regionales, Nacionales, Continentales, Globales.
� Según cobertura: de área local (LAN), de áreaMetropolitana (MAN), o de área Amplia (WAN)
� Según sus dueños: Públicas, Privadas, Semi-privadas
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LA RED DETELECOMUNICACIONES
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EJEMPLO
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CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN
1. Según el modo de transmisión
o Simplex
o Half-Duplex
o Full Duplex
2. Según las señales que maneja
o Analógicos
o Digitales
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TRANSMISIÓN TIPOSIMPLEX
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TRANSMISIÓN TIPOHALF DUPLEX
4414/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
TRANSMISIÓN TIPOFULL DUPLEX
4514/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
CARACTERÍSTICAS DEL MERCADO DE LAS
TELECOMUNICACIONES
4614/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ALCANCE
4714/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ALCANCE
4814/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
CONVERGENCIA DE INFRAESTRUCTURAS
4914/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
REQUERIMIENTOS DE ANCHO DE BANDA
5014/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
RELACIONES EN LA NUEVA CADENA DE VALOR
5114/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
INGRESOS DEL SECTORDE LAS TELECOMUNICACIONES
5214/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
EL CANAL DE COMUNICACIONES
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EL CANAL DE COMUNICACIONES
� La transmisión de datos ocurre entre un transmisor y un receptor a través de un mediode transmisión
� El medio de transmisión puede ser guiado o no guiado
� En ambos casos la comunicación es en forma de ondas electromagnéticas
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MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS
� También conocidos como medios con guía o medios “duros”
� Las ondas son guiadas a lo largo de un caminofísico
� Ejemplos:1. Par trenzado (UTP, STP)
2. Cable coaxial
3. Fibra óptica (SM, MM)
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MEDIOS DE TRANSMISIÓN NO GUIADOS
� También conocidos como medios sin guía o medios “suaves”
� Proveen un medio para la transmisión de ondaselectromagnéticas pero sin guiarlas
� Ejemplos:1. Aire
2. Agua
3. Vacío
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TÉCNICAS Y TECNOLOGÍASINALÁMBRICAS (ESTÁNDARES)
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PROBLEMAS EN LOS MEDIOSDE TRANSMISIÓN
5814/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
MODULACIÓN, CODIFICACIÓNY DIVERSIDAD
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MODULACIÓN
6014/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
CONTENIDO
� Introducción a las técnicas de modulación
� Modulaciones Analógicaso Modulación de Amplitud
o Modulación Angular
� Modulación por pulsos
� PCM
� Jerarquías Digitales
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INTRODUCCIÓN A LAS TÉCNICAS DE MODULACIÓN
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MODULACIÓN
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PARA QUÉ MODULAR??� Para adaptar las señales al medio
� Para multiplexar señales
� Para optimizar consumo de recursos (Espectro y Potencia)
� Para reducir los efectos del ruido y la interferencia
� Para superar limitaciones de los equipos
� Para simplificar componentes y facilitar suconstrucción (antenas, transmisores y receptores)
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TIPOS DE MODULACIÓN
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MODULACIÓN ANALÓGICA
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MODULACIÓN DIGITAL
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MODULACIÓN DIGITAL
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MODULACIÓN POR PULSOS
6914/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
MODULACIÓN POR PULSOSCont….
7014/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
7114/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
TEOREMA DEL MUESTREO
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� El teorema de muestreo de Nyquist establece la frecuencia mínima de muestreo (fs) que se puedeusar en determinado sistema PCM. Para que unamuestra se reproduzca con exactitud en el receptor, se debe muestrear cuando menos dos veces cada ciclo de la señal analógica de entrada(fa).
� Fs>= 2fa
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ANÁLISIS DE SEÑALES
� Cuando se diseñan circuitos electrónicos de comunicaciones, con frecuencia se tiene queanalizar y pronosticar el funcionamiento del circuito con base en la distribución de potenciay la composición de frecuencias de la señal de información
7314/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ANÁLISIS DE SEÑALES� Aunque no todas las
señales en lascomunicacioneselectrónicas son ondassenoidales o cosenoidalesde una sola frecuencia, muchas de ellas sí lo son, y las que no lo son se pueden representar con una combinación de funciones senos y cosenos
7414/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
DOMINIO DEL TIEMPO
� Un osciloscopio normal es un instrumento de dominio del tiempo. En esencia, una forma de onda de la señal muestra la forma y la magnitudinstantánea de la señalcon respecto al tiempo, pero no necesariamente indica el valor de la frecuencia
7514/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
DOMINIO DE LA FRECUENCIA
� El analizador de espectro es un instrumento de dominio de la frecuencia. En esencia no se despliega ninguna forma de onda, en vez de lo anterior se muestra una gráfica de amplitudcontra frecuencia (la cualse conoce comoEspectro de Frecuencia)
7614/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
SERIE DE FOURIER
� Esta serie se usa en análisis de señales pararepresentar lascomponentes senoidalesde una onda periódicano senoidal, es decir, para cambiar una señalen el dominio del tiempo a una señal en el dominio de la frecuencia.
7714/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
IDENTIDAD DE EULER
� Se llama identidad de Euler a una fórmuladesarrollada porLeonhard Euler, notable por relacionar cinconúmeros muy utilizadosen la historia de lasmatemáticas y quepertenecen a distintasramas
7814/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
FÓRMULA DE EULER
� La identidad es un casoespecial de la fórmula de Euler, la cual estableceque en particular si x=∏ entonces
De donde se obtiene la identidad de Euler descritaanteriormente.
7914/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
GANANCIALa ganancia de potencia G de un amplificador es larelación existente entre la potencia de salida y lapotencia de entrada
G=Pout/Pin
Si la potencia de salida es 30W y la de entrada es 15W, la ganancia es G=30w/15w=2
Lo anterior significa que la potencia de salida es 2 vecesmayor que la de entrada.
Si la ganancia es menor que 1 se llama ATENUACIÓN.
8014/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
BELIOEl logaritmo decimal de la ganancia expresa surelación en la unidad logarítmica Belio,denominadoo así en honor de Graham Bell. Dospotencias difieren en N belios cuando:
� Pout/Pin = 10^exp N, por lo tanto.
� N= log Pout/Pin Belios
8114/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
DECIBELIOComo el Belio es una unidad muy grande, seutiliza un submúltiplo diez veces menor: eldecibelio, cuya notación abreviada es dB
� Pout/Pin = 10^exp (0,1N), por lo tanto.
� N= 10*log Pout/Pin (dB)
8214/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
DECIBELIOCont…
Si expresamos en dB el ejemplo anterior:
GdB=10*log30w/15w = 3dB
Si la ganancia es 4 y después 8, entonces:
� GdB=10*log4 = 6dB
� GdB= 10*log8= 9dB
8314/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
CONCLUSIÓN
Cada vez que la ganancia en potencia aumentael doble, la ganancia en dB aumenta 3dB.
Si la ganancia es menor que la unidad, existepérdida de potencia (atenuación) y por lotanto la ganancia en dB es negativa
8414/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
� Una línea detransmisión es unsistema conductormetálico que seutiliza paratransferir energíaeléctrica de unlugar a otro
8514/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
LÍNEAS DE TRANSMISIÓNCont…..
� Más específicamente,una línea detransmisión son dos omás conductoresseparados por unAISLANTE.
8614/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS TRANSVERSALES
� La propagación deenergía eléctrica a lolargo de una línea detransmisión ocurre enforma de OndasElectromagnéticasTransversales (TEM)
8714/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS TRANSVERSALES
� Cuando elmovimiento delmedio esperpendicular a ladirección en que sepropaga la onda,hablamos de unaONDATRANSVERSAL
8814/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
LEYES DE MAXWELL
� La teoríaelectromagnética del físico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) es una de lasobras intelectualesmás importantes en la historia de las ciencias
8914/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
PRIMERA LEY
1 – Ley de Faraday sobre la fuerza electromotriz inducida. Esta ley fue descubierta por Michael Faraday en 1831. Al mover el imán dentro del cartón, que tenía enrollado un alambre de cobre, las láminas metálicas del electroscopio se abrían, indicando la acumulación de cargas eléctricas en ambas hojuelas como consecuencia de una corriente eléctrica por el alambre de cobre, simultánea con el movimiento.
9014/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
SEGUNDA LEY
2 – Ley de Gauss-Faradaysobre inducción eléctrica.Los experimentos de inducción eléctrica realizados por Faraday (antes del año 1831) mostraron que si una carga Q es encerrada por un recipiente conductor inicialmente neutro, pero sin establecer contacto directo con el cuerpo cargado, el recipiente conductor reordena sus cargas (fenómeno de inducción) de tal manera que las superficies interior y exterior del recipiente quedan cargadas con signo opuesto.
La carga total inducida en cada superficie resulta de magnitud exactamente igual a la de la carga encerrada.
9114/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
TERCERA LEY
3 – La ley de AmpèreHasta el año 1820 se pensaba que la electricidad y el magnetismo eran fenómenos no relacionados. En una conferencia que daba el dinamarqués Oersted (para conseguir fondos para sus proyectos), justamente mientras intentaba mostrar dicha independencia, posó una brújula sobre un conductor con corriente provocando que la aguja se orientara de manera transversal al conductor. Así, de casualidad, descubrió que una corriente eléctrica está rodeada por
un campo magnético (ver figura 3).
9214/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
CUARTA LEY
4 – No existencia de monopolos magnéticos.La experiencia mostró que no existen polos magnéticos aislados. Si un imán se parte al medio se obtienen dos imanes de menor intensidad.
Esto muestra una particular propiedad del campo magnético (B), cuyas líneas de fuerza son necesariamente cerradas pues no tienen ni fuentes ni sumideros.
9314/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
PROPAGACIÓN DE LAS ONDASELECTROMAGNÉTICAS
Las ondaselectromagnéticas viajana la velocidad de la luz, al propagarse a través del vacío, y casi a la velocidadde la luz, cuando se propagan por el aire. Sin embargo, en las líneas de transmisión metálica, unaonda electromagnéticaviaja mucho más lenta.
9414/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
PROPAGACIÓN DE LAS ONDASELECTROMAGNÉTICAS
En la práctica, las ondas electromagnéticas pueden seguir cualquier dirección en el espacio a partir de una antena, o del origen de la radiación, pero siempre seguirán manteniendo las dos componentes, eléctrica y magnética, con un desfase de 90° entre ellas, es decir, los dos campos seguirán siendo perpendiculares.
9514/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
LINEAS DE TRANSMISIÓN DECONDUCTOR PARALELO
Consiste de dos cables paralelos espaciados muycerca y sólo separados poraire o por un dieléctricosólido contínuo. El ejemplo típico son los cables de media y bajatensión, cables UTP y STP. Son apropiadas paralas aplicaciones de bajafrecuencia
9614/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
LINEAS DE TRANSMISIÓNCOAXIAL O CONCÉNTRICA
Los conductores coaxialesse utilizan extensamentepara aplicaciones de altafrecuencia, para reducirlas pérdidas y para aislarlas trayectorias de transmisión. El cable coaxial básico consiste de un conductor central rodeado por un conductor exterior concéntrico
9714/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
PROPIEDADES DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN
� CAPACITANCIA: Cantidadde carga eléctricaalmacenada para un voltajedado
C=Q/V
� RESISTENCIA: Oposiciónal flujo de corriente
� INDUCTANCIA: Relaciónexistente entre el flujomagnético y la Intensidadde corriente eléctrica
9814/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
PROPAGACIÓN DE LAS ONDASELECROMAGNÉTICAS
En los sistemas de comunicaciones reales, con frecuencia esimpráctico o imposibleinterconectar dos equipos con unainstalación física , comoun hilo o cable metálico. En consecuencia se suele usar el espaciolibre o la atmósferaterrestre como medio de transmisión 9914/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
PROPAGACIÓN DE LAS ONDASELECROMAGNÉTICAS
La propagación de lasondas electromagnéticaspor el espacio libre se suele llamarPropapagación de Radiofrecuencia (RF) o simplemente Radio propagación. La atmósfera de la tierraintroduce pérdidas de la señal , que no se encuentran en el vacío
10014/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
RAYOS Y FRENTES DE ONDA
Las ondas electromagnéticas son invisibles y se deben analizar mediante esquemas.
� RAYO: Linea trazada a lo largo de la dirección de propagación de una ondaEM.
� FRENTE DE ONDA: Superficie de Ondas EM de fase constante.
10114/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
La rapidez con que la energía pasa a través de una superficie dada en el espacio libre se llama
� DENSIDAD DE POTENCIA: Energía porunidad de tiempo y porunidad de área(watts/m^2)=(Jouls/s*m^2)
10214/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
INTENSIDAD DE CAMPO: Es la intensidadde los campos eléctrico(E) y magnético (H) de una onda EM que se desplaza por el espaciolibre.
La Densidad de PotenciaP es igual a:
P= E (v/m)*H(a/m)
10314/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
IMPEDANCIA DEL ESPACIO LIBRE
PERMEABILIDAD MAGNÉTICA:
Es la capacidad de un medio paraatraer y hacer pasar a través de sílos campos magnéticos
PERMITIVIDAD ELÉCTRICA:
Es una constante física quedescribe cómo un campo eléctricoafecta y es afectado por un medios
10414/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
IMPEDANCIA DEL ESPACIO LIBRE
La ecuación de la impedanciacaracterística del espacio libre es:
10514/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
FRENTE DE ONDAESFÉRICO
Una fuente puntual queirradia potencia a una tasaconstante y uniformementeen todas las direcciones se llama RADIADOR ISOTRÓPICO.
No existe un radiadorrealamente isotrópico ; sin embargo, se puedeaproximar a una ANTENA OMNIDIRECCIONAL.
10614/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
FRENTE DE ONDAESFÉRICO
La ecuación que expresa la densidad de potencia en cualquier punto de la superficie de un frente de onda esférico es:
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LEY DEL CUADRADO INVERSO
Cuanto más lejos va el frentede onda respecto a la fuente, la densidad de potencia esmás pequeña.
La ley del Cuadrado Inverso establece que a medida que se duplica la distancia a la fuente, la densidad de potencia decrece en 2^2
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TRABAJO
� Elaborar documento resumen de las páginas 351 a la 368 del Libro de Wayne Tomasi.
� Resolver los ejercicios impares del capítulo 9 del Libro de Wayne Tomasi:
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ANTENAS
Es un sistemaconductor metálico capaz de radiar y recibirondaselectromagnéticas
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ANTENAS
Una antenaconvierte la energíaeléctrica de altafrecuencia entregadapor un transmisor , en ondaselecttromagnéticasque pueden viajarpor el espacio
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RESEÑA HISTÓRICA
� 1844. Telegrafía
� 1878. Telefonía
� 1887. Primerosexperimentos de Hertz
� 1897. Primeros sistemas de radiocomunicacionesde Marconi.
� 1901. PrimeracomunicaciónTransoceánica
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RESEÑA HISTÓRICA
� Hasta los 40s: Frecuencias hasta UHF
� A partir de la SegundaGuerra Mundial: Nuevos elementosradiantes, frecuenciassuperiores a 1Ghz
� Desde los 80s: Desarrollos de sw quepermiten hacersimulaciones
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ANTENA ISOTRÓPICA
Físicamente estaantena no existe. Se define como unaantena puntual queradia energíauniformemente en todas las direcciones
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DIAGRAMA DE RADIACIÓN
El diagrama de radiación de unaantena se define como la representacióngráfica de lascaracterísticas de radiación en funciónde la direcciónangular
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DENSIDAD DE POTENCIA RADIADA
La Densidad de Potencia Radiada(DPR) se define como la Potencia porunidad de superficieen una determinadadirección
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DIRECTIVIDAD
La directividad de unaantena se define como la relación entre la densidadde potencia radiada en unadirección a una distancia y la densidad de potencia queradiaría a la mismadistancia una antenaisotrópica
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GANANCIA
La ganancia de una antena se define como la relaciónentre la densidad de potencia radiada en unadirección y la densidad de potencia que radiaría unaantena isotrópica , a igualdad de distancias y potencias entregadas a la antena.
La relación entre ganancia y directividad es la eficiencia
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IMPEDANCIALa impedancia de unaantena se define como la relación entre la tensión y la corriente en sus terminalesde entrada. Dichaimpedancia es en general compleja. La parte real se denomina Resistencia de Antena, y la parte imaginaria Reactancia de Antena.
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FABRICANTES
� UBIQUITI
� MOTOROLA
� CISCO
� MIKROTIK
� HYPERLINK
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REDES WPAN
� Red inalámbrica de área personal (WPAN), incluye redes inalámbricas de corto alcance queabarcan un área de algunas decenas de metros.
� Este tipo de red se utilza generalmente paraconectar dispositivos periféricos (impresoras, teléfonos móviles, electrodomésticos).
� Algunas tecnologías WPAN son: Bluetooth, HomeRF, Zigbee e Infrared
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BLUETOOTH
� La tecnología principal WPAN es Bluetooth, lanzado por Ericsson en 1994. Ofrece una velocidad máxima de 1 Mbps con un alcance máximo de unos treinta metros. La tecnología Bluetooth, también conocida como IEEE
802.15.1, tiene la ventaja de tener un bajo consumo de energía, algo que resulta ideal para usarla en periféricos de pequeño tamaño.
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HOMERF
� HomeRF (Home Radio Frequency), lanzada en 1998 por HomeRF Working Group (que incluye a los fabricantes Compaq, HP, Intel, Siemens, Motorola y Microsoft, entre otros) ofrece una velocidad máxima de 10 Mbps con un alcance de 50 a 100 metros sin amplificador. A pesar de estar respaldado por Intel, el estándar HomeRF se abandonó en enero de 2003, en gran medida porque los fabricantes de procesadores empezaron a usar la tecnología Wi-Fi en placa (por medio de la tecnología Centrino, que incluía un microprocesador y un adaptador Wi-Fi en un solo componente).
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ZIGBEE
� La tecnología Zigbee (también conocida como IEEE
802.15.4) también se puede utilizar para conectar dispositivos en forma inalámbrica a un costo muy bajo y con bajo consumo de energía. Resulta particularmente adecuada porque se integra directamente en pequeños aparatos electrónicos (como, por ejemplo, electrodomésticos, sistemas estéreos y juguetes). Zigbeefunciona en la banda de frecuencia de 2,4 GHz, y puede alcanzar una velocidad de transferencia de hasta 250 Kbps con un alcance máximo de unos 100 metros.
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INFRARED
� Las conexiones infrarrojas se pueden utilizar para crear conexiones inalámbricas en un radio de unos pocos metros, con velocidades que puedan alcanzar unos pocos megabits por segundo. Esta tecnología se usa ampliamente en aparatos electrónicos del hogar (como los controles remotos), pero puede sufrir interferencias debidas a las ondas de luz. La irDA (Infrared Data
Association), creada en 1995, tiene más de 150 miembros.
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REDES WLAN
� Red inalámbrica de área local (WLAN), incluyeredes inalámbricas de mediano alcance .
Este tipo de red se utilza generalmente para conectar computadores conformmando redes de área local sin necesidad de utilizar
� El estándar para las redes WLAN está definidopor la IEEE 802.11
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IEEE 802
� IEEE 802.11: Desarrolla estándares para lasredes inalámbricas de área local
� IEEE 802.15: Desarrolla estándares para lasredes WPAN.
� IEEE 802.16: Desarrolla estándares para lasredes Wireless de área metropolitana (WMAN)
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IEEE 802.11
� IEEE 802.11a: Una extensión de 802.11 quepertenece a WLANs y va hasta los 54Mbps en la banda de 5Ghz. 802.11a emplea OFDM comoesquema de codificación, en lugar de FHSS (Frequency-hopping spread spectrum) o DSSS (Diirect-sequence spread spectrum).
� IEEE 802.11b: Una extensión de 802.11 que usaDSSS, trabaja a 5,5 y 11Mbps en la banda de 2.4Ghz, ratificada en 1999.
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IEEE 802.11 Cont…
� IEEE 802.11e: Mejoras a la MAC para QoS(Quality of Service)
� IEEE 802.11f: Inter Access Point Protocol (IAPP), ratificado en 2003.
� IEEE 802.11g: Provee más de 20 Mbps en la banda de 2,4Ghz.
� IEEE 802.11i: Mejoras a la MAC para seguridad, su trabajo está en desarrollo.
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IEEE 802.11 Cont…
� IEEE 802.11k: Este grupo de trabajo definirámejoras a las medidas de los recursos de radio, para proveer mecanismos a las capas más altaspara medir la red.
� IEEE 802.11n: Posibilidad de mejorar el estándar 802.11 para proveer alto rendimiento(mayor a 100Mbps).
� IEEE 802.11s: Este grupo está trabajando en Access Points basados en una red tipo malla.
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WECA
� Wireless Ethernet Compatibility Alliance es unaorganización compuesta por fabricantes de equipos inalámbricos líderes del mercado, cuyamisión es garantizar la interoperabilidad de los productos Wi-Fi y promover Wi-Fi como el estándar global WLAN.
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WI-FI
� Wi-Fi es un acrónimo para Wireless Fidelity, comunmente visto como IEEE 802.11b. El término viene de WECA. Wi-Fi es sinónimo de 802.11b, de la misma forma que Ethernet esusado en lugar de IEEE802.3. Productoscertificados como Wi-Fi por WECA son interoperables sin importar el fabricante.
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WIMAX
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WIMAX
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WIMAX
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CARATERÍSTICAS DE WIMAX
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CARATERÍSTICAS DE WIMAX
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FRECUENCIAS DEOPERACIÓN
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ASOCIACIONES
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ESTÁNDARES
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ESTÁNDARES
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WIMAX EN COLOMBIA
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xDSL
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DEFINICIÓN xDSL
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TIPOS DE xDSL
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TIPOS DE xDSL Cont..
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TIPOS DE xDSL Cont..
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CUADRO COMPARATIVO
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MICROONDAS
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� Ondas electromagnéticas cuyas frecuencias van desde los 500 Mhz hasta los 300 Ghz o aún más. Por lo tanto, a causa de sus altas frecuencias, tienen longitudes de onda relativamentepequeñas.
� EJERCICIO: Calcular la longitud de onda parafrecuencias de 100Mhz, 2,4Ghz, 100Ghz
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SEÑALES DE MICROONDAS
� Note como en un segmento del espectro están las señales de micro-ondas.
� Note que en frecuencias menores se encuentran las señales de radio.
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Espectro
Electromagnético
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Espectro Electromagnético
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Longitud de Onda
• Otra característica que se utiliza para describir a las señales de micro-ondas lo es un parámetro conocido como la Longitud de Onda.
• La Longitud de Onda está definido como:
152
f
c=λ
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RADIO ENLACE MICROONDAS
� Es un enlace de microondas operandode punto a punto en el modo duplex. Modo duplex significa que cada canal de RF (Radio Frecuencia) consiste de dos frecuencias distintas, una paratransmitir, y otra para recibir.
15314/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
RADIO ENLACE MICROONDAS (Cont..)
� La señal Bandabase contiene la información del usuario. Dichainformación puede ser voz, data, video, etc. La señal Bandabase modula una portadora(carrier) de alta frecuencia. Gracias a estaportadoraes que logramos tenerpropagación electromagnética a través del aire.
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MO vs. FO
� Un sistema de comunicación de microondas no puede competir con fibraóptica en términos de ancho de banda o número de canales. De hecho, alrededor de
� 1987 se pensó que los sistemas microondasdesaparecerían, pero no fue así, ya que los sistemas MO poseen las siguientesventajas:
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VENTAJAS DE UN SISTEMA MO
1. Son más baratos que los canalesalquilados de satélite.
2. No requieren de servidumbre de paso para ser instalados, lo quesimplifica enormemente el procesode instalación. El no tener queexcavar es una gran ventaja.
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VENTAJAS DE UN SISTEMA MO (Cont..)
3. Hay veces que la topografía del terreno impone que se instale un sistema de microondas por encima de las otras alternativas. Por ejemplo, cuando hay que cruzar un cuerpo de agua (mar, río o lago), o cuando la superficie es muy montañosa y saldría muy costoso excavar para tirar fibra óptica.
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VENTAJAS DE UN SISTEMA MO (Cont..)
4. Para rutas bien largas, microondas es generalmente más barato que cable. El costo del cable es proporcional a la distancia, pero en microondas no es así.
5. Contrario a otros sistemas, los sistemas de microondas pueden ser removidos de su actual localización y reutilizados en otra localización.
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VENTAJAS DE UN SISTEMA MO (Cont..)
6. Es común la utilización de sistemas de microondas como backup a rutas cubiertas por fibra óptica. De esta forma se aumenta la confiabilidad y se reduce el peligro a perder el tráfico.
7. Los sistemas de microondas generalmente logran recuperarse más rápidamente de cualquier desastre que los otros sistemas.
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DESVENTAJAS DE UN SISTEMA MO
1. Es comunicación de punto a punto requiriendo line of sight (LOS). No siempre hay line of sight. Hay veces que es necesario usar repetidores, no por la distancia, si no porque en el paso directo hay una obstrucción como un edificio o una montaña que bloquea el paso.
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DESVENTAJAS DE UN SISTEMA MO (Cont..)
2. El espectro o gama de frecuencias para operar está limitado y es caro.
3. El ancho de banda es menor que el de fibra óptica. Por lo tanto, un sistema de microondas no puede transmitir tantos canales como un sistema de fibra óptica.
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COMUNICACIONES FO
Las frecuencias de luz usadas en los sistemas de fibra óptica están entre 10^14 y 4*10^14 Hz (100000 a 400000Ghz). Diez por ciento de 100000 Ghz es 10000Ghz. Para llenaractualmente las necesidades de comunicaciones del futuro, 10000Ghz es un ancho de banda excesivo.
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Link Planning
Referencia: Telecommunication System Engineering, by Roger L. Freeman, third edition, Wiley Interscience, 1996.
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Link Planning (Cont..)� Como habíamos mencionado, un sistema de
microonda de punto a punto requiere line of sight. Esto quiere decir que la antena en un extremo del sistema tiene que poder ver la antena en el otro extremo del sistema.
� Asumamos el caso ideal, en donde no hay ninguna obstrucción, esto es, ni montes, ni montañas, ni edificios entre las dos antenas. En este caso ideal, la separación máxima entre antenas queda definida por la curvatura de la tierra.
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Link Planning(Cont..)
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Link Planning(Cont..)
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� Para el horizonte óptico, d = ( 3 h / 2 )1/2 . Nota: destá en unidades de millas, y h en unidades de pies.
� Para el radio horizon, d = ( 2 h ) 1/2 .
� La distancia al radio horizon es un poco más grande que la del horizonte óptico.
� Cada 25 a 30 millas, es necesario colocar un repetidor pues la curvatura de la tierra hace que se pierda el line of sight.
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Pasos típicos a seguir para diseñar un LOS link
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1. Definir los performance requirements
Los performance requirements los dicta el cliente o la aplicación. Ejemplos:
� Sistema análogo – Se especifica el máximo nivel de ruido permitido en cada canal de voz
� Video – Se especifica el SNR (signal to noiseratio). También es necesario especificar el jittersi el video se transmite digitalmente.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
Pasos típicos a seguir para diseñar un LOS link
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� Sistema digital – Se especifica el BER (bit error rate) y el jitter. El BER típico deberá ser menor de 1 x 10-9
� Jitter = aquellos componentes > 10 Hz de la desviación en fase con respecto a los instantes ideales en que se supone que lleguen los pulsos en el receiver.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
Pasos típicos a seguir para diseñar un LOS link
� Otras especificaciones típicas aplicables a todo tipo de sistema: mean time between failure, reliability, ancho de banda, capacidad de expansión, powerbackup, tráfico a transportar, etc.
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Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
170
En este paso se seleccionan los lugares en donde estarán ubicados los equipos de transmisión. La selección no es fácil pues hay que considerar los siguientes parámetros:
1. Disponibilidad del lugar.
Es posible que el lugar ideal ya tenga dueño o sea de la competencia o que sencillamente sea muy caro poder comprarlo.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
2. Line of sightSiempre se trata de lograr line of sight, pues simplifica el diseño y reduce los costos. A veces no queda más remedio que seleccionar algún punto intermedio en donde se colocan antenas back to back para poder enlazar los dos puntos deseados.
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Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
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3. Ruta punto a punto o ruta que incluya add/drops
Siempre habrá dos terminales, donde empieza y donde termina la ruta, pero en el camino puede ser que se requieran repetidores, o que se se requieran add/drops.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
17314/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
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4. Altura del site o lugarSi el site es un edificio, posiblemente no se requiera torre para las antenas, sencillamente se colocan las antenas en la azotea del edificio. El poder eliminar la torre redunda en beneficios económicos. Por otro lado, si el site es un edificio, y tiene otros edificios cercanos, entonces las antenas pueden captar ecos de los edificios cercanos, lo cual no ayuda a la transmisión.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
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5. Número de repetidores
Cada repetidor cuesta dinero. Una forma de minimizar el número de repetidores es aumentando la altura de las torres de forma que se pueda extender el line of sight. Sin embargo, también hay un límite, pues torres en exceso de 300 pies de altura generalmente no son económicamente recomendadas.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
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6. Path profile
Todos los obstáculos en el paso del beam de microonda deben ser debidamente identificados en mapas topográficos.
A la altura de cada obstáculo se le añaden factores de corrección:
� La curvatura de la tierra debe ser considerada.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
� Si los obstáculos son vegetación y árboles, hay que darle un clearancepara el crecimiento de éstos.
� Corrección por zonas de Fresnel.
La onda generada en el transmisor según se propaga aumenta su frente de onda.
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Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
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� Como la onda electromagnética se expande según se propaga, cualquier obstáculo en su camino puede hacer que se produzcan reflexiones, o que se altere la fase de la onda.
� El clearance por encima de los obstáculos que hay que dejar para evitar el fenómeno de Fresnel(i.e. difracción) se conoce como las zonas de Fresnel.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
Site Selection y preparación de un path profilepara determinar las alturas de las antenas
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7. Puntos de reflexiónDel path profile es posible identificar posibles puntos de reflexión. Es necesario ajustar la altura de las antenas de forma que la energía reflejada se esparza y no se concentre, mucho menos que pueda ser retransmitida. Por ejemplo, cualquier cuerpo de agua o superficie produce reflexiones no deseadas.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ZONA DE FRESNEL
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� Muchos de los compradores de quipos RF (Radio Frecuencia) como, walkie talkies, se ven decepcionados cuando descubren que el alcance que les dijo el fabricante que tendrían los equipos, no son necesariamente respetados por la realidad.
� Uno de los factores que influyen en la distancia que una señal de radio puede sortear es el poco conocido Fresnel.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ZONA DE FRESNEL (Cont..)
181
� En el catálogo de cualquier fabricante de módulos RF, como pueden ser Maxstream, Coronis, Jennic, Nordic, etc, etc, etcencontramos que siempre se indica la máxima distancia a la que se pueden comunicar un equipo emisor y receptor.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ZONA DE FRESNEL (Cont..)
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� Los datos que nos indican en los catálogosson ciertos, pero tenemos que saberlosinterpretar para no llevarnos sorpresasdesagradables. Los datos proporcionadospor los fabricantes de alcance máximo RFson siempre bajo ciertas condicionesidóneas. Estas condiciones idóneas sonbásicamente:
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ZONA DE FRESNEL (Cont..)
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1.- Utilización de antenas correctas. No vale utilizar una antena de 868Mhz para un dispositivo de 2.4Ghz.
2.- Ausencia de condiciones climatológicas adversas (en el caso de comunicaciones outdoor (exteriores)).
3.- Visión directa entre dispositivos radio, es decir, sin obstáculos entre medio.
4.- Altura correcta donde se colocarán las antenas para respetar la primera zona de Fresnel.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ZONA DE FRESNEL (Cont..)
� Hablando un poco académicamente «zona de Fresnel se le llama al volumen de espacio entre emisor y receptor RF de manera que el desfase entre las ondas en dicho volumen no supere los 180º
18414/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ZONA DE FRESNEL (Cont..)
Es decir, cuando transmitimos algo en tierra (es decir, no estamos en el espacio) tenemos rebotes en el suelo. Los rebotes pueden contribuir positivamente a la recepción de la señal en el caso de que lleguen en fase y negativamente si llegan en contrafase.
18514/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ZONA DE FRESNEL (Cont..)
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Fresnel definió una zona que hay que tener en cuenta además de tener, como indicaba en el punto 3), visibilidad directa entre antenas. Realmente definió una serie de zonas. La zona 1 contribuye positivamente a la propagación de la onda, la segunda negativamente, la tercera positivamente, la cuarta negativamente, y así sucesivamente. Es decir, las impares contribuyen positivamente y las pares negativamente. Además, la primera zona concentra el 50% de la potencia de la señal por lo que debemos procurar que llegue lo más íntegra posible al receptor.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
¿Y cómo puedo llevar a la práctica la teoría de Fresnel para
conseguir el máximo alcance de mis dispositivos RF?
� Pues es sencillo. Debemos mantener despejado, al menos, el 80% de la primera zona de Fresnel. Fijémonos en el siguiente dibujo:
18714/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
¿Y cómo puedo llevar a la práctica la teoría de Fresnel para
conseguir el máximo alcance de mis dispositivos RF?
� En color gris se representa a la primera zona de fresnel. Es decir para conseguir comunicarnos a una distancia D con una señal portadora de frecuencia f, debemos conseguir que la altura r de la primera zona de Fresnel (o al menos el 80% de r) esté libre de obstáculos.
18814/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
¿Y cómo puedo llevar a la práctica la teoría de Fresnel para
conseguir el máximo alcance de mis dispositivos RF?
� O visto desde otro escenario, imaginemos que estamos en el desierto en ausencia de cualquier tipo de edificio, árbol u obstáculo entre emisor y receptor. El fabricante nos dice que el alcance máximo de un dispositivo son X metros. ¿Cuál es la distancia respecto al suelo a la que hemos de colocar las antenas para conseguir no entorpecer al menos el 80% de la primera zona de Fresnel y conseguir el máximo alcance?
18914/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
¿Y cómo puedo llevar a la práctica la teoría de Fresnel para
conseguir el máximo alcance de mis dispositivos RF?� Pues si aplicamos la
fórmula de ahí arriba (D en Km, r en metros, f en Ghz) nos sale que si un fabricante nos dice que la distancia máxima de su dispositivo que trabaja por ejemplo a 2.4Ghz (una frecuencia común en los teléfonos inalámbricos) es de
19014/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
¿Y cómo puedo llevar a la práctica la teoría de Fresnel para
conseguir el máximo alcance de mis dispositivos RF?� 300 metros, implica que las antenas tienen que estar como
mínimo a 2.45 metros de altura respecto al suelo.
� 1.6 kilómetros, implica que las antenas tienen que estar por lo menos a 5.65 metros de altura respecto al suelo.
� 8 kilómetros, implica que las antenas tienen que estar por lo menos a 12.64 metros de altura respecto al suelo.
� 16 kilómetros, implica que las antenas tienen que estar por lo menos a 17.88 metros de altura respecto al suelo.
19114/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
SATÉLITES
� Un satélite es cualquierobjeto que orbitaalrededor de otro, que sedenomina principal. Lossatélites artificiales sonnaves espacialesfabricadas en la tierra yenviadas en un vehículode lanzamiento tipocohete
19214/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
RESEÑA HISTÓRICA
� 1960. Lanzamiento delsatélite pasivo ECHO-1(NASA).
� 1962/1964. Fundaciónde COMSAT eINTELSAT.
Primerasreglamentaciones de laITU
193
� 1945. Arthur Clark describe un sistemamundial de comunicaciones basadoen estaciones espacialesgeosincrónicas.
� 1957. Comienza la era espacial con el primer satélite artificial Sputnik-1 (URSS) se reciben lasprimeras señales
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
RESEÑA HISTÓRICA
� 1971. Creación deIntersputnik (URSS)
� 1972. Lanzamiento del Anik-1 (canadá/Telesat). Sistemadoméstico.
� 1976. Lanzamiento delsatélite HERMES (canadá).
Lanzamiento del satéliteMARISAT (USA). Primerascomunicaciones marítimas
194
� 1965. Aparece el pprimersatélite geoestacionariocon fines comerciales. Early Bird (Intelsat 1)
Lanzamiento del satéliteMolnya-1 (URSS). Satélite no geoestacionario con órbita elíptica
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
RESEÑA HISTÓRICA
195
� 1979. Creación de INMARSAT (USA)
� 1980. Intelsat V trabajaen banda C y Ku.
� 1983. Lanzamiento del satélite CS-2 (Japón). Primer satélite nacionalfuncionando en la bandaKa
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ÓRBITA GEOESTACIONARIA
� El físico y escritorArthur C. Clarkepropuso utilizar elconcepto de la órbitageoestacionaria paraubicar en ella satélitesartificiales paracomunicación que enconjunto tuvieran unacobertura global.
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ÓRBITA GEOESTACIONARIA
� La órbita geoestacionariaes un círculo virtualalrededor de la tierra enel plano del ecuador, enel cual los satélitesrecorren unacircunvolución completaen un día, por lo queparecen estra inmóvilesrespecto de cualquierpunto sobre la superficieterrestre
19714/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
ÓRBITA GEOESTACIONARIA
� La órbita ecuatorialllamada geoestacionariarepresenta un círculovirtual a una distanciacercana a 36 milKilómetros sobre lasuperficie terrestre, en elcual se pueden ubicarsatélites sincronizadoscon la rotación de latierra.
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SATÉLITES ARTIFICIALES
� Los satélites decomunicación puedenrecibir y emitir señales encualquier dirección quese tenga previsto en sudiseño. Normalmente lohacen desde y haciagrandes áreas de la tierra,y en algunos casostambién de y hacia otrossatélites.
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SATÉLITES ARTIFICIALES
� Un solo satélite puedecubrir una superficie unpoco mayor que untercio (1/3) de la tierra,empleando uno de losllamados HacesGlobales, mediante elcual se puedencomunicar entre síestaciones terrenasubicadas en cualquierlugar de la cobertura.
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BANDAS SATELITALES
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Banda Ejemplos de atribución (Ghz) Designación alternativa
L 1.525 - 1.71 Banda de 1.5 Ghz
1.99 - 2.20 Banda de 2 Ghz
2.5 - 2.69 Banda de 2.5 Ghz
3.4 - 4.2, 4.5 - 4.8, Banda de 4/6 Ghz
5.15 - 5.25, 5.85 - 7.075 Banda de 5/7 Ghz
X 7.2 - 8.4 Banda de 7/8 Ghz
Banda de 11/14 Gjz
Banda de 12/14 Ghz
Ka 27.0 - 31.0 Banda de 30 Ghz
S
C
Ku 10.7 - 13.25, 13.75 - 14.8
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VELOCIDAD DE ESCAPE
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� Es la velocidad mínima con que debe lanzarse un cuerpo para que escape de la atracción gravitatoria de la Tierra o de cualquier otro astro.
� DEDUCCIÓN:
Para ello se usan las fórmulas relacionadas de energíacinética y energía potencial:
Ec= (1/2)*m*v^2 ; Ep= -G*M*m/r, aplicamos el principio de conservación de energía, e imponemos la condición de que el objeto se aleje hasta una distanciainfinita (r=∞) y quede en reposo
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VELOCIDAD DE ESCAPE
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½*m*Ve^2 – G*M*m/R = 0, por lo tanto
Ve = SQRT (2*G*M/R) = SQRT (2*g*R), entonces
Para g= 9,81 m/sg^2
R= 6378 Kms (En el Ecuador)
Se obtiene que Ve= 11.2 Km/sg o 40.320 Km/h.
La velocidad de escape no depende de la masa del proyectil ni de la dirección del lanzamiento
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ÓRBITAS SATELITALES
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� Las características del movimiento de un satéliteartificial en órbita terrestre están fundamentadas en tresleyes de Kepler sobre el movimiento de los planetasalrededor del sol.
1. La órbita de cada planeta es una elipse con el sol en el foco
2. La línea que une un planeta con el sol describe áreasiguales en tiempos iguales
3. El cuadrado del periodo de la órbita es proporcional al cubo de la distancia media al foco
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CLASIFICACIÓN POR ALTURAS
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� Órbitas bajas: Aproximadamente entre 500 y 1500 Kms de altitud. El límite inferior generalmente no conviene que sea menor, debido a razones de coberturay a la existencia de una fricción atmosféricasignificativa, mientras que el valor superior evita la proximidad del primer cinturón de radiación de Van Allen. Se les conoce también por las siglas LEO (Low Earth Orbit)
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CLASIFICACIÓN POR ALTURAS
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� Órbitas medias: Aproximadamente entre 6000 y 11000 Kms de altitud. Los límites señaladospermiten que llos satélites queden ubicadosentre el primero y el segundo cinturón de Van Allen, evitando su radiación perjudicial. Se les conoce también por las siglas MEO (Medium Earth Orbit)
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CLASIFICACIÓN POR ALTURAS
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� Órbitas Geoestacionarias: A 35787 Km de altitud, en la cual los satélites parecenprácticamente inmóviles desde las estacionesterrenas que tienen acceso a ellos.
� Órbitas muy elípticas: Con apogeo a más de 36000 Kms, a fin de cubrir una amplia regióncon uno o dos satélites, incluyendo una de laszonas polares, donde los satélitesgeoestacionarios no pueden dar servicio.
14/02/2014 Esp. César Augusto Tabares Isaza
CINTURONES DE VAN ALLEN
� Son ciertas zonas de la magnetosfera en forma de anillo se superficie toroidalen las que gran cantidad de protones y electrones se están moviendo en espiralentre los polos magnéticosdel planeta, y se estructuraen dos cinturones: unointerior y otro exterior
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CINTURONES DE VAN ALLEN
� El cinturón interior está a unos 1000 Kms porencima de la superficie de la tierra y se extiende porencima de los 5000 kms; por su parte el cinturónexterior extiende desdeaproximadamente 15000 Kms hasta los 20000 Kms.
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ENLACES SATELITALES
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