tema 1: introducción a los sistemas de telecomunicación

Tema 1: Introducción a los Sistemas de Telecomunicación

Sistemas de Comunicación

Tema 1:

Introducción a los Sistemas de Telecomunicación.


Índice

1. Breve historia de la Telecomunicación2. Definiciones generales.3. Señales de Telecomunicación.4. Canal de Telecomunicación5. Redes de Telecomunicación.6. Servicios de Telecomunicaciones.7. Organismos de estandarización, normalización y regulación

de las telecomunicaciones.


Historia de las Telecomunicaciones I

• Hitos principales en la historia de las telecomunicaciones• 1820, Oersted, descubre la relación entre magnetismo

y electricidad. Trabajo continuado por Faraday, Ampère.

• 1832, Barón Schilling, aplicación del experimento de Oersted al ferrocarril.

• 1834, Gauss y Weber experimentan un sistema telegráfico sobre Göttingen.

• 1837, Telégrafo de Morse, teoría de la información y codificación. Alfabeto Morse.

• 1842, Bain, primer FAX.• 1844, enlace telegráfico entre Washington y

Baltimore, 40 millas.• 1858, primer cable submarino transatlántico

intercontinental, dura un mes.• 1866, se tiende otro cable submarino.


Historia de las Telecomunicaciones II

• 1870, enlace telegráfico Londres, Calcuta (1100Km).• 1876, teléfono analógico de Bell.• 1891, A. Strowger inventa un sistema de conmutación

automática.• 1897, Marconi funda la “Wireless Telegraph and Signal

Company”.• 1899, Marconi consigue la transmisión por radio a través del

canal de la Mancha, y en 1901 atraviesa el atlántico.• 1902, Freseden consigue la modulación analógica de la voz.• 1912, Sistema de telefonía de costa a costa en EEUU.• 1917, primer sistema de multiplexación telefónica.• 1920, radiotelefonía.• 1935, se inicia la televisión.• 1938 A. Reeves inventa el sistema PCM.• 1940, aparición del cable coaxial.• 1948, aparición del transistor.• 1950, proliferación de enlaces de microondas.• 1958, primer cable submarino transatlántico de telefonía,

(éste dura más de un mes).


Historia de las Telecomunicaciones III

• 1962, el satélite TelsTar I de baja altura permite la transmisión transantlántica de TV.

• 1965, satélite “Early Bird”- Intelsat I, el primero en órbita geoestacionaria.

• 1962 – 1967 creación de las bases del sistema Internet.

• 1980, transmisión por fibra óptica, ATM, Frame Relay.

• 1990’s, GSM, SMS, despegue de Internet.

• 2000’s, GPRS, ADSL, Cable Modem, UMTS, Wifi, WiMax, DVB…


Generalidades I

• Información: – Conjunto de señales producidas a través de fenómenos físicos registrados,

clasificados, organizados y relacionados, con un significado preciso para un destinatario específico.

• Comunicación:– Intercambio de información entre individuos mediante un sistema común de

símbolos.

• Telecomunicación:– Toda emisión, transmisión y recepción de signos, señales, escritos, imágenes,

sonidos o informaciones de cualquier naturaleza a través de hilos metálicos, radioelectricidad, medios ópticos u otros sistemas electromagnéticos (UIT-1973).

• Sistemas de telecomunicación:– Conjunto de elementos y medios que permiten el intercambio de información

entre una fuente y uno o varios destinatarios finales.


Generalidades II

• Sistemas de Telecomunicación:

• Con respectos a los elementos debemos distinguir:– Fuente: entidad emisora de la información, transforma la magnitud física en

señales adecuadas para su transmisión.

– Transmisor: elemento encargado de transformar la señal para adaptarla a las condiciones del canal.

– Medio de transporte: canal físico por donde se propaga la señal que contiene el mensaje.


Generalidades III

– Receptor: sistema encargado de realizar las transformaciones inversas respecto a las del elemento transmisor a fin de entregar una señal idéntica a la introducida en el proceso emisor.

– Destino: transforma la señal recibida en magnitudes física inteligibles.

• Definiciones ambiguas: si instalamos un módem de cable o un routerADSL entre el PC y la red de datos, ¿dónde situamos la fuente y dónde el transmisor?


Generalidades IV

• Ruido y señales no deseables:• El ruido, en todas su variedades, es un factor de degradación en la

comunicación. Existen diferentes clases de ruido:– Ruido Térmico: omnipresente en todos los sistemas electrónicos debido a la

temperatura.– Ruido Cósmico: generado por la radiación de cuerpos del universo, el Sol,

estrellas,…– Ruido atmosférico: generado principalmente por rayos.– Ruido de origen humano: producido por motores eléctricos, sistemas halógenos

etc.

• Distorsión: alteración no deseada de la forma de la señal. En general, se produce por las no-linealidades de los sistemas electrónicos. También puede ser producida por efectos no lineales en el canal.

• Interferencia: señal indeseada producida por otras fuentes de comunicación en el mismo ámbito de frecuencia-tiempo en que se sitúa la señal deseada.


Generalidades V

• Señales de información: codificaciones eléctricas u ópticas de la información a transmitir. La señal está compuesta por los elementos de la información.

• Las agrupaciones de elementos de la información conforman símbolos.

• El conjunto de todos los posibles símbolos que se transmiten se denomina alfabeto.

101000101011010100111

101-000-101-011-010-100-111

5-0-5-3-2-4-7

Señal con símbolos binarios,

alfabeto binario.

Señal con símbolos octales,

alfabeto octal.

Señal eléctrica en voltaje

portadora de información.


Señales de Telecomunicación I

• Las señales se pueden presentar en dos dominios:– Dominio del tiempo. Se estudia la evolución de la señal de telecomunicaciones

conforme a la variable tiempo (t).

– Dominio de la frecuencia. Se estudia la distribución de la energía de la señal de acuerdo con las distintas frecuencias que la conforman (variable f).

Señal de Voz en el dominio del tiempo


Señales de Telecomunicación II

• Representación en el dominio temporal de la palabra “sal” a partir de sus fonemas (Fuente: Procesado y Compresión de Señales de Audio, Universidad de Granada).


Señales de Telecomunicación III

• Representación en frecuencia de las distintas vocales (Fuente: Procesado y Compresión de Señales de Audio, Universidad de Granada).


Señales de Telecomunicación IV

• Ejemplos de representación en el dominio de la frecuencia de diversas señales.


Señales de Telecomunicación V

• Las señales generadas por una fuente de información y convertidas en señales eléctricas son señales de paso bajo o también en banda base.

• En el dominio de la frecuencia presentan un espectro como el de la figura.

• Transmisión en banda base: si un conjunto de señales se transmiten en banda base a la vez en el mismo sistema, se producirían interferencias entre ellas. Para evitarlo, se precisarían tantos “cauces” (canales) como señales.

Caracterización del espectro de la señal de voz.


Señales de Telecomunicación VI

Espectro de la señal 1 Espectro de la señal 2 Espectro de la señal 3

Espectros solapados de las tresseñales ocupando la misma banda

Interferencia si se transmiten por el mismo canal


Señales de Telecomunicación VII

• Si deseamos transmitir diversas señales analógicas sobre el mismo soporte físico debemos recurrir a las técnicas de modulación.

• Podemos definir en general la modulación como el mecanismo de traslación de una señal en banda base a otra zona del espectro.

• Ejemplo de modulación (de amplitud): consiste en multiplicar en el dominio del tiempo la señal de información por una señal moduladora (proceso de conversión de frecuencia).

• Si tenemos una señal de información compuesta únicamente de un tono de frecuencia fm modulado por un tono de frecuencia fc, entonces:


Señales de Comunicación VIII

• La modulación es una solución a la transmisión de señales. Convertimos las señales banda base a señales de paso banda.

Espectro de la señal 1 Espectro de la señal 2 Espectro de la señal 3

Frecuencia

fmfmfm

f1 f1+fm f2 f2+fm f3 f3+fm


Señales de Comunicación IX

• Ejemplo de utilización de la modulación en un sistema real, ADSL:


Señales de Telecomunicación X

• La modulación como proceso no se utiliza únicamente para trasladar señales en banda base a paso banda, sino que también puede servir para trasladar señales moduladas a porciones diferentes del espectro. Este proceso se denomina conversión.

• La modulación puede ser un proceso más complejo que realiza la adecuación de la señal al canal o al tipo de sistema en uso. Ejemplo: modulaciones de frecuencia (FM, PM), modulaciones digitales (PCM)…

• El ancho de banda de una señal es la porción del espectro en la que está contenida su energía. En algunos casos no es necesario transmitir todo el espectro (caso de la señal de voz).

• El concepto de ancho de banda no es aplicable únicamente a las señales, sino también a la respuesta de los sistemas electrónicos, como filtros y amplificadores. En estos elementos se suele considerar como ancho de banda la caída a 3 dB de la señal.


Señales de Comunicación XI

• Transmisión sin distorsión: quiere decir que la señal de salida es una réplica de la señal de entrada, es decir, debe tener la misma forma aunque puede estar amplificada o atenuada en amplitud y retrasada en el tiempo (respuesta en fase lineal).

• La configuración espectral de la señal no debe cambiar.

( ) ( )

( ) ( )

( ) ωτ

ωτ

ω

ωω

τ

j

j

eKH

eXKY

txKty

−

−

⋅=

⋅⋅=

−⋅=

• La respuesta de amplitud |H(w)| ha de ser constante (K) mientras que la respuesta en fase debe ser lineal (retardo fijo) y negativa (causalidad).

( )( ) πτωω ±⋅−=Harg


Señales de Comunicación XII

• Ejemplo de distorsión lineal en amplitud y/o fase (la respuesta H(w)

sigue representado un sistema LTI, pero su módulo no es constante y/o su fase no es lineal):

Señales por separado

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0.01 0.03 0.05 0.07 0.09

X1

X2


Señales de Comunicación XIII

• La figura muestra la distorsión lineal en amplitud cuando a la señal de frecuencia doble se le aplica una disminución de 0.5 en su amplitud. (x(t)

azul, y(t) rojo).

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.05 0.1 0.15

X

Y


Señales de Comunicación XIV

• Distorsión de fase constante φ0=π/2: ( )( ) 0 )(arg

0 )(arg

0 <−=

>=

ωϕω

ωϕω

H

H o


Señales de Comunicación XV

• Las condiciones anteriores se deben cumplir en la banda de paso, aunque no es obligatorio que se cumpla fuera de ella.

• En el caso de que un sistema (ya sea el sistema de telecomunicación completo o una parte de él) no cumpla las condiciones anteriores es preciso realizar cierta compensación: si es previa, se trata de predistorsionar la señal; si es a posteriori, se trata de ecualizar o igualar la señal.

• El proceso de ecualización (o igualación) puede realizarse en amplitud, fase o en ambos (sólo en el caso de la distorsión lineal).

• Importante: Aunque con esta técnica eliminemos las distorsiones, en general no puede eliminarse el ruido.

0 2 4 6 8

-24

-18

-12

-6

0

Respuesta de un filtro paso banda de tipo Chebichev


Señales de Comunicación XVI

• DISTORSIÓN NO LINEAL.

• Si la señal contiene una componente de frecuencia f1 y la respuesta del sistema es no lineal, , surgirán una serie de armónicos a frecuencias múltiplo de f1, nf1 (orden n).

• Si la señal contiene varias componentes de frecuencia, a la salida, aparte de los armónicos de cada una de ellas, se obtendrán componentes en frecuencias mezcla de las originales: productos de intermodulación.

• Para dos frecuencias f1 > f2, aparecerán en (orden n+k).

L++++= 33

2210 xaxaxaay

021 >±± kfnf


Señales de Comunicación XVII

• Ejemplo de cálculo de productos de intermodulación para f1=7500 MHz, y f2=7530 MHz.

• Pueden aparecer productos de potencia significativa dentro de la banda de interés, muy próximos a las frecuencias de señal (espurios de tercer orden).


Señales de Comunicación XVIII

• Consideremos dos señales tales que f1 < f2.• Al considerar los productos de intermodulación podemos tener tres casos:

– Amplitud señal f1 = Amplitud señal f2.– Amplitud señal f1 < Amplitud señal f2.– Amplitud señal f1 > Amplitud señal f2.

• Amplitud f1 = Amplitud f2.


Señales de Comunicación XIX

• Amplitud f1 > Amplitud f2.


Señales de Comunicación XX

• Amplitud f1 < Amplitud f2.


Señales de Comunicación XXI

• Medidas de la distorsión en un cuadripolo.– Relación de compresión (potencia):

lfundamenta Componente

ideal lineal Respuesta=CR

– Importante: punto compresión a 1 dB.

( )CRCRdB

log10 ⋅=

– Aproximadamente lineal CR< 1 dB. Totalmente lineal CR < 0.1 dB.


Señales de Comunicación XXII

• Puntos de intercepción.

• AIIP3i: amplitud de entrada de la componente fundamental.


Señales de Comunicación XXIII

• Potencia del armónico principal (caso lineal ideal):

GPP in +=01

– P01, potencia de salida del armónico principal.

– G, ganancia.

– Pin, potencia de entrada.

• P0m, potencia salida armónico m:

minm KPmP +⋅=0

• IIPmi, punto de intercepción de entrada del armónico m: potencia Pin a la que la potencia de salida del armónico m es igual a la del caso lineal ideal.

• IIPmo, punto de intercepción de salida del armónico m. Potencia Pout de salida del armónico m para el punto de intercepción de entrada IIPmo.

GIIPIIPKIIPmGIIP mimommimi +=+⋅=+


Señales de Comunicación XXIV

• Rango dinámico libre de espurios. Rango dinámico: relación de potencias máxima y mínima a la entrada para las cuales la calidad a la salida es aceptable.


Señales de Comunicación XXV

• Señal mínima discernible (dBm):

– F (dB): figura de ruido del cuadripolo.

– B (Hz): ancho de banda.

BFPSMD mdsi log10174, ⋅++−==

• Rango dinámico libre de espurios: máximo cociente entre la potencia de la fundamental y la potencia del espurio más alto distinguible del ruido.

– PSF: potencia de entrada a la que los espurios igualan la potencia de ruido a la salida.

SMDPSFDR SFi −=

• Rango dinámico libre de espurios para cierto nivel de intermodulación:

SMDPDR AA −=– PA: potencia de entrada que hace que la potencia de espurios esté por debajo

del nivel fijado.

• También tenemos el rango dinámico de compresión a 1 dB, DR1-dB.


Señales de Comunicación XXVI

• Puntos de intercepción de cuadripolos en cascada.• Se agrupan de dos en dos comenzando por la izquierda (recursivamente).

• Como hemos visto, en sistemas reales, importa sobre todo el producto de intermodulación de tercer orden.

2

1

11

1

2

1

1

−=

+

=

mq

IIP

G

IIPIIP

qqq

Total

– m: orden de intermodulación. Fórmula válida para unidades naturales.


Señales de Telecomunicación XXVII

• RUIDO TÉRMICO (o de Johnson).• Se denomina ruido térmico a una perturbación de carácter aleatoria que

aparece en conductores y sistemas electrónicos por agitación de los electrones.

• El ruido térmico es dependiente de la temperatura del sistema.• Se le denomina ruido blanco pues presenta una densidad uniforme en toda

la banda de trabajo.• Supongamos un conductor de resistencia R. Ésta se comporta como una

fuente de ruido cuyo equivalente Thévenin se muestra en la figura.• La transferencia de potencia de ruido producido por R es máxima cuando

el equivalente de Thévenin del resto del circuito tiene impedancia R.

vn2

R


Señales de Telecomunicación XXVIII

• La densidad espectral de potencia de ruido térmico (= varianza del voltaje por hertzio de ancho de banda) es:

• Donde– k, constante de Boltzmann, W/(Hz.K).– T, temperatura absoluta en grados Kelvin.– R, resistencia del conductor en Ω.

• El valor máximo de la potencia de ruido disponible (caso de adaptación de impedancias), que habitualmente se denomina potencia de ruido, es:

– n, potencia de ruido en valor eficaz (W).– B, anchura de banda en Hz.

kTRvn 42 =

kTBR

Bvn n ==

4

2

2310381,1 -k ⋅=


Señales de Telecomunicación XXIX

• Trabajando en dB, expresamos la constante de Boltzmann como:

• Expresado en dBm/(Hz.K):

• Para la temperatura de referencia de t0=290 º K obtenemos

• La potencia de ruido en dBm en un sistema será por tanto:

– B en Hz.

( )BN log10174 ⋅+−=


Señales de Telecomunicación XXX

• Factor y temperatura equivalente de ruido.– Se pueden modelar los sistemas de telecomunicación como una

fuente de ruido y un conjunto de cuadripolos en cascada. Estos bloques se caracterizan por una ganancia genérica g, que puede representar tanto ganancia (>1) como atenuación (<1).

– La potencia de ruido a la salida de cada bloque viene dada por la potencia de ruido a la entrada multiplicada por la ganancia, añadida a la del propio ruido generado por el cuadripolo.


Señales de Telecomunicación XXXI

• El ruido a la salida será por tanto

• En cierta manera se puede decir que el bloque ha aumentado la temperatura de ruido. Por ello podemos sustituir nuestro bloque ruidoso por un cuadripolo hipotético sin ruido al que se le incrementa la temperatura de ruido a la entrada con una temperatura hipotética de ruido que se denomina temperatura equivalente de ruido teq y se define como:

• Y, por lo tanto, la potencia de ruido a la salida es:

( )eqoeqoie ttgbkgbtkgbtkngnn +⋅⋅⋅=⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=+⋅=


Señales de Telecomunicación XXXII

• Es evidente que la calidad de una señal se deteriora cuando atraviesa un cuadripolo, ya que este actúa como un generador de ruido. Por lo tanto, sepuede definir un factor que caracterice el sistema a partir de sus relaciones de señal-ruido. Este parámetro es el factor de ruido.

• Notar que la temperatura de entrada es la de referencia t0.

• El factor de ruido del cuadripolo fc expresado en unidades logarítmicas (dB) se denomina Figura de Ruido, F.

( )( )

( )

0

0

1

1

t

tf

bgtk

bgtk

gn

ngn

ngnSg

nS

NS

NS

f

eq

c

eq

e

ie

ie

e

s

ec

+=

=⋅⋅⋅

⋅⋅⋅+=

⋅

+⋅=

+⋅⋅

==

( ) log10 cfF ⋅=


Señales de Telecomunicación XXXIII

• Evidentemente, podemos expresar la temperatura equivalente de ruido del cuadripolo en función del factor de ruido.

• Es interesante poder expresar el ruido a la salida en función del ruido de entrada y del factor de ruido del cuadripolo

• En general se utiliza la temperatura equivalente de ruido teq para caracterizar dispositivos de bajo ruido, mientras que para dispositivos de alto nivel de ruido se utiliza el factor de ruido fc , o la figura de ruido F.

cs fgbtkn ⋅⋅⋅⋅= 0


Señales de Telecomunicación XXXIV

• Hasta ahora todo ha ido referido a una temperatura de entrada de referencia t0.

• Si, en vez de t0, la temperatura es te, debemos hablar de factor y figura de ruido del sistema, en vez de factor o figura de ruido del cuadripolo.

• Obviamente, ambos valores deben coincidir si t0=te.


Señales de Telecomunicación XXXV

• En términos de ruido ambos sistemas son equivalentes. Por lo tanto podemos describir el sistema a través de una nueva temperatura equivalente teq’

• El factor de ruido del sistema se obtiene según la expresión.

• Al cociente entre te y t0 se le llama factor de ruido de la fuente fd.

• La potencia de ruido a la salida se puede obtener de manera directa desde el factor de ruido del sistema.


Señales de Telecomunicación XXXVI

• Factor de ruido de un atenuador– Un atenuador es un dispositivo pasivo que tiene la característica de que,

si se encuentra a la misma temperatura física que la correspondiente a la potencia de ruido de entrada sobre sus terminales, la potencia de ruido a su salida no variará. (Para toda temperatura, en especial para t0).

afg

f

bgftkbtk

nn

cc

c

se

==

⋅⋅⋅⋅=⋅⋅

=

1

00

• Podemos hallar el valor de la temperatura equivalente de ruido del atenuador a partir del valor del ruido interno.

( )

( ) ( )111

1

00

0

−⋅=−⋅⋅⋅⋅=

−⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=

attaa

btkn

fgbtkngbtkn

eqi

cieqi


Señales de Telecomunicación XXXVII

• La expresión anterior es igualmente válida para el caso de que el atenuador se encuentre a una temperatura genérica tf.

• Finalmente hallamos el valor del factor de ruido de un atenuador a una temperatura genérica tf.


Señales de Telecomunicación XXXVIII

• Factor de ruido de cuadripolos en cascada.– Supongamos el sistema de la figura. Observamos dos cuadripolos de

ganancias g1 y g2 con factores de ruido fn1 y fn2. Consideramos que ambos se encuentran perfectamente adaptados entre sí y que la entrada al primer cuadripolo está a una temperatura equivalente de t0.


Señales de Telecomunicación XXXIX

• La potencia de ruido a la salida está compuesta por tres componentes.– Ruido originado por la fuente, ktobg1g2.– Ruido interno del primer cuadripolo amplificado por el segundo cuadripolo:

kteq1bg1g2.– Ruido interno del segundo cuadripolo: kteq2bg2.

• La potencia de salida será la suma de todas las componentes:

( ) bgtkggtkggtkn eqeqs ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅= 22211210

• Podemos sustituir la interconexión de los dos cuadripolos por un cuadripoloequivalente con el que se obtenga a la salida la misma potencia de ruido.

1

21

21

g

ttt

ggg

eq

eqeq +=

⋅=


Señales de Telecomunicación XL

• Se puede extrapolar este resultado al caso de un número arbitrario de cuadripolos en cascada, obteniendo como temperatura equivalente de ruido (Fórmula de Friis):

12121

3

1

21 ...

...−⋅

++⋅

++=n

eqneqeq

eqeqggg

t

gg

t

g

ttt

• De forma directa es posible deducir la expresión del factor de ruido equivalente.

121211 ...

1...

11 32

1

−⋅

−++

⋅

−+

−+=

n

cnc

ggg

f

gg

f

g

fff

cc

c


Canal de Telecomunicación I

• Canal de telecomunicación: en sentido amplio es el conjunto de recursos en espectro, espacio, tiempo y equipos necesarios para realizar unacomunicación.

• En la práctica se habla de canal para designar una parte de la totalidad del sistema.– Canal de transporte: medio físico que soporta el transporte de energía entre el

transmisor y el receptor. Es lineal y recíproco. En sistemas radioeléctrico se conoce como canal de propagación (sin las antenas). En los sistemas de cable se denomina canal de cable o canal de fibra.

– Canal de radio: aplicable a sistemas radioeléctricos y comprende desde la salida del transmisor hasta la entrada en el receptor (incluye antenas, líneas de transmisión y otros elementos). Es lineal, pero no necesariamente recíproco.

– Canal de radiofrecuencia (RF): comprende desde la salida del modulador hasta la entrada del demodulador. No tiene por qué ser ni lineal ni recíproco.

– Canal digital: en los sistemas digitales comprende desde la entrada de la secuencia digital no modulada a la salida del codificador hasta la señal regenerada en la salida del demodulador. No es lineal ni recíproco.


Canal de Comunicación II

• Representación gráfica de los canales


Canales de Comunicación III

• Ejemplo de canal de fibra óptica.


Canales de Comunicación IV

• Ejemplo de canal de cable : Tendido de cable submarino Sudáfrica – Portugal 1969. (Fuente: Foro histórico Colegio de Ingenieros de Telecomunicación).

• Reparación y tendido de cable submarino de AT&T en Hawai en 1998. (Fuente: Observatorio Científico de Hawai).


Canales de Comunicación V

• Ejemplo canal radio (terrestre). • Ejemplo canal radio (satélite).


Canales de Comunicación VI

• Para sistemas radio-eléctricos (radio), se entiende como la transmisión de señales a través del espacio (no guiada) mediante ondas electromagnéticas, sin que haya conexión física entre el transmisor y el receptor. El medio de transmisión es el aire o el vacío.

• Se suele emplear el término radio frecuencia (RF). Abarca desde unos pocos KHz hasta más de 100 GHz.

• No confundir los términos radiofrecuncia, RF, y frecuencia intermedia, FI. La FI es generada internamente en un sistema o equipo.

• Los sistemas radio utilizan el espectro radioeléctrico. Es un recurso escaso gestionado (normalmente) por la autoridad competente.

• Las bandas en las que se subdivide se definen en términos de longitudes de onda según la ITU (International Telecommunication Union).

f

c=λ


Canales de Comunicación VII

• 9 bandas de radiofrecuencia.

• Nomenclatura de las bandas de frecuencia:


Canales de Comunicación VIII

• La designación anterior es sumamente general ya que cada banda se subdivide a su vez en numerosas sub-bandas (asignadas en general a diferentes tipos de servicios). En particular las frecuencias de microondas son designadas usando diferentes letras:


Redes de Telecomunicación I

• Concepto de Red de Telecomunicación.– Conjunto de nodos y enlaces que proporcionan conexiones entre dos o más

puntos definidos para proporcionar un servicio de telecomunicación entre ellos.

• Existen diversos tipos de clasificaciones dependiendo del atributo o perspectiva bajo estudio.

Pública, Privada, VirtualPoseedor

Fija, MóvilMovilidad

Analógica / Digital, Eléctrica / ÓpticaTecnológico

SAN (Subscriber Access), AN (Access), BBN (Backbone)Estructural

Transmisión, Conmutación, Señalización, GestiónFuncional

Valores TípicosAtributo (Perspectiva)


Redes de Telecomunicación II

• Tradicionales:– Transmisión.

• Multiplexación.

• Transmisión Física.

– Conmutación.

• Modernas:– Gestión.

– Inteligencia.

– Señalización.

– Transporte.• Nivel lógico:

– Conmutación.

– Transconexión (ATM).

• Nivel físico:– Transconexión.

– Multiplexación.

– Transporte físico.

• Las funciones de las redes de telecomunicación han ido evolucionando:


Redes de Telecomunicación III

• Modelos para la descripción de Redes de Telecomunicación.– Realizan una descripción de las mismas con objeto de clasificarlas o

identificarlas, total o parcialmente, asignando atributos a sus elementos para poder identificar su arquitectura, situación geográfica o jerárquica y, finalmente, la entidad que las opera, mantiene y administra.

– Estos modelos facilitan el diseño de red ya que dividen la tarea global en sub-tareas. Sin embargo no proporcionan soluciones para el diseño.

– Se pueden definir dos modelos:

•• Modelo funcional:Modelo funcional: orientado a la definición de la arquitectura, los protocolos y las funciones.

•• Modelo estructural:Modelo estructural: define la jerarquía de la red y su extensión geográfica.


Redes de Telecomunicación IV

• Los modelos funcionales se basan en la subdivisión mediante capas jerárquicas dotadas de protocolos propios.

• Podemos definir un modelo simplificado (fuente: Stallings):


Redes de Telecomunicación V

• Existen dos modelos estratificados por capas. El primero de ellos es el modelo OSI (Open System Interconnection) de la ISO (International

Standardarization Organization). El segundo es un modelo ad-hoc, y no fue creado expresamente, sino que apareció como consecuencia del despliegue de la red Internet a traves del IETF y de las correspondientes RFC.

Aplicación

Red – Internet (IP)

Acceso a la red

Fisico

Transporte (TCP)

Aplicación

Red

Enlace

Fisico

Presentación

Sesión

Transporte

TCP / IP OSI

IETF: Internet EngineeringTask Force (grupos de

trabajo)

RFC: Request For Comments

(propuestas de protocolos)


Redes de Telecomunicación VI

• Podemos establecer un conjunto de ocho funciones de red que se identifican con las diversas capas del modelo funcional.

• Por otra parte, en una red se definen tres planos:– Plano de transporte de información de usuario (Information , I).

– Plano de control (Control, C).

– Plano de gestión (Management, M).

GlobalMGestión global

X-1MGestión de función

7-4CInteligencia

3-1CSeñalización

Transporte física.1ITransmisión

Distribución física.1ITransconexión y multiplexación determinística

Distribución lógica.2ITransconexión y multiplexación estocástica

Transporte lógico.3C, IEnrutamiento - Conmutación

Descripción AdicionalCapa OSIPlanoFunción


Redes de Telecomunicación VII

• Es fácil comprender que tenemos un modelo en tres dimensiones conformando una especie de “Cubo de Rubik” para las Redes de Telecomunicación.

Capa Física

Capa de Enlace

Capa de Red

Capas Superiores

Plano de

Control

Plano de

Información

de Usuario

Por Capa

Global

Plano de Gestion


Redes de Telecomunicación VIII

• Modelo Estructural:– Describe la división de una red (extensa, por ejemplo a nivel nacional)

en diferentes partes funcionalmente independientes.– A cada parte se le aplica la arquitectura más adecuada a su caso, que es

interconectada mediante los correspondientes interfaces.– Se definen los siguientes interfaces:

• Interfaz Usuario-Red (IUR): describe los protocolos de los planos y capas correspondientes para el acceso del usuario a la red.

• Interfaz Nodo-Red (INR): describe los protocolos de los planos y capas correspondientes entre dos nodos en la misma red.

• Interfaz Red-Red (IRR): describe los protocolos de los planos y capas del modelo funcional entre dos nodos conectados en diferentes redes.

– En la terminología clásica (evidentemente en inglés), se denominan, UNI (user to network interface) y NNI (network to network interface). Este último corresponde al INR y al IRR.


Redes de Telecomunicación IX

• El modelo estructural permite realizar una división moderna de las redes:– Red de acceso del usuario a la red, SAN (Subscriber Access Network).

– Red de acceso, AN (Access Network).

– Red troncal, BBN (Backbone Network).


Redes de Telecomunicación X

• Capa lógica vs Capa física.– El diseño de redes de telecomunicación (por ejemplo, la red telefónica

clásica) se divide en dos capas.

• En el diseño de la capa lógica, se determina la estructura jerárquica de la red. Se establecen cifras como la distribución de tráfico, la matriz de la demanda y el establecimiento de los circuitos y enlaces a nivel lógico necesarios, normalmente en forma de grupos E1.

• El diseño de la capa física se encarga de fijar la topología estableciendo los sistemas de transmisión necesarios (sistemas SDH). También calcula el flujo final en grupos E1 por cada enlace físico determinado, y su enrutamiento y el número y tipo de los equipos en los nodos.

– E1: formato de transmisión digital que transporta datos a una tasa de 2048 Mbps.


Redes de Telecomunicación XI


Redes de Telecomunicación XII

• Ejemplos de Topologías

Topología en Estrella

Topología en Arbol


Servicios de Telecomunicación I

• Se puede definir como el conjunto de funciones y la información que una organización ofrece a un conjunto de usuarios con el fin de satisfacer una necesidad de comunicación específica.

• Existen diversas clasificaciones de los servicios dependiendo de su entidad, del colectivo de usuarios, del tipo de información, etc…

• La clasificación más relevante desde el punto de vista del CCITT (ahora ITU-T) es la siguiente:– Servicios portadores: comprenden las capas 1-3 del modelo de OSI y

proporciona el soporte de la comunicación.

– Tele-servicios: engloban las capas 4-7 y proporcionan las facilidades de comunicación entre los interfaces finales de los terminales (normalmente de usuario).


Servicios de Telecomunicación II

• Otras clasificaciones:

– Según su entidad: servicios básicos y servicios suplementarios.

– Según el colectivo al que van dirigidos: grupo restringido o de masas (comunicación social).

– Según el tipo de información: voz/datos, telecontrol, telealarma, telemedida…

– Según el ancho de banda: banda estrecha, banda media y banda ancha (el término banda media está obsoleto).

– Según el tipo de red-movilidad: servicios de red fija y servicios de red móvil.


Servicios de Telecomunicación III

• Puntos de Referencia (ejemplo de RDSI).– Se definen como los interfaces de separación entre las distintas

unidades funcionales en las instalaciones del usuario o de la compañía (telefónica).

– Son cinco:• S: interfaz entre el usuario y la red. Punto de conexión física de los abonados a la red.

• T: separación entre equipos de transmisión de línea y la instalación de abonado.

• U: interfaz entre la instalación de abonado y la central telefónica.

• V: interfaz entre los elementos de transmisión y los de conmutación en la red local.

• R: punto de conexión para terminales no nativos .


Servicios de Telecomunicación IV

• ET 1: equipo Nativo RDSI.• ET 2: equipo no nativo RDSI.• AT: adaptador de terminal, permite a un ET 2 conectarse a la RDSI.• TR 1: separación física entre las instalaciones del usuario y la red exterior a las

instalaciones.• TR 2: control de las instalaciones de usuario.• TL: terminación de línea. Es que un equipo de transmisión situado en la central

local a la que se conecta el usuario.• TC: terminación de central. Es la separación entre los equipos de conmutación y

los de transmisión.


Servicios de Telecomunicación V

• Los servicios se designan mediante sus atributos. Son características técnicas (objetivas) específicas de cada elemento (en este caso de cada servicio) cuyos valores permiten distinguirlos unívocamente. Cada atributo recibe una definición y un valor.

• Se miden en los Puntos de Referencia.

• GoS: grade of service; QoS: quality of service.

Retardo (media, varianza), pérdida (GoS, QoS).Parámetros de rendimiento

Punto a punto, punto-multipunto, difusión.Configuración

Conmutada, semipermanete, permanente.Conexión

Bajo demanda, reservado, permanente.Establecimiento comunicación.

64 Kbps,…Tasa binaria.

Fijo (CBR), variable (media, varianza) (VBR) .Velocidad, caudal.

Circuito, paquete.Modo de transporte.

ValoresNombre del atributo


Servicios de Telecomunicación VI

• Comparativa atributos desde el punto de vista del usuario en el servicio ADSL para distintos operadores en el entorno residencial (Fuente: noticiasdot.com 22 de marzo de 2004.)

6%Calidad de cervicio:

-10,1%Precio

-11,8%Atención al cliente

4,4%12,8Seguridad

-13,4%El alta del servicio

37,2%19,8%Instalación

17,4%26%La velocidad

20032004Prestación

Atributos más valorados


Servicios de Telecomunicación VII

• Parámetros de rendimiento.

• Transparencia:– Semántica: el receptor recibe la misma información transmitida por el

emisor.• Tasa de error de bits (BER).

• Tasa de errores de paquetes (PER).

• Tasa de paquetes perdidos (PLR).

• Tasa de paquetes insertados (PIR).

– Temporal: se recibe la información con el mínimo retardo (τ).• Diferencia temporal entre la llegada del primer bit de un bloque de información al receptor y su salida desde el emisor (valor medio, varianza).

• Diferencia temporal entre la llegada del último bit de un bloque de información al receptor y la salida del primer bit desde el emisor, (valor medio, varianza, jitter –variación indeseada en una señal periódica).


Normalización y Regulación I

• Las telecomunicaciones se han convertido en una política estratégica desde el punto de vista nacional y supranacional.

• Es preciso armonizar y normalizar el desarrollo entre las administraciones de los diversos países con el fin de facilitar la interoperabilidad y evitar incompatibilidades.

• Dos tipos de organizaciones– Oficiales, ITU, ISO, CEPT, ANSI, IETF. Realizan funciones de

estandarización oficiales en forma de recomendaciones, directivas o normas. Están compuestas por representantes de administraciones nacionales y supranacionales, junto con grandes empresas del sector.

– No oficiales, ATM Forum, UMTS Forum. Son foros de desarrollo e innovación que propugnan por determinada tecnología o implementación. Están formados por empresas del sector (Normalmente una multinacional y empresas satélites que se acogen a su estela.). No dictan recomendaciones y no ejercen poder

oficial.


Normalización y Regulación II

• UIT (ITU: International Telecommunication Union).– Asociación voluntaria de países dependiente de la ONU. Los

representantes gubernamentales se reúnen periódicamente en conferencias y elaboran las reglas y recomendaciones.

– Está dividida en los siguientes órganos:• Conferencia de plenipotenciarios.

• Conferencias administrativas.

• Consejo de administración.

• Organismos permanentes:– Secretaría general.

– UIT-T, (antiguo CCITT): se dedica a estudiar la evolución técnica de las telecomunicaciones. Su órgano principal es la Asamblea General.

– UIT-R, (antiguo CCIR): aborda aspectos relativos a las radiocomunicaciones, así como la gestión del espectro (IFRR).


Normalización y Regulación III

• Organizaciones para comunicaciones por satélite:– Intelsat: organización para compartir la propiedad, financiación y explotación

de satélites de telecomunicación.– Inmarsat: proporciona servicios de telecomunicación para barcos. La red

INMARSAT consiste en tres satélites (Atlántico, Pacífico e Indico).

• Otros organismos:– ISO (International Standaritation Organization). Entidad que agrupa a los

organismos nacionales de normalización de 72 países, más 17 entidades de normalización adicionales no oficiales. Su objetivo es la normalización de equipos.

– CEPT (Conferencia Europea de PTT’s –esto es, Administraciones de Correos/Comunicaciones). Normalización de redes y servicios en la Unión Europea. Más profundo que la UIT. Compuesto por las administraciones de los países europeos de la UIT.

– UER (Unión Europea de Radiodifusión). Similar al anterior para los servicios de radiodifusión.


Normalización y Regulación IV

• INTERNET:• El IETF (Internet Engineering Task Force), es una comunidad abierta de

diseñadores de red, fabricantes, vendedores e investigadores implicados en el desarrollo y evolución de Internet.

• El trabajo técnico se desarrolla mediante grupos de trabajo organizados según la materia en diferentes áreas (enrutamiento, transporte, seguridad). Gran parte del trabajo se realiza vía listas de correo.

• Los grupos son coordinados por directores de área que son miembros del IESG (Internet Engineering Steering Group). La visión completa de la arquitectura, y la definición de las tendencias la realiza el IAB (Internet Architecture Board).

• El IETF también coordina la asignación de direcciones IP a través del IANA (Internet Assigned Numbers Authority).

• Su tarea de normalización la ejecuta a través de las recomendaciones denominadas RFC (Request for Comments).


Normalización y Regulación V

• Regularización:– Una vez introducida y establecida una tecnología en el mercado es

precisa labores de regularización.

– Consiste en la vigilancia de mercado para garantizar las condiciones de libre competencia establecidas por la comisión Europea

– Entre sus tareas más comunes se encuentra el establecimiento de tarifas para el servicio Universal, el precio de las llamadas/conexiones de interconexión, el establecimiento de las condiciones de competencia, la supervisión de la contabilidad de las compañías de telecomunicaciones y los precios de los servicios de valor añadido.

– Los organismos estatales encargados de esta función se denominanNRA (National Regulatory Authority). En España es la CMT (Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones).

tema 1: introducción a los sistemas de telecomunicación

Documents