Diapositiva 1

Introduccin a las Telecomunicaciones

Contenido

Telecomunicaciones

Concepto

Componentes de un sistema

Tcnicas involucradas

Clasificacin de los sistemas

Tecnologas de la Informacin y Comunicaciones TIC

Concepto

Componentes

Convergencia

Datos y seales

Tipos y naturaleza

Digitalizacin

Clculo de Anchos de Banda

Concepto de Telecomunicaciones

Del griego: tele significa distancia

Comunicacin: proceso de compartir informacin.

Por lo tanto las Telecomunicaciones involucran todas las tcnicas y mtodos para transmitir y recibir informacin de un punto distante a otro.

Otro termino usado para las Telecom. es comunicaciones elctricas.

Concepto de Telecomunicaciones

El trmino Telecomunicacin cubre todas las formas de comunicacin a distancia, incluyendo:

Telegrafa

Radio

Televisin

Telefona

Transmisin de datos

Interconexin de computadoras

Sistema de Telecomunicaciones

Los elementos bsicos son:

Transmisor: encargado de convertir la informacin en una seal adecuada para la transmisin.

Medios de transmisin: a travs de los cuales se transmiten las seales.

Receptor: encargado de convertir las seales devuelta en informacin til.

Otros conceptos claves

Canal: Divisin dentro de un medio de transmisin para comunicar un punto con otro.

Transceptor: transmisor y receptor en un nico dispositivo. Para comunicaciones bidireccionales.

Red: conjunto de transmisores, receptores y transceptores que se comunican unos con otros.

Para la interconexin se utilizan dispositivos especiales denominados conmutadores, enrutadores, multiplexores y pasarelas.

Caractersticas del canal

Ruido: trmico, impulsivo, intermodulacin

Tasa de error: BER

Interferencia: diafona, ISI.

Atenuacin

Retardo (latencia)

Variacin de retardo (jitter)

Distorsin de amplitud y de retardo

Ancho de Banda limitado

Tcnicas involucradas

Digitalizacin: muestreo, cuantificacin y codificacin.

Correccin de errores: Paridad, Hamming, CRC, RS, Viterbi, Interleaver, Scrambling.

Algoritmos de compresin: Huffman, G.723, G.729, MPEG

Algoritmos de encriptacin: DES, AES, RSA, WEP, WPA.

Entramado: trama, multitrama.

Modulacin: AM, FM, ASK, FSK, PSK, QPSK, QAM.

Multiplexacin: FDM, WDM, OFDM, TDM, STDM.

Acceso mltiple: FDMA, TDMA, CDMA, WDMA, ALOHA, CSMA, PAMA, DAMA.

Duplexacin: FDD, TDD.

Amplificacin y regeneracin

Propagacin de las ondas electromagnticas.

Diagrama en bloques

Mensaje

Codificacin de la fuente

Codificacin del canal

Modulador

Demodulador

Decodificacin del canal

Decodificacin de la fuente

Canal

Mensajeestimado

Transmisor

Receptor

Ruido

Clasificacin de los sistemas

Por la tecnologa:

Cable, fibra ptica, radiocomunicaciones.

Analgicos, digitales.

Por los contenidos

Voz, datos, imagen.

Por la interactividad

Unidireccionales (simplex), bidireccionales (half y full-duplex)

Punto a punto, punto a multipunto, difusin.

Por su complejidad

Bsico (transmisor receptor), complejo (transmisor nodos intermedios receptor).

Ejemplos

Sistema CATV

Ejemplos

Red Telefnica Pblica Conmutada (PSTN)

Ejemplos

Ejemplos

Ethernet original

Ejemplos

Ethernet punto a punto y conmutada

Sistemas de radiocomunicacin

Sistemas de difusin

Radio FM, Radio AM, Televisin (analgica, digital, satelital)

Sistemas celulares

AMPS, TACS, GSM, CDMA, PCS, UMTS.

Radioenlaces

Acceso fijo inalmbrico

MMDS, WLL, LMDS, IEEE 802.16

Satlites

GEO, MEO, LEO, VSAT, GPS.

Redes

IEEE 802.11, Bluetooth, HomeRF, HyperLAN

Ejemplos

Sistemas celulares

Ejemplos

Sistemas satelitales

Ejemplos

Redes inalmbricas

Evolucin

Es difcil seguir la evolucin diaria de los cambios en Telecomunicaciones.

Mas complejo es definir con exactitud lo que pasar en 5 o 10 aos.

Siempre los hechos resultantes superan las predicciones mas conservadoras.

Frases clebres

Este telfono tiene muchos inconvenientes para que pueda ser considerado seriamente como un medio de comunicacin. El dispositivo, de por s, no tiene valor para nosotros.

Memorando interno de la compaa Elctrica Western Union en 1876.

A quin diablos le interesa escuchar la voz de los actores.

H.M. Warner. Warner Brothers 1927

Frases clebres

No tiene valor comercial imaginable. Quin piensa pagar por un mensaje enviado a nadie en particular.

Socios de David Sarnoff en respuesta a su propuesta de inventar la radio 1920

Mientras que la TV es tcnica y tericamente factible, desde el punto de vista comercial y financiero es un desastre.

Dr. Lee de Forest, inventor del tubo de vaco y padre de la TV

Frases clebres

Pienso que en el mundo puede que haya mercado para cinco computadores.

Thomas J. Watson. Presidente de IBM 1943

No hay una razn para que alguien quiera un computador en su casa.

Ken Olsen. Presidente y fundador de DEC (Digital Equipment Corporation) . 1977

640 Kilobytes de memoria RAM deben ser suficientes para cualquiera.

Bill Gates. Microsoft 1981.

Frases clebres

Fuimos a Atari y dijimos:- Hemos logrado esta cosa interesante; quieren ustedes financiar la produccin.Y ellos dijeron:- NoAs que fuimos a Hewlett Packard y all nos dijeron:- No los necesitamos. Ni siquiera han terminado la Universidad.

Steve Jobs, cofundador de Apple Computer Inc. describiendo sus intentos por conseguir compaas interesadas en la produccin de los computadores personales que l y Steve Wozniak haban desarrollado.

Conceptos

Hay un lenguaje bsico de las comunicaciones que se debe asimilar como un concepto:

Megahertz

Megabits por segundo

Modulacin

Banda Ancha

Analgico - Digital

Protocolo IP

Modulacin QPSK, QAM

El hombre ya lo ha hecho con otros conceptos: caballo de fuerza, watios, voltaje, corriente...

Concepto de TIC

Convergencia tecnolgica de la electrnica, el software y las infraestructuras de telecomunicaciones.

Conjunto de tecnologas que permiten la adquisicin, produccin, almacenamiento, tratamiento, comunicacin, registro y presentacin de informaciones, en forma de voz, imgenes y datos contenidos en seales de naturaleza acstica, ptica o electromagntica.

El Proceso de la Informacin

Orgenes

Las TIC tienen sus orgenes en las llamadas Tecnologas de la Informacin (Information Technologies o IT), concepto aparecido en los aos 70, el cual se refiere a las tecnologas para el procesamiento de la informacin: la electrnica y el software.

Se trabajaba en entornos locales. La comunicacin era una funcin poco valorada.

Orgenes

Las nuevas formas de trabajo y la globalizacin de la economa imponen la necesidad del acceso instantneo a la informacin y por tanto, de interconectar las distintas redes.

Nace as el concepto de TIC, cuyo objetivo principal es el uso y el acceso a la informacin.

Componentes base de las TIC

La convergencia de la Electrnica, la Informtica y las Telecomunicaciones en las TIC se derivan de tres hechos fundamentales:

Los tres campos de actividad se caracterizan por utilizar un soporte fsico comn, como es la microelectrnica.

Por la gran componente de software incorporado a sus productos.

Por el uso intensivo de infraestructuras de comunicaciones que permiten la distribucin (deslocalizacin) de los distintos elementos de proceso de la informacin en mbitos geogrficos distintos.

Componentes base de las TIC

Microelectrnica

Software

Infraestructuras de Telecomunicacin

Estos tres elementos soporte de las TIC se combinan para proporcionar al usuario servicios a travs de las aplicaciones.

La capa de aplicaciones es una integracin adecuada de tecnologas dispuestas de forma que el acceso y uso de los servicios sea intuitivo y sencillo para el usuario.

Componentes base de las TIC

Microelectrnica

Frecuentemente denominada hardware, resuelve los problemas relacionados con la interaccin con el entorno como la adquisicin y la presentacin de la informacin.

Su mayor potencialidad est en la funcin de tratamiento de la informacin. La unidad fundamental de tratamiento de la informacin es el microprocesador, que es el rgano que interpreta las rdenes del software, las procesa y genera una respuesta.

Microelectrnica

Los avances en microelectrnica han permitido la integracin a gran escala de circuitos en un solo chip.

El chip es la unidad mnima fsicamente inseparable de procesamiento de informacin, estando internamente constituido por millones de componentes elementales como transistores, resistencias, condensadores, etc., cuya asociacin y configuracin mediante conexiones en un modo apropiado proporciona la funcionalidad especfica del circuito.

Microelectrnica

Los criterios que influyen en el avance de la microelectrnica son:

La escala de integracin, relacionada con el espesor y la longitud del chip.

La velocidad de conmutacin que permite realizar operaciones complejas en tiempos reducidos.

El consumo energtico para conseguir terminales porttiles de poco peso (menor capacidad requerida de las bateras) y fiabilidad.

El coste que haga viable la produccin elevada.

Microelectrnica

Al hardware lo podemos clasificar en cuatro segmentos del mercado, bien diferenciados:

Hardware Informtico

Hardware de Comunicaciones

Hardware de la Electrnica de Consumo

Hardware de Electrnica Profesional

Software

Conjunto de instrucciones escritas en lenguajes de programacin y traducidas posteriormente a dgitos binarios para que sean entendidas por el hardware.

Est presente en todos las funcionalidades del proceso de la informacin, pero especialmente en el tratamiento de la informacin.

Software

Los distintos componentes bases del software son:

Sistemas Operativos

Middleware

Cliente/Servidor

Bases de Datos

Programas de Aplicacin

Lenguajes de Programacin y Herramientas para la Ingeniera Software

Infraestructuras de Telecomunicaciones

Transportan la informacin desde un punto a otro, mediante un conjunto de equipos y medios de acceso, transmisin y conmutacin.

Proporcionan la capacidad necesaria para mantener una comunicacin, ya sea sta en forma de voz, datos o imgenes.

Infraestructuras de Telecomunicaciones

Conceptos fundamentales en telecomunicaciones son:

El acceso a las redes mediante la red de acceso.

La sealizacin entre el terminal y la red para conocer su estado, tarifar y encaminar la llamada.

Seleccionar entre los mltiples caminos aqul que comunica al emisor con el receptor mediante la conmutacin.

Transportar eficientemente la informacin mediante la transmisin.

Infraestructuras de Telecomunicaciones

El sector multimedia

Existe una convergencia entre los sectores de las telecomunicaciones, la informtica y el audiovisual.

Esta convergencia permite definir un nuevo sector que agrupa todas estas lneas de actividad orientadas en su conjunto al manejo de informacin en cualquiera de sus formas: el sector multimedia.

Este nuevo sector se caracteriza por la posibilidad de acceder y usar informacin digitalizada de todo tipo (voz, datos e imgenes) en cualquier momento y en cualquier lugar.

El sector multimedia

Existen tres factores motores que impulsan el desarrollo de los servicios multimedia:

La digitalizacin

La convergencia de tecnologas y mercados

El desarrollo de la plataforma de usuario

El sector multimedia

Los agentes del sector multimedia estn formados por empresas de los tres sectores y por otras pertenecientes al sector multimedia, surgidas como nuevas empresas o como alianzas o fusiones. La estructura del mercado es la siguiente:

Informtica: proveedores de software y hardware informtico.

Telecomunicaciones: proveedores de redes y servicios de comunicaciones.

Audiovisual: difusores de televisin, radiodifusores y proveedores de contenidos.

Multimedia: plataforma de usuario y proveedores de servicios avanzados multimedia, como televisin interactiva, vdeo bajo demanda, tele educacin, etc. Los cuales requieren la integracin de las distintas tecnologas.

El sector multimedia

Datos y seales

Dato: entidad que transporta un significado o informacin.

Analgico: video, audio.

Digital: texto, nmeros.

Seal: representacin elctrica o electromagntica del dato.

Seales analgicas

Una onda electromagntica de variacin continua que puede propagarse en diferentes medios de transmisin, dependiendo de la frecuencia:

Cables de cobre (par trenzado y coaxil)

Cables de fibra ptica

Espacio libre

Las seales analgicas pueden transportar datos analgicos y digitales

Seales analgicas

Seales Digitales

Secuencia de pulsos de tensin que pueden ser transmitidos sobre un cable de cobre.

Generalmente ms barato que la sealizacin analgica.

Menos susceptible al ruido.

Sufre ms atenuacin

Las seales digitales pueden transportar datos analgicos y datos digitales

Seales Digitales

Razones de eleccin

Dato digital, seal digital

El equipamiento para codificar es menos costoso que el equipamiento para digital a analgico.

Dato analgico, seal digital

La conversin permite usar equipamiento de transmisin y conmutacin digital modernos.

Dato digital, seal analgica

Algunos medios de transmisin solo propagarn seales analgicas. Ejemplo: fibra ptica y espacio libre.

Dato analgico, seal analgica

Dato analgico fcilmente convertido a seal analgica.

Tcnicas asociadas

Datos digitales, seales digitales

Codificacin de lnea: NRZ, HDB3, AMI, Manchester.

Datos analgicos, seales digitales

Digitalizacin: PCM, Modulacin Delta

Datos digitales, seales analgicas

Modulacin digital: ASK, FSK, PSK, QAM

Datos analgicos, seales analgica

Modulacin analgica: AM, FM, PM.

Cdigos de lnea

Caractersticas de un cdigo de lnea:

Ancho de banda: depende de la cantidad de transiciones por cada bit.

Sincronizacin: el receptor se sincroniza con la propia seal (auto-sincronizados) mediante los flancos de una transicin.

ISI: depende del ancho de los pulsos.

Componente de continua: depende de la alternancia entre seales positivas y negativas.

Deteccin de errores: mediante la ausencia de una transicin esperada.

Cdigos de lnea

Digitalizacin

Conversin de datos analgicos en datos digitales.

Los datos digitales se pueden transmitir utilizando un cdigo de lnea.

Los datos digitales se pueden convertir en seal analgica: ASK, FSK, PSK.

La conversin analgica a digital y viceversa se realiza usando un codec: PCM, DM.

Digitalizacin

Procesos involucrados en la conversin AD:

Muestreo y retencin.Frecuencia de muestreo

CuantificacinUniforme o lineal

No uniforme o no lineal

CodificacinResolucin: nmero de bits

Compresin (opcional)Sin prdida

Con prdida

Digitalizacin

Muestreo - PCM

Si una seal se muestrea a intervalos regulares a un ritmo mayor que el doble de la componente de frecuencia ms alta, las muestras contienen toda la informacin de la seal original: TEOREMA DEL MUESTREO.

Los datos de voz estn limitados a 4000 Hz.

Se necesitan 8000 muestras por segundo.

A cada muestra se le asigna un cdigo binario.

Cuantificacin - PCM

Error de cuantificacin o ruido

Las aproximaciones suponen que es imposible recuperar exactamente la seal original

Muestras de 8 bits proporcionan 256 niveles. Calidad comparable a la transmisin analgica.

8000 muestras por segundo de 8 bits cada una suponen 64 kbps.

La relacin S/N se mejora en aproximadamente 6 dB cada vez que se aumenta un bit:

Ancho de Banda de Nyquist

Para seales binarias (dos niveles de tensin)

C = 2B

Con seales multinivel

C = 2B log2 MM = nmero de seales discretas o niveles de tensin.

Frmula de la Capacidad de Shannon

Ecuacin:

Representa el mximo terico que se puede alcanzar.

En la prctica se alcanzan tasas mucho ms bajas:

La frmula asume ruido blanco (ruido trmico)

El ruido impulsivo no es tenido en cuenta.

La distorsin por atenuacin y retardo tampoco son tenidas en cuenta.

Ejemplo 1

Un canal con un espectro comprendido entre 3 MHz y 4 MHz ; SNRdB = 24 dB

Usando la frmula de Shannon:

Ejemplo 1

Cuntos niveles de sealizacin se necesitan?

Ejemplo 2

Un canal telefnico est limitado artificialmente a 3100Hz (3400Hz 300Hz).

Si tuviera una seal de slo dos niveles se podra transmitir a:

C = 2 x 3100 = 6200kbps

Ejemplo 2

Si tomamos SNRdB = 30 dB para un canal telefnico promedio, Shannon dice que el mximo posible es:

No importa con cuantos niveles codifiquemos la seal nunca podremos superar este mximo.

Entonces como hacen los modems para transmitir hasta 56kbps?

La solucin es aumentar SNR.

Ejemplo 2

Uso de transmisin analgica y digital para una llamada de computadora a computadora. Los mdems y los codecs realizan la conversin.