PORTAFOLIO DE EVIDENCIASCOMUNICACIONES DIGITALES.VICTOR HUGO IBARRA ORTIZ.ING. EN SISTEMAS COMPUTACIONALES.MATRICULA: 25113172.PROFESOR: DR. JOSÉ BENITO FRANCO URREA.HORARIO: 1-3 HRS.UNIDAD: CENTRO.CUATRIMESTRE: 8VO.

CD. OBREGON, SONORA A 29 DE ABRIL DE 2014.

INDICE.

1. INTRODUCCIÓN.2. PERFIL DESCRIPTIVO.3. INFORMACIÓN INSTITUCIONAL.4. DEFINICION DE SISTEMA, SEÑAL. SEÑALES ELECTRICAS. SISTEMAS DE

COMUNICACIONES.5. TRANSMISION DIGITAL.6. PERTURBACIONES EN LA TRANSMISION.7. CABLEADO APANTALLADO Y BLINDADO.8. FUNDAMENTOS DE LA COMUNICACIÓN SATELITAL.9. PRACTICAS EN CLASE.10.TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN.11.EXPOSICIONES EN CLASE.12.CONCLUSIÓN.13.BIBLIOGRAFIA.

INTRODUCCION.

Cuando se hace referencia a los conceptos de señales y sistemas, su aplicación es válida para unavariedad amplia de disciplinas, tales como sismología, comunicaciones, acústica, sistemas degeneración y distribución de energía, ingeniería biomédica, etc. En estos campos la naturalezafísica de las señales y sistemas pueden tener matices diferentes, pero todos ellos presentancaracterísticas básicas comunes siguientes: a) las señales son funciones de una o más variablesindependientes, y contienen información sobre la naturaleza o comportamiento de algún fenómeno.b) Los sistemas responden a señales dadas produciendo otras señales. Así se tiene que señaleseléctricas, que son voltajes o corrientes función del tiempo, se aplican a sistemas eléctricos, los queresponden a estas señales con voltajes o corrientes, de acuerdo a sus características. También sepuede considerar el caso en que el sistema es un automóvil, donde su entrada es la presión sobreel acelerador y la respuesta del automóvil o salida es su velocidad. En este capítulo se presentanel concepto general de sistema y su aplicación a sistemas de comunicaciones, la caracterizaciónde señales en el dominio del tiempo, consiste en la definición de ciertos parámetros, los criterios derepresentación de señales en el dominio de la frecuencia y la clasificación de sistemas.

TIPO TITULO AUTOR EDITORIAL/REVISTA AÑO

Libro Comunicaciones YRedes DeComputadoras

WilliamStallings

Prentice Hall 2001

Libro Electronica decomunicaciones

ManuelSierra

Prentice Hall 2002

Libro Sistemas DeComunicacionesElectrónicas

WayneTomasi

Prentice Hall 2002

Libro Procesamiento DeSeñales Digitales

Sanjit K.Mitra

Prentice Hall 2001

Libro Comunicaciones YRedes DeComputadoras

WilliamStallings

Prentice Hall 2001

CALIFICACIÓN ORDINARIA (PONDERACIÓN)

Actividadessemanales

30% Examen primer parcial. 15%

Portafolioreaprendizaje 10%

Examen segundoparcial. 25%

Trabajosindependientes 20% T O T A L

100%

PERFIL DESCRIPTIVO.

UNIVERSIDAD DEL DESARROLLO PROFESIONAL

Perfil Descriptivo de Clase

Materia: COMUNICACIONES DIGITALES Ciclo: 2014 -3

Maestro: Dr. José Benito Franco Urrea Horario: 13:00-15:00HRS

Objetivo delCurso:

El alumno conocerá los conceptos generales que conforman las comunicacionesdigitales y serás capaz de identificar sus elementos como parte de un sistema dered de telecomunicaciones construyendo modelos.

Bibliografía:

.

criterios parala Evaluación

Reglas

1. El alumno es responsable de enterarse de su número de faltas y retardos.

2. El alumno debe contar con un mínimo del 80% de asistencia para tener derecho a su calificación final.

3. El alumno que se sorprenda incurriendo en actos desleales en la elaboración de exámenes, tareas o trabajos, obtendrá cero (0) decalificación en el trabajo, tarea y/o examen

4. Es responsabilidad del estudiante hablar inmediatamente con el maestro cuando tenga problemas con el material de clase, suscalificaciones, etc. De esta manera evitaremos problemas en el fin del ciclo.

5. Sólo se justifican inasistencias si son autorizadas por la coordinación académica bajo el procedimiento correspondiente

6. Se tomara asistencia al iniciar la clase.

7. Prohibido utilizar teléfonos celulares y/o aparatos electrónicos dentro del aula.

8. La clase es de 100 minutos efectivos.

9. La clase inicia a la hora en punto

10. No se permiten alimentos ni bebidas dentro del aula.

11. Deberá presentar su Carnet de Pago, expedido por su coordinador administrativo, para la autorización de recepción detrabajos finales y la aplicación de exámenes en la última semana del módulo.

Calendarización

Sesión Fecha Tema

1 24/03/2014

1. Presentación del programa de curso.2. Inducción a la materia.3. Formación de equipos y asignación de los temas para exposición de losalumnos.4. Exposición en PowerPoint de los temas (Maestro).5. Análisis y reflexión de los temas por parte del alumno, dudas de clase.6. Directrices para elaborar el portafolio de alumno y el proyecto final.1. Introducción a las comunicaciones digitales.1.1. Concepto1.2. Antecedentes históricos

2 25/03/20141.3. Aplicaciones1.4. Los organismos normalizadores

3 26/03/2014

2. Transmisión de datos2.1. BusesExposición del Artículo: Equipo #1: Redes Digitales: Presente y Futuro.

Artículo #2: Comunicaciones digitales en los medios de transportes

4 27/03/20142.2. Transmisión en paralelo2.3. Transmisión en Serie

5 31/03/2014

2.4. La sincronía en transmisión en serie2.5. Transmisiones Simplex, Half-duplex y Full-duplex.2.6 Funciones y descripciones de la UART

6 01/04/2014

2.7 Programación de la UART3. Alteraciones en las comunicaciones

3.1. Concepto y medida del ruidoExposición Equipo #3 - Propuesta metodológica para el estudio de las formas decomunicación en Internet. Equipo #4: Propuesta metodológica para el estudio delas formas de comunicación en Internet

7 02/04/2014

3.2. Alteración aleatoria3.3. Alteración no aleatoria3.4 Modelos de ruido

8 03/04/2014 3.5. El ruido y los errores de transmisión binaria.

07/04/20144. Digitalizador de señales.

4.1. Concepto y ventajas de la digitalización4.2. Teorema de muestreo

10 08/04/2014

Exposición del equipo #5- Modelos de veracidad en la cultura digital: GoogleNews y los videojuegos históricos. Equipo #6. LOS RETOS DE LAS TEORÍAS DE LACOMUNICACIÓN EN EL SIGLO XXI

4.3. Modulación por pulsos

11 09/04/2014

1.1. Creando páginas HTML dinámicas

Exposición del equipo #3-Tesis- Propuesta de guía de estilos de diseño deinterfaces gráficas de usuario tipo web para dispositivos móviles PDA.

12 10/04/2014 EXAMEN PRIMER PARCIAL

13 21/04/2014

4.4. Relación entre ruido y ancho de banda4.5. La comprensión4.6. Multiplexión en el tiempo

14 22/04/20144.7. Relación entre ancho de banda y velocidad de transmisión4.8. Modulación diferencial.

15 23/04/2014

5. Modulación de señales digitales.5.1. Modulación ASKExposición equipo #7 - Diseño de sistemas de comunicación mediante simulacióndigital. Equipo #8. Impacto de las Tecnologías de la Información y lasComunicaciones (TIC) en el Desarrollo y la Competitividad del PaísRevisión de avance del portafolioRevisión de avance del proyecto final

16 24/04/2014

5.2. Modulación de señales analógicas5.2.1 Moduladores y demoduladores AM

5.2.2. Modulación en lateral única.5.2.3. Modulación en frecuencia y fase.5.2.4. Moduladores demoduladores de FM

17 28/04/2014

5.2.5. El ruido en señal modulada.5.3. Modulación de señales digitales5.3.1. Modulación ASK5.3.2. Modulación FSK5.3.3. Modulación PSK5.3.4. Modulación DPSK5.3.5. Modulación MPSK5.3.6. Modulación QAM

18 29/04/2014

6. Principales campos de aplicación6.1. Comunicaciones LAN6.2. Comunicaciones móviles6.3. Sistemas de telefonía6.4. Microondas6.5. Comunicaciones satelitalesRevisión final del portafolio y proyecto final

19 30/04/2014 EXAMEN SEGUNDO PARCIAL

20 01/05/2014 ENTREGA DE CALIFICACIONES ORDINARIAS

EXAMEN EXTRAORDINARIOS

9

INFORMACION INSTITUCIONAL.

MISION.

La misión de UNIDEP es formar profesionales de éxito que cuenten con actitudes,habilidades y conocimientos que demanda el sector productivo de la región.

VISION.

La Universidad del Desarrollo Profesional es una institución de educación superiorde calidad, que ofrece programas presénciales y semipresenciales de bachillerato,profesional asociado, licenciatura, postgrado, diplomados y cursos en México y enel extranjero.Se distingue por facilitar a sus egresados la incorporación al mercado de trabajo,apoyada en una estrecha vinculación con el sector productivo y en planes deestudios pertinentes y dinámicos.Es reconocida por su modelo educativo profesionalizante, por la flexibilidad de suoferta académica impartida en ciclos continuos y por horarios y cuotas accesibles,acordes a la disponibilidad de tiempo y recursos económicos del alumno.Cuenta con profesores de amplia experiencia profesional y educativa. Susinstalaciones dentro de la ciudad permiten el fácil acceso. Cuenta con un modelo deadministración sistematizado, participativo, operado por personal que esrecompensado por su desempeño efectivo que le permite maximizar lasaportaciones de sus socios y mantener finanzas sanas.

VALORES Y ACTITUDES UNIDEP.

Lealtad._ Los Integrantes de la comunidad Universitaria consideramos la fidelidadcomo un valor excelso que enaltecemos en nuestro quehacer diario.Justicia._ Los integrantes de la comunidad Universitaria actuamos con la constantey perpetua voluntad de dar a cada cual lo que le corresponde conforme a sus méritoso actos.Honestidad._ Los integrantes de la comunidad universitaria actuamos consinceridad y honradez en nuestras tareas y en congruencia entre los pensamientos,palabras y acciones.Responsabilidad._ Los integrantes de la comunidad universitaria llevamos a cabonuestras actividades con integridad, con sentido del propósito y apegados a losobjetivos institucionales.Esfuerzo._ Los integrantes de la comunidad universitaria usamos nuestra máximaenergía para cumplir con los objetivos trazados.Creatividad._ Los integrantes de la comunidad universitaria resolvemos losproblemas con imaginación, conocimientos y con un espíritu de mejora continua.

DEFINICION DE SISTEMA, SEÑAL. SEÑALES ELECTRICAS. SISTEMAS DECOMUNICACIONES.

Sistema. Un sistema es un grupo de objetos que pueden interactuar armónicamentey que se combinan para lograr un determinado objetivo. Un sistema puede, a la vez,ser una parte (subsistema) de un sistema mayor. Puede establecerse una jerarquíacompleta de sistemas, cada una con su dominio definido.

Señal. Una señal es un suceso que sirve para iniciar una acción; es decir puedeincitar a la acción. Con las restricciones de energía y potencia, el interés se centraen el concepto de señal y también en la respuesta de un sistema a una señal dada.El diagrama de la figura 1.1 muestra las funciones de la señal, el sistema y larespuesta.

La notación compleja de señales es conveniente para describir fenómenosbidimensionales, tales como el movimiento circular, la propagación de ondas en elplano, etc., en función del tiempo. Debido a la limitación a una sola variabledependiente, todas las señales que corresponden a cantidades físicamenteobservables deben ser de naturaleza real. Sin embargo, en muchos análisis, losmodelos y cálculos matemáticos son a menudo más simples, e incluso más obvios,si se usa notación compleja. Después de efectuar todas las operaciones en notacióncompleja bastará considerar la parte real de la expresión resultante. Esteprocedimiento es válido siempre que pueda aplicarse el principio de superposición.

Las observaciones anteriores pueden aplicarse a la descripción y análisis deprocesos físicos en general. Interesa restringirlas a la descripción y análisis deseñales y sistemas eléctricos.

Una señal eléctrica puede ser una onda de voltaje o de corriente que puededescribirse matemáticamente. El interés radica en las variaciones de las señalescon el tiempo, sean éstas de voltajes o de corrientes. Luego, una señal eléctrica essimplemente una función univaluada del tiempo que puede emplearse pararepresentar un voltaje o una corriente en una situación específica. En ocasionespueden aparecer excepciones, particularmente en análisis que impliquen los

conceptos de energía y de potencia. En este caso es conveniente considerar que laseñal se aplica a un resistor de resistencia un ohm para todos los cálculos deenergía y de potencia asociada a la señal, en este caso se habla de potencia oenergía normalizada.

Algunas señales varían en forma continua en el tiempo, en tanto que otras señalesse definen sólo en puntos discretos de tiempo. Esta distinción se aplica tanto aseñales como a sistemas que responden y procesan estas señales, lo cual conducea dos formas de análisis de señales y sistemas, uno para fenómenos y procesosque son descritos en tiempo continuo y otro para aquellos que son descritos entiempo discreto. Las señales senoidales tienen una gran importancia en el análisisde los sistemas de comunicación. Estas señales pueden representarse como unafunción del tiempo de la siguiente manera

x(t) = Acos(ω +t φ)

Donde:

A: amplitud

φ: fase relativa

ω: rapidez del cambio de fase

En análisis de señales se usa el principio de los métodos de Fourier, el que consisteen la descomposición de las señales en sumatorias de componentes senoidales.Esto proporciona la descripción de una señal dada, en componentes senoidales, enfunción de la frecuencia. Un objetivo importante de la descomposición señalada, esla descripción de la distribución de la energía o de la potencia de una señal dada (yde la respuesta), en términos de tales frecuencias. Cualquier descripción de larespuesta, a una señal dada, ilustrará las características del sistema.

Conceptos Básicos en Teoría de Información. Como el concepto de sistema seaplicará al caso particular de Sistemas de Comunicaciones, es adecuado manejaralgunos conceptos básicos que se manejan en tales sistemas, como por ejemplo.

Información. C. Shannon, estableció una teoría matemática de comunicaciones querepresenta la base de la Teoría de Información y Codificación, cuya premisa es elcomportamiento probabilístico de la fuente de información. En este sentido lacantidad de información recibida al conocer la ocurrencia de un evento estárelacionada con la probabilidad de ocurrencia del mismo, o bien, desde el punto devista del destino con la incertidumbre. En forma intuitiva se puede decir que unmensaje con alta probabilidad de ocurrencia, conlleva menos información que unoque posea baja probabilidad de ocurrencia.

Fuentes de Información. Existen diferentes clases de fuentes de información, por loque los mensajes aparecen en diferentes formas, tales como: una secuencia desímbolos o letras discretas (palabras escritas en forma telegráfica), una magnitud

sencilla variando con el tiempo (presión acústica producida por la voz o la música),etc.. Sea cual sea la naturaleza del mensaje, el objetivo de un sistema decomunicación es proporcionar una réplica aceptable de dicho mensaje en el puntodestino. Cuando el mensaje producido por una fuente no es de naturaleza eléctrica,es necesario un transductor de entrada. Este transductor convierte el mensaje enuna señal, o sea en una magnitud eléctrica variable, tal como un voltaje o corriente.En forma similar, es necesario otro transductor en el punto destino para convertir laseñal de salida a la forma apropiada del mensaje.

Comunicación. Cuando entre dos entes, interlocutores, se tiene un intercambio deinformación se dice que existe una comunicación entre ellos, dicho de otra manera,comunicación es el proceso por medio del cual la información se transfiere de unpunto llamado fuente, en espacio y tiempo, a otro punto que es el destino o usuario.Si la comunicación es eventual y en un sólo sentido se dice que se envía unmensaje; el cual es la manifestación física de la información producida por la fuente.Si es interactiva se dice que existe un diálogo compuesto de mensajes sucesivosen uno y otro sentido. Aquí cabe el siguiente concepto de la información: es ladiferencia entre el conocimiento previo y posterior a la comunicación, es decir, entrela ignorancia inicial y la remanente

Sistema de Comunicación. Es la totalidad de los mecanismos que proporcionan elenlace para la información entre fuente y destino. Un sistema de comunicacióneléctrico es aquel que ejecuta esta función principal, pero no exclusivamente, pormedio de dispositivos y fenómenos eléctricos.

1.1.1. Elementos de un Sistema de Comunicación. Para visualizar la relación señal– sistema, se considerará el diagrama en bloques de un sistema de comunicacionesmostrado en la Figura 1.2.

Elementos Funcionales de un Sistema de Comunicación. Omitiendo lostransductores, las partes esenciales de un Sistema de Comunicación Eléctrica son

-Transmisor

-Canal de Transmisión

-Receptor.

Transmisor. El transmisor es el elemento que pasa el mensaje al canal en forma deseñal. Para lograr una transmisión efectiva y eficiente, en el transmisor se procesala señal. La modulación es el proceso más común e importante, ya que determinael acoplamiento de la señal transmitida a las características del canal, por medio deuna onda portadora.

Canal de Transmisión. El canal o medio de transmisión es el enlace eléctrico entreel transmisor y el receptor, siendo el puente entre la fuente y el destino. Lanaturaleza del canal de transmisión puede ser: par de alambre, cable coaxial,atmósfera, etc. Una característica importante de los canales de transmisión es laatenuación de la señal producida por él.

Receptor. La función del receptor es extraer del canal la señal deseada y entregarlaal transductor de salida. Por lo general el receptor contiene etapas de filtrado,amplificación y la operación clave es la demodulación (detección), con la cual laseñal vuelve a su forma original. Distorsión. Interferencia.

Distorsión. Interferencia. Ruido. Durante la transmisión de la señal se presentanefectos no deseados. Uno de ellos es la atenuación, la cual reduce la intensidad dela señal. Otros efectos son: Distorsión, Interferencia y ruido.

Distorsión. Es la alteración de la señal debido a la respuesta imperfecta del sistemaa dicha señal. La distorsión desaparece cuando la señal deja de aplicarse, no así lainterferencia y el ruido. En el diseño de sistemas se debe considerar el criterio deminimizar la distorsión. En la práctica debe de permitirse una cierta distorsión dentrode límites tolerables.

Interferencia. Es la contaminación por señales extrañas, generalmente artificiales yde forma similar a la de la señal. El problema de interferencia se solucionaeliminando la señal interferente o su fuente.

Ruido. Por ruido se entiende cualquier señal aleatoria o impredecible de tipoeléctrico, originada en forma natural dentro o fuera del sistema. Debido al ruido, lainformación puede ser cubierta en gran parte o eliminada totalmente, haciendoimposible su recuperación en el receptor.

1.2 CLASIFICACION DE SEÑALES ELECTRICAS . La elección del modelomatemático de una señal debe ser tal que describa lo suficientemente claro lascaracterísticas más relevantes de los mensajes. El análisis matemático y elprocesamiento de señales requieren de la disponibilidad de una descripciónmatemática de las señales. Esta descripción matemática o modelo de señalconduce a la clasificación básica de las señales en : determinísticas y en aleatorias.

1.2.1. Señales Determinísticas. Las señales determinísticas son aquellas quepueden ser modeladas por expresiones matemáticas explícitas, como por ejemplo :

x(t)=220sen2π50t

La expresión de una señal determinística puede ser todo lo complicada posible yaún en este caso podrá determinarse, para un instante cualquiera, el valorinstantáneo de la señal dada. Cualquier señal que pueda ser descrita por unaexpresión matemática explícita, por una tabla de datos, o por una regla bien definidaes llamada determinística. Este término es usado para enfatizar que todos losvalores pasados, presente y futuros de la señal son conocidos con precisión, sinincertidumbre.

Señales Determinísticas Estacionarias. Son aquellas señales que mantienenconstante en el tiempo algún parámetro temporal significativo, como por ejemplo elvalor eficaz, la componente continua, etc. El concepto estacionario se aplica alparámetro considerado. Señales Periódicas. Son aquellas señales que presentancomo característica, el hecho de que la señal en cuestión repite sus valores cadacierto intervalo de la variable independiente, intervalo que se denomina periodo.

1.2.2. Señales Aleatorias. Las variaciones de estas señales son extremadamentecomplejas. Los eventos físicos que generan tales señales son de difícil predicción.Algunos de los factores que intervienen en un proceso aleatorio carecen dedescripción analítica. Los procesos aleatorios pueden sin embargo, poseer algunaforma que permita su caracterización en base a ciertos valores medios. Lo cualimplica que el comportamiento de mecanismos aleatorios, puede ser predeciblesobre la base de valores medios y hay una ignorancia o incertidumbre sobre sucomportamiento completo. La salida de un generador de ruido, una señal sísmica,una señal de voz son ejemplos de señales aleatorias . En Teoría de Comunicación,las señales aleatorias tienen una gran importancia. Así se tiene, que en todo canalde comunicación existe una señal de ruido aleatorio, la cual tiene por efecto lacontaminación de los mensajes. Por otra parte, un mensaje solamente puedetransmitir información si es impredecible; en este contexto el monto de lainformación es proporcional a la incertidumbre de la señal. Si un mensaje esdeterminístico, o sea, si es conocido completamente, se tiene que la recepción delmensaje no aporta información adicional. En Teoría de Comunicación Estadística,tanto el mensaje como el ruido son tratados como señales aleatorias, las quepueden ser descritas por sus propiedades estadísticas.

Señales Aleatorias Estacionarias. Las señales aleatorias estacionarias presentanalgún aspecto o magnitud en su estructura estadística que permanece constante enel tiempo. Normalmente el concepto de estacionaria, supone que los parámetrossignificativos dependen sólo de la longitud del intervalo de observación y no de susinstantes final e inicial.

Procesos Ergódicos. En ciertos procesos aleatorios, llamados ergódicos, laestadística completa puede ser determinada a partir de una función maestral

cualquiera. En otras palabras, cada función muestral lleva una informaciónestadística idéntica y por lo tanto cualquier función muestral describeestadísticamente el proceso estocástico completo. Para un proceso ergódico lamedia temporal es idéntica a la media del conjunto. En los procesos no ergódicos,se necesita un conjunto de funciones muestréales para obtener la estadísticacompleta de un proceso.

1.2.3. Señales Multicanal y Multidimensional. Señales de Tiempo Continuo y deTiempo Discreto. Señales de Valores Continuos y de Valores Discretos. Comocomplemento a la primera clasificación presentada, se puede hacer referencia a lossiguientes tipos de señales:

Señales Multicanal. Los métodos que se utilizan en el procesamiento de señales oen el análisis de la respuesta de un sistema para una señal de entrada dadadependen fuertemente de las características de la señal específica. Como haytécnicas que se aplican solamente a familias determinadas de señales, es necesarioque cualquier investigación en procesamiento de señal, debería comenzar con unaclasificación de las señales implicadas en la aplicación específica . En algunasaplicaciones, las señales son generadas por fuentes múltiples o múltiples sensores.Tales señales, pueden ser representadas en forma vectorial, como por ejemplo laaceleración de la tierra debida a un temblor. Esta aceleración es el resultado de trestipos básicos de ondas elásticas: primarias (P), secundarias (S) y superficiales . Lasfuentes múltiples o sensores múltiples generan señales escalares. Aunque talesseñales no son magnitudes vectoriales desde un punto de vista físico, pueden sertratadas como componentes de un vector por conveniencia notacional ymatemática. Por ejemplo la salida de un electrocardiograma que tenga treselectrodos (sensores), puede ser representada como un vector S3 (t), como

Tal vector de señales puede ser considerado como una Señal Multicanal.

Señales Multidimensional. Si una señal es una función de una variableindependiente única, es llamada Señal Unidimensional. Por otra parte, una señal esllamada M- dimensional si su valor es una función de M variables independientes,como por ejemplo un cuadro de televisión blanco y negro puede ser representadocomo I(x,y,t), dado a que el brillo es una función espacial y del tiempo, o sea,tridimensional .

Señales de Tiempo Continuo y de Tiempo Discreto. Las señales pueden clasificarsedependiendo de su definición en relación a la variable independiente tiempo en:Señales de Tiempo Continuo y de Tiempo Discreto.

Señales de Tiempo Continuo o Señales Análogas. Estas señales están definidaspara cualquier valor de tiempo y ellas asumen sus valores en el intervalo continuo(a,b), donde a puede ser -∞ y b puede ser ∞. Matemáticamente, estas señalespueden ser descritas por funciones de una variable continua. Ejemplos de señalesanalógas pueden ser: onda de voz, x(t) = senπt .

Señales de Tiempo Discreto. Estas señales están definidas solamente en valoresdiscretos de tiempo. Estos instantes de tiempo no son necesariamenteequidistantes, pero en la práctica se consideran igualmente espaciados porconveniencia computacional y manejo matemático. Como ejemplo de señal detiempo discreto se tiene a: nt x(t) e − = , n = 0,±1,±2 ,....Si se usa el subíndice n delos instantes de muestreo como la variable independiente, el valor de la señal esfunción de una variable entera, por lo cual llega a ser una secuencia de números.Luego una señal de tiempo discreto puede ser representada matemáticamente poruna secuencia de números reales o complejos. Para enfatizar la naturaleza detiempo discreto de una señal, se denotará tal señal como x(n) en lugar de x(t). Si losinstantes tn están igualmente espaciados, o sea tn = nT, la notación x(nT) estambién usada.

Las señales de tiempo discreto pueden originarse a partir de:

-Selección de valores de una señal análoga en instantes discretos de tiempo. Esteproceso se conoce como muestreo de una señal análoga.

-Por acumulación de una variable sobre un período de tiempo. Por ejemplo, elconteo del número de automóviles que circulan por cada hora en una determinadacalle, como también la grabación del valor diario de la Unidad de Fomento.

Señales de Valores Continuos y de Valores Discretos. Los valores de una señal detiempo continuo o de tiempo discreto pueden ser continuos o discretos.

Señales de Valores Continuos. Si una señal toma todos los valores posibles de unrango finito o infinito de valores, se dice que es una señal de valor continuo.

Señales de Valores Discretos. En este caso la señal toma valores de un conjuntofinito de los posibles valores. Usualmente, los valores finitos son equidistantes yluego pueden ser expresados como un múltiplo entero de la distancia entre dosvalores sucesivos. Una señal de tiempo discreto y que tiene valores discretos sellama señal digital.

1.2.4. Señales Descritas en Términos de Energía y en Términos de PotenciaSeñales de Duración Limitada. Se trata de señales que se anulan fuera de un

intervalo de tiempo determinado que, comúnmente, se considera simétrico conrespecto al origen.

Señales Acotadas. Son aquellas señales cuyos valores instantáneos estánacotados por un número real y positivo.

Señales Descritas en Términos de Potencia. Son aquellas que tienen potenciamedia finita distinta de cero. Como ejemplo de este tipo de señales se tiene: lasseñales periódicas, las aleatorias estacionarias y las que no están limitadas en eltiempo.

Señales Descritas en Términos de Energía. Las señales que tienen energía finitason descritas en términos de energía. Este es el caso de señales de duraciónlimitada en el tiempo, las que además tienen potencia media nula.

Señales de Energía Limitada. En este tipo de señales, su energía está acotada porun cierto número real k.

1.3. DESCRIPCION DE SEÑALES EN LOS DOMINIOS DEL TIEMPO Y DE LAFRECUENCIA Las señales pueden estudiarse en dos ámbitos diferentes: el deltiempo, y el de la frecuencia

1.3.1. Descripción de Señales en el Dominio del Tiempo. El estudio de una señal enel dominio temporal se basa en la representación de la señal como función de lavariable tiempo. Esta descripción se fundamenta en la definición de ciertosparámetros, tales como valor máximo, valor máximo a máximo, valor medio, valorcuadrático medio, valor eficaz, factor de forma, factor de cresta, etc.

1.3.2. Conceptos de Descripción de Señales en el Dominio de la Frecuencia. Labase del tratamiento y estudio de las señales en el dominio de la frecuencia radicaen la descomposición de ellas en componentes senoidales de diferentesfrecuencias. En este contexto, para las señales periódicas se emplea la Serie deFourier y para representar a las señales no periódicas la Transformada de Fouriero la Transformación Discreta. Algunos conceptos utilizados en el dominio de lafrecuencia son Espectro. La representación de las señales en el dominio de lafrecuencia se denomina espectro y el tratamiento correspondiente, se denominaestudio o análisis espectral. Dentro del análisis espectral, se determinan dos tiposde espectros: Continuo y Discreto.

Espectro Continuo. Un espectro se dice continuo si la función que lo caracteriza esuna función continua de la frecuencia.

VENTAJAS DE LA TRANSMISIÓN DIGITAL.

Los sistemas de comunicaciones se han orientado desde los años 60´s haciasistemas digitales. La primer ventaja de estos sistemas respecto a los sistemasanalógicos es la facilidad para regenerar señales digitales, por ejemplo sea el pulsodigital.

A estos circuitos regenerativos se les llama repetidores.

En una señal analógica no es posible realizar este proceso.

Observe que la forma de onda de una señal continua contiene la información deésta, la cual se distorsiona paulatinamente en el canal de transmisión. Las señalesdigitales tienen un número finito de estados, que en general es pequeño, porejemplo dos amplitudes en el caso binario. Las señales analógicas tienenteóricamente un número infinito de estados, en realidad tienen un número finito muyalto de acuerdo a la sensibilidad de los sistemas.

La segunda ventaja es el costo menor de los circuitos digitales, como procesadoresy multiplexores.

Una tercera razón es el fácil manejo de la información, los bits siempre estaráncodificados y permiten fácilmente aplicarles técnicas contra interferencia, ruido, obien proveer de técnicas de seguridad (encriptamiento).

Los sistemas digitales también tienen desventajas. La primera es que en algunoscasos requieren mayor ancho de banda que sistemas analógicos que transmitan lamisma información. Una segunda desventaja es que requieren de circuitosadicionales de codificación y de sincronización.

Señal originalSeñal original A distancia 1 A distancia 2

Señal original A distancia 1 A distancia 2

1.1 Breve historia de las comunicaciones.

En 1605 Bacon desarrolló un alfabeto de dos palabras para representar 24 letrasusando 5 dígitos, a estas letras a y b se les llama palabras codificadas y al conjuntose le llama código (code).

En 1641 se extendió estas ideas a sistemas M-arios

{a,b} {a,b,c} {a,b,c,d,e}A aaaaa aaa aaB aaaab aab abC aaaba aba ba. . . .. . . .. . . .Z babbb bcc de

En 1703 Leibniz describió el código binario usando solo 0 y 1 para representarenteros en longitud variable.

El primer sistema de comunicaciones digitales es el telégrafo, inventado por Morseen 1837 el cual usaba pulsos cortos y largos. En 1875 Banfot desarrolló el sistemade telégrafo actual con 5 dígitos por palabra. En 1879 Marconi desarrollo elradioteléfono.

En 1924 Nyquist propuso el teorema del muestreo. En 1928 estableció la máximatasa de bits (bps) en un canal de cierto ancho de banda.

En 1937 Reeves desarrolló uno de los sistemas más importantes el PCM,modulación por pulsos codificados.

En 1948 Shannon estableció las bases de la teoría de información utilizando elconcepto de entropía.

En 1959 desarrollo la teoría de tasa de distorsión que establece límites de lacapacidad de un canal.

En ese año se empieza a utilizar FM y Hamming estableció la teoría de códigoscorrectores de errores, es el año en que Bell anunció el transistor.

1.2 Clasificación y estructura de los sistemas de comunicación

Un sistema de comunicaciones electrónicas esta constituido por las siguientespartes.

Para comunicaciones analógicas (de onda continua) el transmisor y receptor estánconstituidos por:

TRANSMISOR

RECEPTOR

Señal de

salida

Señal de

entrada

Señal

transmitida

Señal

recibida

Ruido de interferencia

Mensaje

de salida

Mensaje o

entrada transductor transmisor canal de

transmisión

receptortransductor

Modulador

lineal angular

Señal de

entrada

Portadora

Señal transmitidaCircuitos

Amplificadores

DemoduladorSintonización

y filtrado Circuitos

AmplificadoresSeñal

recibida

Receptor Señal de

salida

Para comunicaciones digitales, el transmisor y el receptor son de la forma:

TRANSMISOR

RECEPTOR

En el receptor, al recibir la señal pueden existir circuitos amplificadores como primerbloque.

Codificador de fuente.

Consiste en el convertidor analógico digital y en ocasiones también comprime losdatos de entrada. En el caso de las señales digitales modifica a los niveles deseadosy comprime los datos.

Señal de

salida

Señal de

entradaCodificador

de fuenteEncriptamiento Codificador

del canal

Modulación

digital

Multicanalización

y multiplexaje

Sincronización

Espectro

esparcido

Circuitos

amplificadores

Señal

recibida Reductor de

espectroDemodulador

Señal

de salida Desincronizador

FiltradoDemulticanaliza

ción y demultiple

xaje

Decodificador

de canalDesencriptamientoDecodificador

de fuente

Codificador de canal.

Modifica la señal para que sean menos susceptible al ruido en su transmisión o bienintroduce bits de redundancia para corregir errores durante la transmisión, existenlos tipos:

Codificación de línea Códigos duobinarios De forma de onda: ortogonales, biortogonales y transortogonales. De secuencias estructuradas: de bloque, convolucionales y de Trelis.

Modulador Digital

Existen varias clasificaciones como coherentes y no coherentes. De acuerdo al tipode modulador se clasifican en:

Digitales binarios Digitales M-ariosASK QAMFSK MFSKPSK MPSK

Señales

analógicas

voz

imagen

Muestreo y

cuantización

Codificadores

PAM

PPM

PCM

DM

DPCM

ADPCM

LPC

VQ

Convertidor

A/D

Textos alfanuméricos Niveles deseados

Señales.

Clasificación.

Las señales pueden ser:

Determinísticas.- Sus valores en un instante están predeterminados.

Aleatorias.- Existe incertidumbre en sus valores en un instante, se les llama enmatemáticas procesos aleatorios o estocásticos.

O bien,

Periódicas.- Si existe un valor T0>0, tal que tTtxtx 0 el menor valor T0 en que se cumple se llama periodo.

Aperiódicas.- T0 no existe.

O bien,

Analógicas.- Sea x(t) tal que t :, tx .

Digitales.- ,; ZkkTxtx T es un valor real. x(t) es real.

Energía y Potencia.

Su potencia instantánea es:

txtp 2

Considerando una impedancia unitaria y que x(t) es voltaje o corriente. La energía

disipada en el intervalo

2

T

2

T, es:

2

T

2

T

2TX dttxE

Y la potencia disipada en el intervalo

2

T

2

T, es:

2

2

21T

T

Tx dttx

TP

Una señal es de energía Ex, si la energía promedio Ex es finita y diferente de cero;donde:

dttxE 2x

En la práctica las señales son de energía.

Una señal es de potencia Px si la potencia promedio Px es finita y diferente de cero,donde:

2

T

2

T

2

Tx dttx

T

1P lim

Se puede concluir que:

1. Una señal de energía tiene potencia promedio nula. Una señal de potencia tieneenergía promedio infinita.

2. Las señales periódicas y las señales aleatorias son de potencia.

3. Las señales determinísticas aperiódicas son de energía.

Densidad espectral.

La energía total de una señal real esta relacionada con su transformada de Fourier(teorema de Parseval) por:

dffXdttxE22

x

donde fXtx F

Sea 2

x fXf ψ es llamada densidad espectral de energía de la señal x(t),entonces:

dffE xx ψ

la densidad es simétrica par.

Una señal periódica x(t) se puede desarrollar en una serie de Fourier concoeficientes Cnsi cumple las condiciones de Dirichlet o bien, si es absolutamente sumable.

La potencia promedio en un periodo T0 es:

n

2

n

2

T

2

T

2

0x Cdttx

T

1P

0

0

su densidad espectral de potencia Gx(f) se define por:

n

0

2

nx nffCfG δ

Se cumple que:

dffGP xx

Ejemplo. Sea la señal x(t)=Acos2f0t

a) Calcular su potencia promedio Px

b) Su densidad espectral Gx(f) dado que C1=C-1=A/2; Cn=0, n=0, 2, 3 … yverificar el valor obtenido en a) con el obtenido en b).

Solución.

Autocorrelación.

La autocorrelación establece una medida de la relación de la señal consigo mismapera atrasada. Se define para una señal de energía como:

dttxtxR x ττ

Y para una señal de potencia como:

2

T

2

TT

x dttxtxT

1R τlimτ

Estas definiciones cumplen las propiedades de :

1) ττ xx RR

2) ττ 0RR xx

3) potenciadeseñalGR

energíadeseñalR

xx

xx

4)

potenciadeseñalPdttxT

R

energíadeseñaldttxR

x

T

Tx

x

2

2

2

0

2

0

0

10

0

Señales Aleatorias

Sea X una variable aleatoria se define su función distribución de probabilidad como

xXPxFx

Que tiene las propiedades, entre otras:

1) 0Fx12) Fx(x1) Fx(x2) si x1x2

3) Fx(-)=0; Fx()=1

La función densidad de probabilidad se define por:

dx

xdFxp x

x

Tiene las propiedades:

1) 0xpx

2) 2

1

1221

x

x

xxx dxxpxFxFxXxP

3)

1dxxpx

Se define la media o valor esperado de X como:

dxxxpXEm xx

su n-ésimo momento como

dxxpxXE xnn

y la variancia como

dxxpmXmXE x2

x2

x2σ

Se cumple que 2

x22 mXE σ

Ejemplo. Dada la función

a) Determinar el valor de k para que sea una función de densidad.b) Con el valor de k obtenido, calcular P{x<-1/2}c) Con el valor de k obtenido, obtener su media y su variancia

Solución.

0.5-1 x

y

k

Las distribuciones y densidades de las variables aleatorias más conocidads son,entre otras, la gaussiana o normal, la uniforme, la binomial, la de Laplace y la deRayleigh.

Ejemplo. La v.a. X tiene una distribución gaussiana con media 1000 y desviaciónestándar 5. Obtener la probabilidad de que la v.a. esté entre 950 y 1100.

Solución:

Ejemplo. En el canal binario mostrado, 0 y 1 se transmiten con la misma probabilidad

se transmiten 10 dígitos, ¿Cuál es la probabilidad de recibir cuatro dígitos erróneos?

Solución:

0 0

1 1

0.8

0.8

0.2

0.2

Un proceso aleatorio es un conjunto finito o no finito de variables aleatorias. Enmuchas ocasiones proceden de un experimento repetido n veces.

Su media es función del tiempo, txEtmx

Su autocorrelación se define por 2121x tXtXEttR ,

t

t

t

tx1

tx2

X=VA

Proceso aleatorio con n repeticiones

txn

.

.

.

Se dice que un proceso es estacionario en sentido estricto, si su estadística nocambia. Por lo tanto es suficiente que:

xpxpxpn21 txtxtx

Se dice estacionario en sentido amplio (WSS) si:

1) .ctetxE 2) ττ, xx RttR

Un proceso se dice ergódico si sus promedios en el tiempo son iguales a suspromedios estadísticos.

Ejemplo. Sea X(t)=Acos(0t+) un proceso aleatorio donde A y 0 son constantes y es un v.a. uniformemente distribuida en (0,2). Determinar si X(t) es estacionarioen sentido amplio.

Solución.

Ruido

La mayoría de las aplicaciones se tiene o considera al ruido r como aditivo, esto espara la señal enviada s se tiene que:

rsxr donde xr es la señal recibida.

El ruido natural tiende a ser gaussiano, esto es, su densidad es:

2n

2n

2

mn

n

e2

1np σ

σπ

El ruido más común es blanco y se define como aquel de densidad de potenciaconstante.

2

NfG 0

n

entonces

τδτ2

NR 0

n

El ruido térmico es blanco, aditivo y gaussiano, como este ruido esta presente entodos los sistemas de comunicaciones, se utilizan sus características para modelarruido en comunicaciones.

Señales en sistemas lineales

Sea un sistema LTI

donde: H(f) es la respuesta en frecuencia y h(t) es la respuesta impulso

Si x(t)=(t) entonces y(t)=h(t)

Los sistemas LTI se caracterizan porque la respuesta está dada por

y(t)=x(t)h(t) entonces Y(f)=X(f)H(f)

Si x(t) es un proceso aleatorio entonces

Gy(f)=Gx(f)H(f)2; my=T[mx]

entrada salidaT

x(t)

X(f) h(t)

H(f)

y(t)

Y(f)

En una transmisión ideal

y(t)=kx(t-t0)

es decir, se tiene atenuación y atraso, pero no distorsión

0ft2jefkXfY π

de donde

0ft2jekfH π

Se observa que la magnitud es constante y la fase es lineal. Esta ecuación implicauna ancho de banda infinito, y por lo tanto este sistema no es causal ni realizable.

Una aproximación es truncar la respuesta entre las frecuencias f l y f2, esta funciónes llamada filtro ideal.

Si fl 0 y f2 se tiene un filtro paso bandas.

Si fl 0 y f2 se tiene un filtro paso altas.

Para un filtro paso bajas ideal, LPF, se tiene que

2

2

0

1

ffsi

ffsifH

Con su fase

ft2jfj 0ee πθ

1

H(f)

lf 2flf2f

Su antitransformada es

0221 22 ttfsincffHFth

Esta respuesta no es causal, por lo que el filtro no es realizable.

Los filtros realizables van desde un RC hasta los diseños de filtros digitales de ordenn, y de distintos tipos de acuerdo a su respuesta.

Si se aplica ruido blanco al filtro LPF ideal.

2

20

2

02

ff

ffN

fHfGfG nY

y se tiene que

220 2. fsincfNR y

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1sinc(x)

t

h(t)

PERTURBACIONES EN LA TRANSMISIÓN.

Todos los dispositivos eléctricos y electrónicos emiten interferencias y/o sonsusceptibles a estas.

Algunos problemas que afectan la transmisión de datos son:

Atenuación

La energía de una señal decae con la distancia, por lo que hay que asegurarse quellegue con la suficiente energía como para ser captada por la circuitería del receptory además, el ruido debe ser sensiblemente menor que la señal original ( paramantener la energía de la señal se utilizan amplificadores o repetidores).

Debido a que la atenuación varía en función de la frecuencia, las señales analógicasllegan distorsionadas, por lo que hay que utilizar sistemas que le devuelvan a laseñal sus características iniciales ( usando bobinas que cambian las característicaseléctricas o amplificando más las frecuencias más altas.

Distorsión de retardo

Debido a que en medios guiados, la velocidad de propagación de una señal varíacon la frecuencia, hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la mismaseñal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia de la señal llegan eninstantes diferentes al receptor. Para atenuar este problema se usan técnicas deecualización.

Ruido

El ruido es toda aquella señal que se inserta entre el emisor y el receptor de unaseñal dada. Hay diferentes tipos de ruido: ruido térmico debido a la agitación térmicade electrones dentro del conductor, ruido de intermodulacióncuando distintasfrecuencias comparten el mismo medio de transmisión, diafonía se produce cuandohay un acoplamiento entre las líneas que transportan las señales y el ruidoimpulsivo se trata de pulsos discontinuos de poca duración y de gran amplitud queafectan a la señal.

Capacidad del canal

Se llama capacidad del canal a la velocidad a la que se pueden transmitir los datosen un canal de comunicación de datos.

La velocidad de los datos es la velocidad expresada en bits por segundo a la quese pueden transmitir los datos.

El ancho de banda es aquel ancho de banda de la señal transmitida y que estálimitado por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmisión ( en hertzios.

La tasa de errores es la razón a la que ocurren errores.

Para un ancho de banda determinado es aconsejable la mayor velocidad detransmisión posible pero de forma que no se supere la tasa de errores aconsejable.Para conseguir esto, el mayor inconveniente es el ruido.

Para un ancho de banda dado W, la mayor velocidad de transmisión posible es 2w,pero si se permite ( con señales digitales) codificar más de un BIT en cada ciclo, esposible transmitir más cantidad de información.

La formulación de Nyquist nos dice que aumentado los niveles de tensióndiferenciables en la señal, es posible incrementar la cantidad de informacióntransmitida.

C= 2W log2 M

El problema de esta técnica es que el receptor debe de ser capaz de diferenciarmás niveles de tensión en la señal recibida, cosa que es dificultada por el ruido.

Cuanto mayor es la velocidad de transmisión, mayor es el daño que puedeocasionar el ruido.

Canon propuso la fórmula que relaciona la potencia de la señal ( S ), la potencia delruido ( N), la capacidad del canal ( C ) y el ancho de banda ( W ).

C = W log2 ( 1+S/N )

Esta capacidad es la capacidad máxima teórica de cantidad de transmisión, peroen la realidad, es menor debido a que no se ha tenido en cuenta nada más que elruido térmico.

Eco

Consiste en la aparición de una señal no deseada de las mismas característicaspero atenuada y retrasada en el tiempo respecto a esta.

MEDIO FISICOS DONDE SE PRODUCE LA COMUNICACION

El medio físico viene a ser básicamente el "cable" que permite la comunicación ytransmisión de datos, y que define la transmisión de bits a través de un canal. Estoquiere decir que debemos asegurarnos que cuando un punto de la comunicaciónenvía un bit 1, este se reciba como un bit 1, no como un bit 0.

Para conectar físicamente una red se utilizan diferentes medios de transmisión.

A continuación veremos cómo se trabaja con los medios de transmisión en las redesLAN, en donde por lo general se utilizan cables.

El cableado de la red

El cable es el medio a través del cual fluye la información a través de la red. Haydistintos tipos de cable de uso común en redes LAN. Una red puede utilizar uno o

más tipos de cable, aunque el tipo de cable utilizado siempre estará sujeto a latopología de la red, el tipo de red que utiliza y el tamaño de esta.

Estos son los tipos de cable más utilizados en redes LAN:

Cable de par trenzado sin apantallar

Este tipo de cable es el más utilizado. Tiene una variante con apantallamiento perola variante sin apantallamiento suele ser la mejor opción para una PYME.

La calidad del cable y consecuentemente la cantidad de datos que es capaz detransmitir varían en función de la categoría del cable. Las categorías van desde elcable de teléfono, que solo transmite la voz humana, al cable de categoría 5 capazde transferir 100Megabytes por segundo.

Conector UTP

El estándar para conectores de cable UTP es el RJ-45. Se trata de un conector deplástico similar al conector del cable telefónico. La siglas RJ se refieren al estándarRegistred Jack, creado por la industria telefónica. Este estándar define la colocaciónde los cables en su pin correspondiente.

Conector RJ-45

Cable de par trenzado apantallado

Una de las desventajas del cable UTP es que es susceptible a las interferenciaseléctricas. Para entornos con este problema existe un tipo de cable UTP que llevaapantallamiento, esto es, protección contra interferencias eléctricas.

Cable Coaxial

El cable coaxial contiene un conductor de cobre en su interior. Este va envuelto enun aislante para separarlo de un apantallado metálico con forma de rejilla que aíslael cable de posibles interferencias externas.

Cable Coaxial

Aunque la instalación del cable coaxial es más complicada que la del UTP, estetiene un alto grado de resistencia a las interferencias. Por otra parte también esposible conectar distancias mayores que con los cables de par trenzado. Existendos tipos de cable coaxial, el fino y el grueso conocidos como thin coaxial y thickcoaxial.

Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial fino como thinnet o10Base2. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableado coaxialfino, donde el 2 significa que el mayor segmento posible es de 200 metros, siendoen la práctica reducido a 185 m.

El cable coaxial es muy popular en las redes con topología de BUS.

Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial grueso comothicknet o 10Base5. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableadocoaxial grueso, donde el 5 significa que el mayor segmento posible es de 500metros.

El cable coaxial grueso tiene una capa plástica adicional que protege de la humedadal conductor de cobre. Esto hace de este tipo de cable una gran opción para redesde BUS extensas, aunque hay que tener en cuenta que este cable es difícil dedoblar.

Conector para cable coaxial

El más usado es el conector BNC.

BNC son las siglas de Bayone-Neill-Concelman. Los conectores BNC pueden serde tres tipos: normal, terminadores y conectores en T.

conector

Cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica consiste en un centro de cristal rodeado de varias capas dematerial protector. Lo que se transmite no son señales eléctricas sino luz con lo quese elimina la problemática de las interferencias. Esto lo hace ideal para entornos enlos que haya gran cantidad de interferencias eléctricas. También se utiliza muchoen la conexión de redes entre edificios debido a su inmunidad a la humedad y a laexposición solar.

Con un cable de fibra óptica se pueden transmitir señales a distancias muchomayores que con cables coaxiales o de par trenzado. Además, la cantidad deinformación capaz de transmitir es mayor por lo que es ideal para redes a través delas cuales se desee llevar a cabo videoconferencia o servicios interactivos. El costees similar al cable coaxial pero las dificultades de instalación y modificación sonmayores. En algunas ocasiones escucharemos 10BaseF como referencia a estetipo de cableado.

Características de la fibra óptica

El aislante exterior está hecho de teflón o PVC.

Fibras Kevlar ayudan a dar fuerza al cable y hacer más difícil su ruptura.

Cable de fibra óptica

Se utiliza un recubrimiento de plástico para albergar a la fibra central.

El centro del cable está hecho de cristal o de fibras plásticas.

Conectores para fibra óptica

El conector de fibra óptica más utilizado es el conector ST. Tiene una aparienciasimilar a los conectores BNC. También se utilizan, cada vez con más frecuenciaconectores SC, de uso más fácil.

Debemos mencionar para este caso que todos los medio vistos están bajo la norma568ª. del Institute of Electronic and electric engineers ( I.E.E.E).

Distribuidores y Concentradores:

Se encargan de repartir o agrupar la señal eléctrica entre diversos receptores oemisores.

Antenas:

Son los dispositivos que permiten que una señal eléctrica se propague por un canalinalámbrico y viceversa.

CASO

Difonía: Cuando hablamos por teléfono y se oye otra persona. La forma de evitareste tipo de alteración es, o bien, apartando los cables o entrelazándolos unos conotros

SOLUCIÓN

Para impedir que se produzcan alteraciones en nuestra transmisión debemosbloquear el escape o la penetración de emisiones electromagnéticas del o al equipoo dispositivo electrónico, mediante un escudo, filtro o “Shield”, formado por un buenconductor.

Amplificador

En Comunicación a larga distancia, la señal sufre perdidas y es necesarioamplificarla para que llegue integra a su destino. Es un dispositivo que amplia orestaura la señal de los dispositivos.

Repetidores

Cada cierto tiempo recuperan la señal transmitida.

CABLEADO APANTALLADO Y BLINDADO - INMUNIDAD AL RUIDO,CONEXIÓN A TIERRA Y EL MITO DE LA ANTENA.

Principios de la Interferencia de Ruido

Todas las aplicaciones requieren márgenes positivos de relación señal-ruido (SNR) para transmitir dentro de los níveles asignados de la tasa deerrores de bits (BER). Esto significa que la señal de datos que se estátransmitiendo debe ser de mayor magnitud que todos los perturbadoresde ruido combinados que se acoplan a la línea de transmisión (es decir elcableado estructurado). El ruido puede acoplarse al cableado de partrenzado en una o más de las tres maneras que se muestran en la figura2:

1. Ruido diferencial (Vd): Ruido inducido por un par trenzado o cablesimétrico adyacente.

2. Ruido ambiental (Ve): Ruido inducido por un campoelectromagnético externo.

3. Ruido del bucle de tierra (Vg): Ruido inducido por una diferencia depotencial entre los extremos del conductor.

FIGURA 2: FUENTES DE RUIDO EN UNA LAN

Las diferentes aplicaciones, dependiendo de sus capacidades, poseendistintas sensibilidades a la interferencia de estas fuentes de ruido. Porejemplo, se reconoce comúnmente a la aplicación 10GBASE-T comoextremadamente sensible a la diafonía exógena o alien crosstalk(acoplamiento de cable a cable en modo diferencial) porque su capacidadde procesamiento de señales digitales (DSP) elimina electrónicamente ladiafonía interna de par a par en el interior de cada canal. A diferencia dela diafonía de par a par, la diafonía exógena no puede anularse medianteel procesamiento de señales digitales. A la inversa, dado que la magnitudde la diafonía exógena es muy pequeña en comparación con la magnitudde la diafonía de par a par, la presencia de diafonía exógena ejerce unainfluencia mínima en el desempeño de otras aplicaciones como 100BASE-T y 1000BASE-T que emplean algoritmos de anulación de la diafonía enforma parcial o no lo hacen en absoluto.

El concepto de compatibilidad electromagnética (EMC) describe tanto lasusceptibilidad de un sistema a la interferencia de fuentes externas(inmunidad) como al potencial de perturbar a esas fuentes (emisiones) yes un importante indicador de la capacidad del sistema para coexistir conotros dispositivos electrónicos y eléctricos. Los desempeños de inmunidadal ruido y de emisiones son recíprocos, lo que significa que la capacidaddel sistema de cableado de mantener la inmunidad a la interferencia esproporcional al potencial para irradiar del sistema. Es interesantemencionar que, al mismo tiempo que se pone tanto énfasis innecesarioen consideraciones de inmunidad, es un hecho aceptado que los sistemasde cableado estructurado no irradian o interfieren con otros equipos osistemas en el entorno de las telecomunicaciones.

Perturbadores de ruido diferencial: la diafonía exógena y la diafoníainterna de par a par son ejemplos de perturbadores de ruido de mododiferencial que deben minimizarse mediante un diseño correcto delsistema de cableado. La susceptibilidad a la interferencia proveniente defuentes de modo diferencial depende de la simetría del sistema y puedemejorarse al aislar o separar los conductores que interfieran entre sí. Elcableado con simetría mejorada (es decir Categoría 6 y superiores) exhibeun mejor despempeño contra la diafonía interna y la diafonía exógena. Yaque ningún cable es perfectamente simétrico, y con el objeto de mejoraraún más el desempeño contra la diafonía, se utilizan estrategias como lautilización de material dieléctrico para separar conductores o pantallametálica para aislarlos. Por ejemplo, está probado que el cableado deCategoría 6A F/UTP posee un desempeño contra la diafonía exógenasustancialmente superior al del cableado de Categoría 6A UTP, debido aque su construcción con una pantalla metálica externa reduce el

acoplamiento de diafonía exógena prácticamente a cero. Está probadoque la Categoría 7 S/FTP posee un desempeño contra las diafonías de para par y exógena sustancialmente superior al de cualquier diseño decableado de Categoría 6A, debido a que su construcción de par trenzadocon pantallas metálicas individuales reduce el acoplamiento de diafoníasde par a par y exógena prácticamente a cero. Estos niveles superiores deeliminación de la diafonía no podrían alcanzarse solamente con unadecuado desempeño simétrico..

Perturbadores de ruido ambiental: El ruido ambiental es un ruidoelectromagnético que está compuesto por campos magnéticos (H)generados por acoplamiento inductivo (expresados en A/m) y camposeléctricos (E) generados por acomplamiento capacitivo (expresados enV/m). El acoplamiento por campo magnético sucede a bajas frecuencias(por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz), en las que la simetría del sistema decableado resulta más que suficiente para asegurar la inmunidad, lo cualsignifica que su impacto puede ignorarse en todos los tipos de cableadosimétrico. Los campos eléctricos, sin embargo, pueden producir tensionesde modo común en cables simétricos, dependiendo de su frecuencia. Lamagnitud de la tensión producida puede modelarse suponiendo que elsistema de cableado es susceptible a la interferencia de la misma maneraque una antena de cuadro [1]. Para facilitar el análisis, laecuación[1] representa un modelo simplificado de antena de cuadro queresulta apropiado para evaluar la influencia de los diversos anchos debanda de las fuentes de ruido de interferencia, así como de la relación dedistancias entre los pares trenzados y el plano de tierra, sobre el campoeléctrico generado. Tenga en cuenta que para calcular con exactitud latensión de ruido acoplado real se requiere un modelo más detallado queincluya especialmente el ángulo de incidencia de los campos eléctricos.

Donde: es la longitud de onda de la fuente de ruido de interferencia

A = el área del cuadro formado por la longitud perturbada delconductor del cableado (l)suspendida a una altura promedio (h) porsobre el plano de tierra

E = la intensidad del campo eléctrico de la fuente de interferencia

La longitud de onda , de la fuente de interferencia puede ser desde500,000 m, para una señal de 60 Hz, hasta menos de 1 m para señalesde RF de la banda de 100 MHz y superiores. La intensidad del campoeléctrico varía de acuerdo al perturbador, depende de la proximidad a lafuente, y normalmente se reduce a niveles nulos a una distancia de 3 mde la fuente. La ecuación demuestra que una señal de 60 Hz da comoresultado una perturbación del campo eléctrico que sólo puede ser medidaen el rango de milésimos de mV, mientras que las fuentes que operan enel rango de MHz pueden generar una perturbación del campo eléctricomucho mayor. Como referencia, se considera que 0.3 V/m es unaaproximación razonable del campo eléctrico promedio presente en unentorno comercial o industrial "liviano" y 10 V/m es una aproximaciónrazonable del campo eléctrico promedio presente en un entorno industrial.

La única variable que influye en la magnitud de la tensión acoplada por elcampo eléctrico es el área del cuadro, A, que se calcula multiplicando lalongitud perturbada del cableado (l) por la altura promedio (h) medidadesde el plano de tierra. La vista en corte transversal de la figura 3 ilustralas corrientes de modo común generadas por un campo eléctrico. Sonestas corrientes las que inducen señales indeseadas en los elementosconductivos externos del cableado (es decir, los propios conductores enun entorno UTP o la pantalla/blindaje total en un entornoapantallado/completamente blindado). Lo que se hace rápidamenteevidente es que la impedancia de modo común, determinada por ladistancia (h) al plano de tierra, no está bien controlada en los entornosUTP. Esta impedancia depende de factores como la distancia a conductosmetálicos, estructuras metálicas presentes en los alrededores de lospares, uso de conductos no metálicos y ubicación de la terminación. A lainversa, esta impedancia de modo común está bien definida y controladaen ambientes de cableado apantallados/completamente blindados, ya quetanto la pantalla como el blindaje actúan como un plano de tierra. Lasaproximaciones promedio para (h) pueden fluctuar entre 0.1 y 1 metropara cableado UTP, pero están significativamente más limitadas (es decira menos de 0.001 m) para cableado apantallado y completamenteblindado. Esto significa que, en teoría, el cableado apantallado ycompletamente blindado ofrece una inmunidad contra perturbaciones delcampo eléctrico entre 100 y 1,000 veces mayor que la del cableado UTP.

FIGURA 3: CORRIENTES DE MODO COMÚN

Es importante recordar que la susceptibilidad total de los cables de partrenzado a la perturbación del campo eléctrico depende tanto deldesempeño simétrico del cableado como de la presencia de una pantallao blindaje. Los cables bien equilibrados (por ejemplo, Categoría 6 ysuperiores) deberían ser inmunes a la interferencia electromagnética dehasta 30 MHz. La presencia de un blindaje o pantalla es necesaria paraevitar la interferencia electromagnética a frecuencias más altas, lo querepresenta una consideración especialmente crítica para las aplicacionesde la próxima generación. Por ejemplo, al modelar una aplicación nuevaque utilice técnicas de procesamiento de señales digitales (DSP) esrazonable suponer que necesitará una relación señal-ruido (SNR) mínimade 20 dB a 100 MHz. Ya que el aislamiento mínimo producido únicamentepor la simetría es también de 20 dB a 100 MHz, el agregado de unapantalla o blindaje es necesario para asegurar que esta aplicación cuentecon un margen de inmunidad al ruido suficiente para el funcionamiento.

Bibliography: [1] B. Lord, P. Kish, and J. Walling, Nordx/CDT, "Balance Measurementsof UTP Connecting Hardware", 1996

Características generales Sistemas de comunicación.

Para comprender el proceso de transmisión y recepción de la señal Edusat es necesarioconocer los aspectos básicos de la comunicación satelital. Principios de un sistema decomunicación Un sistema de comunicación se describe como el conjunto de elementos queordenadamente relacionados entre sí, tienen la capacidad de establecer la transmisión deun mensaje entre dos puntos independientes.

Los elementos fundamentales o indispensables que intervienen en el principio decomunicación son:

a) Emisor o transmisor: es el elemento que inicia la comunicación; es el encargado detransmitir el mensaje en un lenguaje que el receptor o receptores puedan descifrar confacilidad para poder establecer el enlace de comunicación.

b) Medio o canal: es el medio utilizado por el transmisor para hacer llegar el mensaje alreceptor.

c) Receptor: es el elemento encargado de recibir el mensaje transmitido por el emisor através de un medio. Al recibirse el mensaje se cumple el ciclo de la comunicación.

Descripción de comunicación

La información se origina en una fuente y se transmite a un destinatario por mediode un mensaje a través de un canal de comunicación; el receptor generalmente seencuentra en un punto geográfico distante o por lo menos separado del transmisor.La distancia entre el transmisor y el receptor puede variar, desde pocos centímetros(al hablar frente a frente), hasta cientos o miles de kilómetros (como es el caso delas transmisiones telefónicas).

Descripción de un sistema de comunicación

Se denomina “sistema” al conjunto de componentes o dispositivos físicos que inter-actúan entre sí, que aceptan señales como entradas, las transforman y generanotras señales a su salida. En la figura se representan, la entrada, el sistema quetransforma la señal de entrada y la salida; como se observa la entrada de la señal

es de tipo analógica, el sistema de comunicación se encarga de transformar estetipo de señal para que pueda salir una señal digital.

Sistema alámbrico

Depende de un medio de transmisión física, utilizando conductores eléctricos deseñal, tales como las líneas telefónicas domésticas, cable coaxial, fibra óptica.

Sistema inalámbrico

No necesita de un medio físico entre el emisor y el receptor para llevar a fin elmensaje, ocupando como canal transmisor el espacio, por ejemplo la telefoníacelular, las estaciones de radio y televisoras locales, la comunicación satelital.

Tipos de señal

Las formas en que se pueden transmitir, recibir y propagar las señales de lossistemas de comunicación son: analógica o digital; las cuales tienen distintanaturaleza.

Señal analógica

Tiene la característica de que puede variar gradual- mente dentro de un intervalocontinuo de valores, como son la amplitud y la longitud, dependiendo de las carac-

Forma de onda senoidal

Señal de entrada Sistema de comunicación Señal de salida

Sistema de comunicación

Onda senoidal señal analógica

Onda niveles discreta señal digital

terísticas de la información que se transmite; por lo tanto, una señal analógica (ondasenoidal) es una señal de variación continua. Un ejemplo de sistemas analógicoses la señal acústica de un instrumento musical.

Señal digital

Es aquella que está conformada por valores discretos tales como los dígitos binarios(0 y 1), por lo tanto, se puede decir que una señal digital es igual a una señal discretaen amplitud. Algunos de los sistemas digitales más comunes son las calculadoras,algunos tipos de te- léfonos celulares, computadoras etcétera.

Desarrollo de los sistemas de comunicación

Las necesidades de comunicación que demanda el mundo actual, han generado laprioridad de desarrollar diversos sistemas de comunicación, éstos son diseñadosde acuerdo a las condiciones que se requieren en la transmisión de la información,desde un sistema para la transmisión o recepción de voz hasta complejos sistemasde transmisión o recepción de datos para transac- ciones bancarias o comerciales,o bien para el uso de estrategia militar. Aquí cita- remos algunos de los usos máscomunes.

Telegrafía. Se consideró en su etapa inicial fundamental para las telecomunica-ciones alámbricas, ya que implementaba los elementos básicos del principio de lacomunicación (emisor, medio, receptor) utilizando el código Morse, esto es unacodificación de rayas y puntos eléctricos u ópticos, que permitió la comunicaciónentre regiones lejanas.

Radio. Es el sistema de comunicación que actualmente tiene más realce dentro delramo de las telecomunicaciones. Su transmisión puede ser digital o analógica.Algunos ejemplos de este sistema son la radio comercial y los diversos sistemas deradio comunicación tales como: civil, militar y oficial. Debido a que algunos de éstosusan tecnología de punta (satélites, fibras ópticas, señales digitales) permitenabarcar con mayor calidad y cantidad los distintos puntos de cobertura.

Televisión. Este sistema de comunicación en la actualidad es analógico o digital; suuso se ha ampliado, pues no sólo es comercial, sino también educativo, guberna-mental, de investigación y otros. Algunos de estos sistemas usan tecnología depunta (satélites, fibras ópticas, señales digitales).

Telefonía. Este sistema puede ser alámbrico o inalámbrico; por ejemplo se tienenlas redes de telefonía satelital, telefonía celular, red pública de telefonía o bien losradio localizadores.

Comunicación satelital

El siglo XX ha sido denominado el de las comunicaciones espaciales, ya que se haal- canzado la tecnología necesaria para poner en órbita diferentes satélitesartificiales; esto se logró como resultado de años de investigación, trabajo y por lagran visión tecnológica de muchos hombres en el mundo.

Tipos de satélites

Satélite natural

Es un cuerpo celeste animado con movimiento de translación entorno, general-mente, de un planeta.

Satélite artificial

Es un elemento físico capaz de recibir y transmitir señales en forma analógica o di-gital de alta calidad, está colocado en órbita por las necesidades que tiene el hombrepara recibir y transmitir información a cualquier punto de la Tierra. La mayoría delos satélites de comunicación se colocan en el arco satelital; es decir, se encuentranen la órbita geosíncrona o geoestacionaria, a una altura aproximada de 36,000 Kmsobre el Ecuador; su velocidad es igual a la de la rotación terrestre y giran sobre supropio eje; por ello, cada satélite parece inmóvil con respecto a la Tierra, per-mitiendo que las antenas fijas apunten directamente hacia cualquier satélite.

Un satélite es capaz de recibir y transmitir datos, audio y video en forma analógicao digital de alta calidad y en forma inmediata. Está formado por transpondedores.El satélite toma su energía de la radiación solar, cada satélite tiene un tiempo devida determinado que varía según la cantidad de combustible que posee. Dichocom- bustible sirve para mover al satélite cada vez que éste se sale de su órbita, siel satélite pierde su posición y no tiene combustible, no hay manera de regresarloya que es atraído por las fuerzas espaciales hasta que se pierde. El satélite tieneun margen bien determinado en el espacio, como un cubo imaginario de apro-ximadamente 75 Km por lado, en el cual se desplaza sin salirse de control.

Subsistemas de un satélite

Un satélite generalmente se diseña en varios subsistemas para que al ser puestoen órbita pueda ser controlado desde la tierra. Cuenta con los subsistemas depotencia, propulsión, telemetría y comando, y el de comunicaciones, entre otros.

Subsistema de potencia

Éste genera y distribuye potencia eléctrica de corriente directa para soportar lasoperaciones del satélite durante todas las fases de la misión. La potencia primariaes proporcionada por radiación solar a través de las celdas solares de alta densidadhasta el fin de su vida; la potencia secundaria es proporcionada durante el lan-zamiento y los eclipses por un sistema de baterías de níquel-hidrógeno.

Subsistema de propulsión

Se trata de un sistema integral bipropelante que permite la inserción en órbita, elcontrol de orientación y las funciones de mantenimiento en su órbita geosíncrona.

Subsistema de telemetría y comando

Éste proporciona la recepción y demodulación de comandos en la banda C para sualineación en el cubo imaginario de operación, y de comandos durante todas lasfases de la misión.

Partes de un satélite artificial

Subsistema de comunicaciones

Este permite ampliar y diversificar los servicios de comunicación satelital que ac-tualmente existen, así como optimizar el uso del segmento espacial al permitir

nuevas técnicas de explotación; también permite manejar las regiones de coberturapara la comunicación en diferentes bandas, como la banda C, Ku y L.

Transponder

Es un dispositivo que forma parte del satélite, el cual cuenta con varias antenas quereciben y envían señales desde y hacia la Tierra. Los satélites tienenTranspondedores verticales y horizontales. El transponder tiene como funciónprincipal amplificar la señal que recibe de la estación terrena, cambiar la frecuenciay retransmitirla con una cobertura amplia a una o varias estaciones terrenas.Recoge la señal entrante de la antena receptora, ésta es amplificada por un LNA(amplificador de bajo ruido), que incrementa la señal sin admitir ruido. De la salidadel LNA la señal es introducida a un filtro Pasa Banda (FPB) para eliminar lo que nopertenece a la señal original y luego esta señal se pasa a un convertidor defrecuencia (OSC) que reduce la señal a su frecuencia descendente, ésta pasa parasu amplificación final a un HPA (amplifi- cador de alta potencia, usualmente de 5 a15 watts), que tiene un amplificador de potencia de estado sólido (SSPA) comoamplificador de salida. Una vez concluido el proceso, la señal pasa a la antenadescendente y se realiza el enlace con la estación receptora.

Aplicaciones de los satélites

Existe una gran variedad de satélites artificiales girando junto con la Tierra condiferentes aplicaciones como son: científicas, militares, astronómicas, etcétera;equipados, de acuerdo a sus aplicaciones, con diferentes instrumentos y fuentes deenergía (celdas fotovoltaicas, nucleares, etcétera).

Satélites científicos. Recogen datos del campo magnético terrestre, aurorasboreales y distintos tipos de radiación.

Satélites astronómicos. Permiten escrutar el espacio sin el obstáculo que presentala atmósfera terrestre, ya que ésta absorbe gran parte de la luz y la radiación.

Satélites meteorológicos. Recogen información sobre la atmósfera, los grupos denubes y el equilibrio térmico.

Satélites de comunicaciones. Permiten la transmisión telefónica, de imágenes, dedatos de la red de Internet, de programas de televisión, etcétera.

Satélites de navegación. Situados en órbitas fijas, emiten señales para ayudar abarcos y aviones a determinar su posición.

Satélites de observación o espías. Fotografían instalaciones militares, nucleares,detectores de mísiles y son utilizados básicamente para fines militares.

Satélites de investigación de recursos terrestres. Informan de la existencia debosques, yacimientos de petróleo, etcétera.

Satélite Satmex 5

Fue fabricado por Hughes Space & Communications, en California, EUA, lugar endonde se construyó la primera y segunda generación de satélites mexicanos. En eltrabajo de diseño e integración de este satélite participaron ingenieros mexicanos.La vida útil esperada de Satmex 5 es de 15 años y fue puesto en órbita por un co-hete de Arianespace en 1998. Satmex opera este satélite desde su centro primarioen Iztapalapa, D.F. y cuenta con un centro de control alterno en Hermosillo, Sonora,con lo que se garantiza la operación del sistema, de la misma forma que se hizopara los satélites Solidaridad. Tiene celdas solares de arseniuro de galio y cuentacon nueva tecnología en la batería y el sistema de propulsión, para operar con 24Transpondedores de banda C y 24 de banda Ku de alto poder. Esta capacidad enbanda Ku le permite la transmisión de señales de televisión directa al hogar (DTH),a antenas menores de un metro de diámetro; su PIRE (potencia isotropita radiadaefectivamente) y sus márgenes de G/T (gain to noise temperatura ratio)le dan ca-pacidad suficiente para hacer radiodifusión digital con gran confiabilidad; además,los haces de cobertura brindan servicio a casi todo el continente americano.

Beneficios de Satmex 5

El nuevo satélite Satmex 5, lleva a México a una auténtica globalización de los ser-vicios satelitales, ya que cuenta con cobertura continental en todos sus anales, unapotencia diez veces superior a los anteriores satélites Morelos, tres veces superiora los Solidaridad, y tiene la tecnología satelital más avanzada, que le permitirá teneruna vida útil superior a los 15 años.

Las aplicaciones satelitales que requieren gran demanda de potencia pueden seratendidas por Satmex 5, dado que se puede tener un mejor aprovechamiento delsegmento espacial. La gran capacidad en potencia efectiva radiada y la elevadadensidad espectral de sus transpondedores permiten la radiodifusión digital congran confiabilidad.

Las nuevas aplicaciones que operan en formatos DVB alcanzan importantes eco-nomías de escala al aprovechar al máximo las características del Satmex 5. Los sis-temas como el de televisión directa al hogar (DTH) logran el beneficio de podertransmitir a estaciones con antenas menores a un metro de diámetro, particular-mente dentro de la cobertura de Norteamérica.

Para los usuarios de servicios ocasionales, Satmex 5 en su banda Ku, les ofrece laposibilidad de utilizar equipos digitales portátiles, que reducen considerablementelos costos de operación, además de hacer más flexible y dinámico el despliegue desus equipos de noticias y eventos especiales. Históricamente y por razones fun-damentalmente económicas, las receptoras de banda C han sido las preferidas por

las cadenas de televisión comercial y sistemas por cable, tanto en Latinoaméricacomo en EUA y Canadá. La cobertura continental de la banda C del Satmex 5,propiciará el crecimiento de la distribución de la televisión por cable y la educacióna distancia con costos más competitivos.

Satélite Satmex 6

Satmex 6 es el satélite más grande que ha construido Space Systems Loral (SSL),pertenece a la familia FS-13000X, capaz de generar 13.7 KW (BOL) al inicio de suvida útil con un total de 60 Transpondedores de 36 MHz cada uno; 36 canales enbanda C darán servicio en tres regiones (Estados Unidos, Sudamérica y laPlataforma Continental) y 24 canales en banda Ku con cobertura NAFTA yContinental, con un haz de alta potencia sobre las principales ciudades deSudamérica incluyendo Brasil, siendo con ello el satélite con mejor cobertura en elContinente Americano. Este satélite se encuentra ubicado en la posición orbital de109.2° Oeste.

Satélites utilizados por la Red Edusat

Para atender y apoyar la creciente demanda en todos los niveles educativos y aliviarel rezago en las poblaciones más alejadas y dispersas del territorio nacional, laSecretaría de Educación Pública hace uso del sistema de televisión vía satélite, uti-lizando la señal de compresión digital de los satélites geoestacionarios SolidaridadII y Satmex 5.

Cobertura Solidaridad II

La Red Edusat opera con la tecnología para la compresión: tecnología DVB.

La tecnología DVB opera a través del satélite Solidaridad II, transponder 3N, Región1, la cual cubre en su totalidad la República Mexicana.

Procesamiento de la señal de la Red Edusat

Para poder transmitir la señal de la Red Edusat, ésta debe pasar por una serie deprocesos en el transmisor que permiten ordenar la información en una trama de bits.Este proceso se realiza empleando la compresión digital, múltiplexión, codificación,decodificación, encripción, mo- dulación y demodulación mediante el uso de latecnología DVB.

El siguiente diagrama muestra el proceso que transforma a la señal de la RedEdusat, a una forma adecuada para transmitirse vía satélite, la primera etapa serealiza en el telepuerto de la DGTVE, y la segunda etapa la realiza el decodificador.

Equipo de recepción de la Red Edusat

El equipo está conformado por los siguientes elementos:

• Antena parabólica, sirve para captar la señal procedente del satélite.

• Bloque amplificador de bajo ruido, también llamado LNB, que capta la señal querefleja el plato parabólico y la modifica para que pueda ser recibida por el deco-dificador.

• Decodificador, convierte la señal captada por el LNB para que pueda observarseen el televisor. Permite además seleccionar los canales de la Red Edusat.

• Control remoto, sirve para optimizar el uso del equipo.

• Cableado y accesorios, sirven para conectar las diferentes partes del equipo derecepción del sistema Edusat.

• Televisor, permite observar la señal Edusat.

• Videograbadora, permite el almacenamiento en cinta de programas de interés.

Las características y procedimientos para la instalación, uso y mantenimiento deestos elementos se explican en los fascículos correspondientes.

PRACTICAS EN CLASE.

Sombrero.

>> u=-8:0.5:8;

>> v=u; [U,V]=meshgrid(u,v);

>> R=sqrt(U.^2+V.^2)+eps;

>> W=sin(R)./R;

>> surf(W)

TRABAJOS DE INVESTIGACION.

Que es Matlab?

MATLAB es un entorno de cálculo técnico de altas prestaciones para cálculonumérico y visualización. Integra:

Análisis numérico Cálculo matricial Procesamiento de señales Gráficos

En un entorno fácil de usar, donde los problemas y las soluciones son expresadoscomo se escriben matemáticamente, sin la programación tradicional. El nombreMATLAB proviene de ``MATrix LABoratory'' (Laboratorio de Matrices). MATLAB fueescrito originalmente para proporcionar un acceso sencillo al software matricialdesarrollado por los proyectos LINPACK y EISPACK, que juntos representan lo másavanzado en programas de cálculo matricial. MATLAB es un sistema interactivocuyo elemento básico de datos es una matriz que no requiere dimensionamiento.Esto permite resolver muchos problemas numéricos en una fracción del tiempo quellevaría hacerlo en lenguajes como C, BASIC o FORTRAN. MATLAB haevolucionado en los últimos años a partir de la colaboración de muchos usuarios.En entornos universitarios se ha convertido en la herramienta de enseñanzaestándar para cursos de introducción en álgebra lineal aplicada, así como cursosavanzados en otras áreas. En la industria, MATLAB se utiliza para investigación ypara resolver problemas prácticos de ingeniería y matemáticas, con un gran énfasisen aplicaciones de control y procesamiento de señales. MATLAB tambiénproporciona una serie de soluciones específicas denominadas TOOLBOXES. Estasson muy importantes para la mayoría de los usuarios de MATLAB y son conjuntosde funciones MATLAB que extienden el entorno MATLAB para resolver clasesparticulares de problemas como:

Procesamiento de señales Diseño de sistemas de control Simulación de sistemas dinámicos Identificación de sistemas Redes neuronales y otros.

Probablemente la característica más importante de MATLAB es su capacidad decrecimiento. Esto permite convertir al usuario en un autor contribuyente, creandosus propias aplicaciones. En resumen, las prestaciones más importantes deMATLAB son:

Escritura del programa en lenguaje matemático.

Implementación de las matrices como elemento básico del lenguaje, lo quepermite una gran reducción del código, al no necesitar implementar el cálculomatricial.

Implementación de aritmética compleja. Un gran contenido de órdenes específicas, agrupadas en TOOLBOXES. Posibilidad de ampliar y adaptar el lenguaje, mediantes ficheros de script y

funciones .m.

INSTRUMENTOS DE MEDIDA DEL RUIDO.

Instrumentos de medida para sonido para la práctica profesional y para ellaboratorio. Aquí encontrará instrumentos de medida para determinar sonido / ruido,como por ejemplo: los slt, los PCE-322 con logger de datos, software para el PC ycable alargador para el micrófono, especialmente indicados para realizarmediciones en el sector industrial o sanitario y para realizar controles de seguridad,así como para medir cargas sonoras. Su memoria de datos interna para 32.000valores permite su uso en mediciones prolongadas. Con el cable de interfaz RS-232del envío podrá realizar la transmisión y posterior valoración de los datos en el PC.El software permite su representación en forma de tabla o de gráfico.

MEDIDOR DE SONIDO PCE-222.

Este medidor de sonido con múltiples parámetros para diferentes tipos deaplicaciones puede medir la potencia lumínica, él nivel de sonido hasta 130 dB (concaracterística de medición A / rápida; curva de frecuencia adaptada a la psicologíaauditiva, permite determinar también breves picos sonoros), de la temperatura y dela humedad del aire. El medidor de sonido PCE-222 esta tiene varios tipos desensores tanto internos como externos. El software del envío y la interfaz para elPC hacen posible la representación gráfica de los valores de medición así como lavaloración de- tallada, la grabación y la impresión de los datos. El medidor de sonidoes ideal para el sector de la enseñanza por su fácil manejo.- Sencillo manejo-Sensores para luz, sonido, humedad y temperatura integrados en el aparato-Interfaz RS-232 con aislamiento óptico y software compatible con Windows- Granpantalla LCD e indicador de funciones- Desconexión automática- Indicador de"batería baja"- Incluye software y cable de datos RS-232, sensor de temperaturatipo K, manual de uso.

El medidor de sonido pce-222 tiene varios tipos de sensores, tanto internos comoexternos y es ideal para el sector de la enseñanza por su fácil manejo.

Sirve para medir la potencia lumínica y también permite determinar los picossonoros, tanto la de la temperatura como la humedad del aire.

MEDIDOR DE SONIDO SLT.

El medidor de sonido está compuesto por un micrófono de medición conempuñadura y una sujeción para la pared con cable de 1,5 cm, un transmisor sonoroy un indicador digital.

El ámbito principal de aplicación de este medidor de sonido es el de las medicionesde sonido continuadas y el control de sonido en naves de fábricas, salas deproducción y pabellones de ocio (discotecas, fiestas populares, etc.)

El indicador digital tiene una salida de relé para controlar los pitidos de alarma o lasluces parpadee-antes que sirven de advertencia óptica o acústica y una salida deregulación. El valor límite para la salida de la alarma puede ser programado en elindicador. La señal de salida analógica puede ser utilizada para manejar lastrampillas de ventana o almacenar las señales del transmisor en un logger, paradespués ser valoradas y documentadas. El medidor de sonido es muy fácil deconectar y funciona a 230 V de red.

SONÓMETRO PROFESIONAL SOUNDPRO DL.

El sonómetro SoundPro DL reúne todos los requisitos para la medición de ruido y elanálisis de frecuencia. Este sonómetro integrador de precisión e impulsos reúnetodas las normativas (clase 1 EN/IEC 61672, ANSI S1.4-1983,ANSI S1.43-1997EN/IEC61260, etc.). El sonómetro SoundPro DL dispone una pantalla grande coniluminación de fondo (128 x 64 píxeles) en la que se muestran gráficamente losvalores a lo largo del tiempo en tiempo real. No es necesario repetir las medicionesen caso que surjan durante el tiempo de medición ruidos molestos. Puede borrartales anomalías hasta 20 segundos.

Los ámbitos típicos de uso de este aparato son la medición del ruido en puestos detrabajo, el cumplimiento de normativas, detección de ruido ambiental, selección deprotección acústica, selección de medidas para combatir el ruido y cálculo de laexposición de ruido.

Reúne todos los requisitos para la medición de ruido y el análisis de frecuencia ypuede medir el ruido en un trabajo, como también en una detección de ruidoambiental.

DECIBELÍMETRO PCE-999.

Este decibelímetro de precisión de la clase II con un diseño estilizado es ideal paramedir el sonido y el ruido en diferentes lugares, como por ejemplo en el puesto detrabajo, en el control de máquinas, en la obra, en lugares con gran afluencia depúblico, como una discoteca o el ruido del vecindario.

Reúne todas las características que normalmente sólo podrá encontrar en aparatossustancialmente más caros. El decibelímetro ha sido concebido según la IEC651

tipo II.El ruido se ha convertido para muchas personas en el problemamedioambiental número uno. Según encuestas representativas realizadas pororganismos autorizados uno de cada cinco ciudadanos considera el ruido como unagrave carga. Este aparato profesional se usa al aire libre y en espacios cerradoscon una alta precisión.

Diseño estilizado es ideal para medir el sonido y el ruido en diferentes lugares, comopor ejemplo en el puesto de trabajo, en el control de máquinas, en la obra, en lugarescon gran afluencia de público, como una discoteca o el ruido del vecindario.

MEDIDOR DE SONIDOMULTIFUNCIÓN MEDIO AMBIENTAL.

El medidor de sonido multifunción medioambiental 4 en 1reúne un medidor de nivelsonoro, un medidor de sonido, un medidor de humedad y un medidor detemperatura.

El medidor de sonido de medio ambiente se adecua en especial a los ámbitos de laformación y del aprendizaje, así como a mediciones orientativas de los cuatroparámetros tanto en el ámbito profesional como en el privado. El medidor de sonidode medio ambiente con todos sus sensores se entrega en un ligero maletín fácil detransportar y de cómoda y rápida aplicación in situ.

Sirve para realizar mediciones orientativas y demostraciones. Además Incluyesensor sonoro, sensor de luz, sensor de temperatura y medidor de humedad.

MEDIDOR DE SONIDO DE LA SERIE CR-260.

Es un medidor de sonido integrado con rango de medición ampliado, filtros defrecuencia (dependiendo del modelo) e interfaz RS-232 para transmisión online.

Está compuesta por una selección de medidores de sonido integrados de muysencillo manejo para la protección laboral, o sea para mediciones del "ruido en elpuesto de trabajo" relacionadas con un lugar concreto En su elaboración se hanincluido los parámetros de medición internacionales más comunes y se ha dado unespecial valor a una sencilla descripción del menú de manejo.

Medición de ruido para la protección laboral. Medición de ruido ambiental (protec.ambiente). Elección de protectores auditivos.

MODULACION DE SEÑALES DIGITALES.

El término comunicaciones digitales abarca un área extensa de técnicas decomunicaciones, incluyendo transmisión digital y radio digital. La transmisión digitales la transmisión de pulsos digitales, entre dos o más puntos, de un sistema decomunicación. El radio digital es la transmisión de portadoras analógicas

moduladas, en forma digital, entre dos o más puntos de un sistema decomunicación. Los sistemas de transmisión digital requieren de un elemento físico,entre el transmisor y el receptor, como un par de cables metálicos, un cable coaxial,o un cable de fibra óptica. En los sistemas de radio digital, el medio de transmisiónes el espacio libre o la atmósfera de la Tierra.

En un sistema de transmisión digital, la información de la fuente original puede seren forma digital o analógica. Si está en forma analógica, tiene que convertirse apulsos digitales, antes de la transmisión y convertirse de nuevo a la forma analógica,en el extremo de recepción. En un sistema de radio digital, la señal de entradamodulada y la sedal de salida de modulada, son pulsos digitales.

MODULACION ASK.

Es una modulación de amplitud donde la señal moduladora (datos) es digital. Losdos valores binarios (0 y 1) se representan con dos amplitudes diferentes y esusual que una de las dos amplitudes sea cero; es decir uno de los dígitos binariosse representa mediante la presencia de la portadora a amplitud constante, y el otrodígito se representa mediante la ausencia de la señal portadora, en este caso lafrecuencia y la fase se mantiene constante.

MODULACION FSK.

El FSK binario es una Forma de modulación angular de amplitud constante, similara la modulación en frecuencia convencional, excepto que la señal modulante es unflujo de pulsos binarios que varía, entre dos niveles de voltaje discreto, en lugar deuna forma de onda analógica que cambia de manera continua. La expresión generalpara una señal FSK binaria es

v(t) = Vc cos [ ( c + vm(t)/ 2 )t ] (1)

donde v(t) = forma de onda FSK binaria

Vc = amplitud pico de la portadora no modulada

c = frecuencia de la portadora en radianes

vm(t) = señal modulante digital binaria

= cambio en frecuencia desalida en radianes

De la ecuación 1 puede verse que con el FSK binario, la amplitud de la portadoraVc se mantiene constante con la modulación. Sin embargo, la frecuencia enradianes de la portadora de salida ( c) cambia por unacantidad igual a ± /2. Elcambio de frecuencia ( /2) esproporcional a la amplitud y polaridad de la señal de entrada binaria. Por ejemplo,

un uno binario podría ser +1 volt y un cero binario -1 volt, produciendo cambios defrecuencia de + /2 y -

/2, respectivamente.Además, la rapidez a la que cambia la frecuencia de la portadora es igual a larapidez de cambio de la señal de entrada binaria vm(t). Por tanto, la frecuencia dela portadora de salida se desvía entre ( c +

/2) y( c -

/2) a una velocidad igual a fm(la frecuencia de marca).

Transmisor de FSK

MODULACION PSK.

La modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase Shift Keying) es una formade modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre unnúmero de valores discretos. La diferencia con la modulación de fase convencional(PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la señalmoduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con unnúmero de estados limitado.

Debido a su mayor simplicidad frente a la modulación QAM, PSK es una modulaciónampliamente extendida. El estándar de red LAN inalámbrica, IEEE 802.11b-1999,usa una variedad de diferentes modulaciones PSK, dependiendo de la velocidad detransmisión. A 1Mbps usa DBPSK (BPSK diferencial), a 2Mbps emplea DQPSK ypara 5,5Mbps y 11Mbps, usa QPSK pero debe ser usada junto con modulación decódigo complementario. El estándar IEEE 802.11g-2003, para LANs inalámbricasde alta velocidad, tiene 8 tasas de velocidad de datos: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 y 54Mbps. Los modos de 6 y 9 Mbps usan modulación OFDM con subportadoras queson moduladas con BPSK y OFDM con QPSK para 12 y 18Mbps. Los cuatro modosmás rápidos usan la modulación OFDM con diversas formas de QAM. Por su

simplicidad, la modulación BPSK es utilizada para transmisores pasivos de bajocoste y es utilizada en estándares RFID como el ISO 14443, que se ha adoptado enpasaportes biométricos o tarjetas de crédito, además de otras muchas aplicaciones.La norma Bluetooth 2.0 usa la modulación π/4-DQPSK para su mínima velocidadde 2 Mbit/s y a la máxima, que es de 3 Mbps usa 8-DPSK cuando el enlace entredos dispositivos sea robusto. En el Bluetooth 1 se usa la modulación dedesplazamiento mínimo gaussiano, un esquema binario, así que cualquiera de lasopciones de modulación en la versión 2 dará lugar a una mayor velocidad de datos.Una tecnología similar, IEEE 802.15.4 (el estándar inalámbrico utilizado por ZigBee)también se basa en PSK. La norma IEEE 802.15.4 permite el uso de dos bandas defrecuencias: 868 a 915 MHz usando BPSK y a 2,4 GHz utilizando OQPSK. Unnotable ausente de estos esquemas diversos es la modulación 8-PSK. Esto esdebido a que su tasa de error es cercana a la de 16-QAM, pero su velocidad dedatos es de sólo tres cuartas partes de ésta última. Así 8-PSK se omite a menudode las normas y los esquemas tienden a "saltar" de QPSK a 16-QAM, aunque esposible usar la modulación 8-QAM, pero es difícil de implementar.

MODULACION DPSK.

La modulación por desplazamiento diferencial de fase (conocida como DPSK, porlas siglas en inglés de Differential Phase Shift Keying), es una forma de modulacióndigital, donde la información binaria de la entrada está compuesta en la diferenciaentre las fases de dos elementos sucesivos de señalización, y no en la faseabsoluta. 1 Se considera una forma no-coherente de PSK y por ello, en la recepciónse evita la necesidad de una señal coherente de referencia para la recuperación dela señal portadora. La implementación del receptor es económica, por lo que es deamplio uso en comunicaciones inalámbricas.2 En los sistemas DPSK, el flujo digitalde entrada es codificado de forma diferencial y luego es modulado mediante la PSKbinaria.

El flujo de datos de entrada llega a un circuito lógico que, en la figura, esrepresentado mediante una compuerta XNOR, donde se compara con el bit que hasalido de ella, antes de introducirse a un modulador balanceado donde se haintroducido una portadora representada por \scriptstyle A sen (2\pi f_c t) = A sen(\omega_c t). El primer bit del flujo de datos no hay con que compararlo y, entonceshace referencia a un bit inicial. La tabla de sincronización muestra la relación entrelos datos de entrada y salida comparados por el circuito lógico y la fase en la salidadel modulador balanceado. La señal de salida del circuito lógico v(t) tiene un valorde +V cuando la salida del circuito lógico es 1 y -V cuando es 0. Esta forma de ondarectangular modula la portadora de frecuencia \scriptstyle f_c.

MODULACION MPSK.

En este sistema la fase de la señal portadora puede tomar secuencialmente Nvalores posibles separados entre sí por un ángulo definido por

Este es un caso de transmisión multinivel, donde la portadora tomará los N valoresposibles de acuerdo a los niveles de amplitud de la señal moduladora.

Dado que la cadencia de una transmisión de datos binarios está dada por lacantidad de veces que una señal cambia de nivel, observaremos como podemosenviar dos unidades de información (dos bits), mediante un solo cambo de nivel.

Tengamos la siguiente secuencia de bits

Si a los bits de la cadena de información los tomamos de a dos, tendremos

10 | 11 | 01 | 00 | 10 | 01

O sea que al tomar los bits de a dos de una señal binaria unipolar, hay solo cuatrocombinaciones a la cuales se las denomina dibits.

00

01

10

11

11

Si a cada par de bits, le asignamos diferentes niveles o amplitudes de señal, seobtiene la siguiente tabla.

Dibit NivelAsignado

00 0

01 1

10 2

11 3

Los cuales se pueden representar de la siguiente manera

A los pulsos de las señales multinivel se los denomina dibits, puesto que en cadauno de ellos se envían dos bits. En forma similar se pueden obtener tribits,cuadribits, etc.

Este tipo de señales son las que se emplean en MPSK. Para el caso particular deN = 4, se tiene 4PSK o QPSK.

Como la señal portadora toma 4 valores posibles, se deberán producir 4desplazamientos de fase que nos proveerán 4 fases distintas, correspondiendocada uno de ellos a un dibit diferente. Para este caso, gráficamente tendremos lossiguientes desplazamientos de fase:

Si recordamos que la velocidad de transmisión Vt está dada por

Al aumentar N estamos incrementando la velocidad de transmisión para el mismoancho de banda, puesto que no hemos aumentado la velocidad de modulación.

Por otra parte el periodo de un dibit será el doble del periodo de un bit, o sea

Tdibit = 2 Tbit

De donde se deduce que el ancho de banda para cada caso será

En consecuencia para la misma velocidad de transmisión Vt cuando se transmitendibits, se requerirá la mitad del ancho de banda que para la transmisión de los bittsindividuales.

En el sistema 4PSK las señales son más sensibles a los efectos de interferencias yello provoca un aumento en la tasa d error. Si se desea transmitir 4PSK con lamisma tasa de error que en 2PSK, se debe aumentar en 3dB la relación señal ruido.

MODULACION QAM.

Modulación QAM La modulación de amplitud en cuadratura, amplitud modulada encuadratura o QAM (del inglés quadrature amplitude modulation) es una técnica quetransporta datos, mediante la modulación de la señal portadora, tanto en amplitudcomo en fase. Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada en90°. La señal modulada en QAM está compuesta por la suma lineal de dos señalespreviamente moduladas en Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida.

Se asocian a esta tecnología aplicaciones tales como:

Modems telefónicos para velocidades superiores a los 2400bps. Transmisión de señales de televisión, microondas, satélite (datos a alta

velocidad por canales con ancho de banda restringido). Modulación TCM (Trellis Coded Modulation), que consigue velocidades de

transmisión muy elevadas combinando la modulación con la codificación decanal.

Módems ADSL que trabajan en el bucle de abonado, a frecuencias situadasentre 24KHz y 1104KHz, pudiendo obtener velocidades de datos de hasta9Mbps, modulando en QAM diferentes portadoras.

EXPOSICIONES EN CLASE.

LOS RETOS DE LAS TEORIAS DE LA COMUNICACIÓN EN EL SIGLO XXI. (INDIVIDUAL)

TRANSMISION DE DATOS (EQUIPO).

CONCLUSION.

La comunicación digital es un fenómeno que ha calado en la vida cotidiana delhombre. Surge como efecto de las nuevas tecnologías que se introducen de maneravertiginosa en el campo de la comunicación social. Intenta fusionar el periodismocon las nuevas técnicas de la informática, las letras con bits; lo analógico seconvierte en digital.

No me queda más que agradecer la manera en que se impartió la materia ya quese pudo observar a lo largo del desarrollo los diferentes usos de las funcionesen la carrera de Ingeniería en Sistemas, al haber también estudiado la mayoría detemas nos queda un modelo que podemos aplicar frente a cierta problemática.Creemos que el resultado obtenido tras este portafolio fue positivo, ya que secumple la consigna en cuanto a la información teórica, y creemos que también estenos será útil en la práctica.

BIBLIOGRAFIA.

TIPO TITULO AUTOR EDITORIAL/REVISTA AÑO

Libro Comunicaciones YRedes DeComputadoras

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