1 fundamentos

Ingeniería en Telecomunicaciones, Conectividady Redes

Unidad I

1.- Fundamentos de comunicacionesinalámbricas.

1.- Fundamentos de comunicaciones inalámbricas.

1.1.- Describe los conceptos y principios que rigen las comunicacionesinalámbricas efectuando cálculos de parámetros de un enlace deradio que involucren un número limitado de variables.

1.2.- Describe las técnicas de la transmisión inalámbricas, identificandolos principios de funcionamiento y los fenómenos que la afectan paramantener la continuidad operativa de los sistemas.

1.3.- Determina las características de una red inalámbrica típica,considerando su arquitectura y componentes asociados.

1.4.- Describe los estándares WLAN utilizados en redes inalámbricas enel mercado nacional.

1.1. Describe los fundamentos de las comunicacionesinalámbricas y los parámetros más importantes que

caracterizan un enlace.

1.1.1. Describe las bandas del espectro radioeléctrico y sus característicasrespecto de la propagación, alcance y capacidad de transporte deinformación.

1.1.2. Describe el modelo sistémico de un sistema de comunicacionesinalámbricas y los parámetros qué caracterizan el enlace contribuyendo conla investigación de problemas y fallas relacionadas con la instalación de estetipo de sistemas.

1.1.3. Calcula parámetros en un enlace simple de radio punto a punto,cuantificando las pérdidas y los niveles de potencia recibida.

1.2. Describe las técnicas de la transmisión Inalámbricas,identificando los equipos que permiten su implementación.

1.2.1. Describe las técnicas de transmisión inalámbricas indicando suscaracterísticas, ventajas y limitaciones.

1.2.2.- Identifica los fenómenos que afectan la propagación de lasseñales en un sistema inalámbrico para mantener la continuidadoperativa de los sistemas.

1.3. Determina las características de una red inalámbricatípica, considerando su arquitectura y componentes.

1.3.1. Describe la arquitectura de las redes del tipo WLAN, WMAN yWRAN comparando aspectos de alcance y movilidad.

1.3.2. Identifica las técnicas de reutilización de frecuencias indicando laregión del espectro de frecuencias utilizados por las distintastecnologías.

1.4. Describe los estándares WLAN utilizados en redesinalámbricas en el mercado nacional.

1.4.1. Enumera los estándares en redes inalámbricas correspondientes alos servicios de voz, datos y video que se utilizan en el mercadonacional.

1.4.2. Describe los estándares WLAN para transmisión de datosincluyendo sus especificaciones de transmisión.

La creciente necesidad de acceso instantáneo a la información desde lugaresremotos, de forma móvil, ha propiciado el rápido desarrollo de nuevastecnologías de modo que se unifiquen el mundo de las comunicacionesmóviles y el de Internet. Tal parece que esta idea ha ido tomando formaaceleradamente y es por eso que ahora es posible encontrar múltiplestecnologías inalámbricas para dar conectividad a los usuarios sin necesidad delas conexiones físicas convencionales. Este curso presenta los fundamentosde las comunicaciones inalámbricas para los entornos WPAN, WLAN, WMAN yWWAN.

Introducción

1. Fundamentos de las Ondas Electromagnéticas

Campo Eléctrico

Es un campo físico que describe la interacción entre cuerpos y sistemas conpropiedades de naturaleza Eléctrica

Ley de Coulomb

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticosvariables. Como se demostró con las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores deJames Maxwell

Campo Magnético

Diremos que ocurre cuando en una región del espacio hay unagran cantidad de líneas de fuerza magnéticas

Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas esuna Corriente eléctrica de conducción, que da lugar a un campomagnético estático. Por otro lado una corriente endesplazamiento origina un campo magnético variante en el tiempo

Campo Electromagnético

Es un campo de relaciones tensionales en el cual ocurre unainteracción entre un campo eléctrico variable que produce un campomagnético variable que a su vez produce un campo eléctrico variable

En la naturaleza se presenta como señales de Radio, Luz , Rayos X,Rayos Gamma

Es la forma de propagación de la radiación electromagnética través delespacio. sus aspectos teóricos están relacionados con la solución enforma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia delas ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de unmedio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por elvacío.

Onda electromagnética

Propiedades de las ondas

1.- Amplitud (depende)2.-Ciclo (veces)3.- Periodo (s)4.- Frecuencia (1/s) o (Hz)5.- Frecuencia angular (rad/s)5.- Longitud de Onda (m)7.- Fase (°) o (rad)

= c/f C= Velocidad de la luz. 300.000 Km/s vacío. 200.000 Km/s conductor

= En telecomunicaciones la amplitud de las señales se miden en Watts o decibeles

dBm se define como el nivel de potencia en decibeles en relación a un nivel de referencia de 1 mW

2. Espectro electromagnético

Espectro Electromagnético

Clasificación de redes servicios y tecnologías inalámbricas

3. Modelo de un sistema de comunicaciones Inalámbrico

Generación artificial de ondas electromagnéticas

Generador de Ondas de Radio

Modelo básico de un sistema de comunicaciones

Ganas de comunicarse

Modelo básico de un sistema de comunicaciones

Modelo de Radio Comunicación

Banda base Banda base

A B

Modelo de Radio Comunicación, Componentes

Banda base: Es la señal de la información del usuario en la frecuencia natural del sistema usada por el mismo. Porejemplo: Audio, Video, Telefonía, Datos (V24, V35, G703, E1 (PCM), ETH)

Interfaz Entrada/Salida: Adapta los niveles de la BB para ser procesada por las etapas siguientes del sistema

Codificador/decodificador: El Codificador. En los sistemas digitales, realiza la conversión A/D, ecualización y conversiónnumérica a través de algún polinomio conocido por las partes transmisora y receptora, también incluye la detección ycorrección de errores a nivel de data. El Decodificador realiza el proceso inverso.

Modulador: Aplica una frecuencia transmisora a la señal de BB codificada , aplicando una traslación de la BB hacia laalta frecuencia. El resultado de la modulación es una mezcla de frecuencias que incluye la BB, la Portadora, y la portadoramodulada por la BB (Matemáticamente se modela como una Transformada Rápida de Fourier Inversa IFFT).

Salida de RF o Amplificador de Potencia: Aplica potencia a la señal modulada (Watts o dB) de manera que pueda seirradiada a gran distancia por el medio de propagación aéreo. Alimenta al sistema radiante o antenas.

Modelo de Radio Comunicación, Componentes

Antena: Es el sistema radiante, realiza la conversión eléctrica / Electromagnetica su principal parámetro es la ganancia yse mide en dBi. A través de ella se radía la señal hacia el espacio

Entrada de RF o Amplificador de Recepción: Recibe la señal de la antena y la amplifica. Esto es necesario ya que laseñal llega atenuada por el medio de propagación y afectada por fenómenos tales como ruido, distorsión e interferencia.El parámetro más importante es la Sensibilidad (mW, dBm) Es la señal mínima que es capaz de recibir el receptor deforma inteligible. Es decir. Que es la capacidad del receptor de captar la señal más débil y procesarla eficazmente.

Demodulador: Sintetiza la frecuencia transmitida por la etapa emisora para obtener a a la señal de BB codificada ,aplicando una traslación de la BB desde la alta frecuencia (Matemáticamente se modela como una Transformada Rápidade Fourier FFT).

Canal de Radio: Corresponde a la parte del espacio libre del enlace de radio comunicación. Su parámetro másimportante es la pérdida del espacio libre (dBm) . El tipo de propagación depende de la banda de frecuencias utilizadas.Otro parámetro es el Ancho de Banda utilizado

Perturbaciones del medio de propagación: Se encuentran naturalmente en el medio físico, dependen de lascondiciones atmosféricas, otros están en todas partes como el ruido de fondo, o debido a las alinealidades de loscomponentes utilizados.

Tipos de Modulación

Analógica:

Modulación en Amplitud: (AM)

Modulación en Frecuencia: (FM)


Digital

ASK:

FSK:

PSK:


Digital

QPSK:

QAM:

Modelos de propagación

Enlaces Inalámbricos

• Radio Transmisión Analógica (TF)• Mono canales (TF)• Multicanales MUX Analógicos• Radio Transmisión Digital (TF- DT)• Mono canales (DT: V35 )• Multicanales MUX Digitales PCM• Multicanales Digitales PDH-SDH• Enlaces NxE1, ETH.

Capacidad de Transmisión de datos en radio

• RS 232 (600 -9600 bps)• V35 (64 Kbps – 256 Kbps)• G703 (2 Mbps – Nx2 Mbps)• PDH (2-8-16-34-140 Mbps)• SDH (STM1 155 Mbps)• IEEE 802.11• IEEE 802.14• IEEE 802.16

4. Fenómenos de propagación en radio enlaces

Fenómenos de Propagación

Atenuación

Fenómenos que afectan la Propagación

Atenuación

Reflección

Refracción

Dispersión

Absorción

Difracción

Fenómenos que afectan la Propagación

Bajas

Altas y Medias

Altas y Muy Altas

5. Parámetros de una comunicación inalámbrica.

Parámetros de una comunicación inalámbrica.

Potencia de transmisión: Nivel de potencia del transmisor en Watts o Decibeles.

Pérdida de transmisión: Pérdidas de señal en los cables y conectores.

Pérdida de espacio libre: Pérdidas de señal debido a la propagación por elmedio físico o atmosfera.

Ganancia de Antena: Aumento de nivel de señal debido al efecto de lasantenas.

Nivel de señal Recibida: Nivel se señal que llega al receptor.

Sensibilidad: Nivel mínimo se señal que puede procesar el receptor,eficazmente.

Relación Señal/Ruido: Diferencia entre el Nivel de Señal Recibida y laSensibilidad del receptor. Debe ser lo más alta posible.

Parámetros de una comunicación inalámbrica.

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