fundamentos de transmisión analógica y digital

FUNDAMENTOS DE TRANSMISIN ANALGICA Y DIGITAL.

HOLA

HOLASEAL DE VOZ ANALGICA

SEAL DE VIDEO ANALOGICA

SEAL DE DATOS DIGITAL

VOZ

DATOS

VIDEO

INFORMACINSEAL ELECTRICA

INFORMACIN

Material del participante

FUNDAMENTOS DE TRANSMISIN ANALGICA Y DIGITAL

Material del participante

Coordinacin de Desarrollo Curricular Desarrolladores: Ing. Ismael Cadena Robles.

Francisco Javier Garca Sainos. Clavera No. 180 Mxico, D. F. Tel. 53 96 81 23

Fecha de actualizacin: Febrero de 1999

Coordinacin de desarrollo curricular Inttelmex Fundamentos de Transmisin analgica y digital

Nombre del curso: Fundamentos de transmisin analgica y digital. Cdigo: 04004038 Area responsable: Coordinacin de desarrollo curricular. Ubicacin fsica del rea: Clavera 180 Col. Clavera, Mxico, D. F. Fecha de liberacin: Mayo 1996

No. de actualizacin Fecha Nombre(s) del (los) desarrollador(es)

Modificaciones

1a. Mayo 97 Jess Martnez Galicia. Guillermo Lpez Abarca. Jess Medellin Marn.

Se modific totalmente el capitulo # 3.

2a. Febrero 99 Guillermo Lpez Abarca. Se aadi informacin a las tablas de las paginas 1-54 a la 1-58 y se corrigieron datos en frmulas y ejercicios.

1

Coordinacin de desarrollo curricular Inttelmex Fundamentos de transmisin analgica y digital

Tabla de contenidos

En este manual En este manual se encuentran los siguientes contenidos:

Temas Ver pgina

CAPTULO 1 SISTEMA DE TRANSMISIN

Elementos de un sistema de comunicacin y tipos de informacin................................................................... 1-2 Caractersticas de una seal elctrica. ............................... 1-4 Conversin de la informacin a una seal elctrica. ........ 1-22 Modulacin de seales. .................................................... 1-43 Conversin analgico-digital/digital-analgico. .............. 1-49

CAPTULO 2 ESTUDIOS DE TRANSMISIN

Resistencia mxima permisible ........................................ 2-2 Atenuacin mxima permisible ........................................ 2-6 Calibres ............................................................................ 2-10 Procedimiento. ................................................................. 2-24 Formatos........................................................................... 2-26 Solucin a redes de clientes fuera de los lmites de transmisin. ................................................................. 2-30

CAPITULO 3 SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES

Red de acceso.. .................................................................. 3-2 Lnea conmutada. .............................................................. 3-5 Lneas dedicadas............................................................... 3-16 Servicios de telefona bsica. ........................................... 3-25 Servicio de larga distancia................................................ 3-32 Cambios en la marcacin a servicios de larga distancia. . 3-35 Servicios de telefona pblica.. ........................................ 3-38 Plataforma de correo de voz............................................. 3-40 Servicios privados. ........................................................... 3-41

CURSO FUNDAMENTOS DE TRANSMISIN

ANALGICA Y DIGITAL

Objetivo General

Al trmino del curso el participante elaborar estudios de transmisin en redes de telecomunicaciones, segn Normas y Procedimientos de Ingeniera.

1-1


Captulo # 1

Sistema de transmisin

Panorama general

Introduccin El siguiente captulo describe como se realiza la transmisin de seales en los sistemas de comunicacin. Este captulo lo hemos dividido en 5 temas. 1.-Elementos de un sistema de comunicacin: En este tema se describe cuales son los elementos en un sistema de comunicacin que tipo de informacin manejan y que tipo de seal producen. 2.-Caracterizacin de una seal elctrica: En esta parte se discute las caractersticas de las seales analgicas y digitales, tales como frecuencia, longitud de onda , amplitud. 3.-Conversin de informacin a seales de informacin: Aqu se presenta como se produce una seal de voz, datos y video, como se transforma en una seal elctrica y como funcionan los dispositivos que convierten informacin en seal elctrica. 4.-Modulacin de seales: En esta parte se describe la modulacin de seales para ser transmitida por diferentes medios de transmisin. 5.-Conversin de seales: En esta ltima parte se presenta la conversin de seales analgicas a digitales y digitales a analgicas as como seales digitales elctricas a seales digitales de luz.

Objetivo Al trmino del captulo, los participantes debern caracterizar las seales en los sistemas de transmisin.

En este captulo En este captulo se conocern los siguientes temas:

Tema Ver Pgina Elementos de un sistema de comunicacin y tipos de informacin.

1-2

Caractersticas de una seal elctrica. 1-4 Conversin de la informacin a una seal elctrica. 1-22 Modulacin de seales. 1-43 Conversin analgico-digital/digital-analgico. 1-49

1-2


Elementos de un sistema de comunicacin y tipos de informacin

Definicin Un sistema de comunicacin sirve para llevar informacin de un lugar a otro. Un buen sistema de comunicacin ser aquel que logre llevar la informacin lo ms fiel posible del transmisor al receptor.

Elementos Un Sistema de comunicacin tiene 5 elementos bsicos: 1. El cliente: Es el que enva o recibe la informacin. 2. La Informacin: Puede ser voz, datos y/o video. 3. Transmisor: Es el encargado de adaptar la informacin del cliente a el

medio de transmisin. 4. Medio de Transmisin: Es por donde viaja el mensaje, tambin se conoce

como canal de comunicacin, puede ser fsico o el aire. 5. Receptor: Recibe el mensaje del medio de transmisin y lo presenta de

manera entendible al cliente.

Diagrama bsico

El siguiente diagrama muestra el sistema bsico de comunicacin:

CLIENTEA CLIENTE

B

Medios de Transmisin

N FIBRA OPTICA

PAR FSICO

CABLE COAXIAL

Dispositivos

DATOS

VOZ

VIDEO

RADIO

Dispositivos

Dispositivos

TRANSMISOR RECEPTOR

DATOS

VOZ

VIDEO

RADIO

I I

Contina en la siguiente pgina...

1-3


Elementos de un sistema de comunicacin y tipos de informacin, continuacin

Tipos de informacin

La informacin que se entrega a un sistema de comunicacin puede ser voz, datos o video cada una de ellas proviene de su propia fuente, por ejemplo el telfono o la computadora o la cmara de video. Estos dispositivos pueden convertir la informacin en una seal elctrica de tipo analgico o de tipo digital.

Diagrama bsico

El telfono, la cmara de video o la computadora, son dispositivos que convierten la informacin en una seal elctrica, esta seal puede ser analgica (continua) o digital.

HOLA

HOLASEAL DE VOZ ANALGICA

SEAL DE VIDEO ANALOGICA

SEAL DE DATOS DIGITAL

VOZ

DATOS

VIDEO

INFORMACINSEAL ELECTRICA INFORMACIN

1-4


Caractersticas de una seal elctrica

Introduccin Para que la informacin pueda ser transportada a travs de un sistema de comunicacin es necesario convertirla en una seal elctrica. En este captulo primero estudiaremos las seales de corriente y voltajes en la segunda parte como es posible introducir informacin en estas seales.

Seales Las seales de corriente tienen diferentes caractersticas entre las cuales se encuentra la:

Forma de onda Frecuencia Duracin Fase Amplitud

Estas caractersticas son diferentes para los circuitos generadores de corriente directa (CD) que de corriente alterna(CA).

Formas de onda

Las seales de corriente son generadas por circuitos de corriente alterna (CA) o por circuitos de corriente directa (CD). Estos circuitos generan las seales con diferentes formas. La forma de onda es una caracterstica importante en la seales, tenemos las formas de onda generadas por los circuitos de CA y las generados por lo circuitos de CD.


1-5


Caractersticas de una seal elctrica, continuacin

Formas de onda de CA

Los siguientes dibujos nos muestran las diferentes formas de onda que son generadas por circuitos de corriente alterna:

Tiempo-1

0

1

1

Onda Sinusoidal pura

-1

0

1

1

Onda Triangular

-1

0

11

Onda Rectangular-1

0

1

1

Diente de Sierra

Amplitud

TiempoTiempo

Tiempo

Formas de seal de CD

Los siguientes dibujos nos muestran las diferentes formas de onda que son generadas por fuentes de circuitos de corriente continua.

Tiempo-1

01

Onda de corriente continua fluctuante

5

-101

1


Tiempo

Tiempo-1

01

Onda de Corriente pura

5


1-6



Valor en el tiempo

El comportamiento de una seal de CA es diferente al comportamiento de una seal de CD. A continuacin se muestran las diferencias en ambas seales.

Valor en el tiempo de una CA

La corriente generada por circuitos de CA. tiene una forma de onda que es continua en el tiempo, esto es, que no sufre cambios abruptos. La siguiente figura muestra un segmento de la onda, su valor en el tiempo no se interrumpe cuando va del valor cero al valor 1. El segmento toma valores de 0.001, 0.002, 0.003 etc., a esto se le conoce como una onda continua en el tiempo. Cuando a esta onda de corriente alterna se le agregue informacin, sta, se conocer como una seal continua o una seal analgica.

TIEMPO

-1

0

1

1

Seal Senoidal

Segmento de seal

0 1

0.0, 0.1 ,0.2,0.3,0.4 ,0.5,0.6 0.7,0.8,0.9,1.0Valores entre 0 y 1 tomando decimas

0.00, 0.01,0.02.....0.09,0.10......0.90,0.91,0.92.....0.991.00Valores entre 0 y 1 tomando Centecimas

0.0000000000, 0.0000000001,....0.0000000010,....0.0000000100,....1.0000000000 Valores entre 0 y 1 tomando 10

TIEMPO

-1

0

1

1

Seal Triangular

1 0


1-7



Valor en el tiempo de una CD

Una seal de corriente directa no varia su valor en el tiempo como la seal de CA. Una seal de CD contina pura no tiene cambios de valores de corriente en ningn instante en el tiempo. Cuando ocurre un cambio de valor en la corriente este se da de manera discreta. (por ejemplo un interruptor que este prendindose y apagndose) a esta seal se le conoce como una seal de corriente fluctuante. Sus cambios en el tiempo se producen de manera abrupta, por ejemplo va de 0 a 1 sin pasar por algn otro valor.

Tiempo-1

01


5

-1

0

1

1

Onda de corriente continua

Tiempo0

1

No existen valores intermedios5

1

Los valores entre estos dos puntos son irrelevantes

En el caso de la segunda onda el valor no cambia de manera brusca, tanto la subida como la bajada estn amortiguadas. Cuando se lleva informacin se le llama seal discreta o seal digital, los valores entre 0 y1( o entre 1 y 5 para el caso de la figura ) se desprecian. Los circuitos solo toman el valor inferior y el superior, a esos circuitos se les llama circuitos discretos.


1-8



Frecuencia Como se vio las seales toman diferentes valores de amplitud en el tiempo. Las seales (de CA principalmente) se caracteriza por tener una frecuencia, esto es el nmero de veces que la onda se repite en un segundo y se mide en ciclos /seg., un ciclo esta formado por una cresta y un valle, a un ciclo tambin se le conoce como un Hertz (Hz) . La siguiente figura presenta una seal de 5 Hz.

TIEMPO-1

110

Ciclo 1

Ciclo 2

Ciclo 3 Ciclo 4

Ciclo 5

Frecuencia = 5 ciclos / seg

Cresta

Valle

Longitud de onda

La longitud de onda es la distancia que recorre un ciclo , esta se mide en cm. o metros y puede calcularse como:

= cf ,Donde c es la velocidad de la luz y f la frecuencia en ciclos por segundo y es la longitud de onda . Por ejemplo una seal de 5 Hz tendr una longitud de onda de: = =3 10

56 10

87x x metros.

TIEMPO

-1

110

Onda estirada

=6x10 metros7

=6x10 metros7

=6x10 metros7


1-9



Periodo El periodo T de una onda nos indica cada cuando se repite un ciclo, se mide en segundos y se encuentra calculando el inverso de la frecuencia:

T f=1

donde f es la frecuencia

Para la seal de 5 Hz tenemos que el valor del periodo es

Seal de informacin de:

Modulador

Seal portadora con una frecuencia determinada

Seal modulada en fase

Datos

Video

Video

Fase

Cambios provocados por los datos

se presenta un ciclo

Es por medio del periodo como los sistemas de transmisin esperan un nuevo pulso cada determinado tiempo. Cuando la seal se retrasa se dice que la seal se desfasa.

-1

0

1

1

Con ayuda del periodo se puede determinar

Cuando aparecer el siguinte pulso


1-10



Polaridad de la seal

Un ciclo o un Hz toma dos polaridades: una positiva y otra negativa, cada vez que ocurre un cambio en el ciclo se dice que la seal cambi de polaridad ya sea de positiva a negativa o viceversa.

TIEMPO

-1

1

0+

-

Polaridad positiva

Polaridad NegativaPuntos de cambio de polaridad

Valor de la seal =0


1-11



Longitud de onda y polaridad en CD

La frecuencia de una onda de voltaje o corriente directa o continua pura, es igual a cero, pero cuando la corriente es fluctuante la seal tiene una frecuencia con un valor de referencia, este valor mnimo no va pasar a valores negativos o de negativos no pasara a positivos, esto es, no realiza cambios de polaridad, slo flucta entre dos valores a partir del valor de corriente continua de referencia.

Tiempo-1

01

Onda de Corriente pura

5

-1

0

11


Tiempo

Frecuencia =0

Tiempo-1

01


5 Nivel de referenciaFrecuencia =5 Hz

Frecuencia =5 Hz


1-12



Conversiones Las frecuencias que se manejan en comunicaciones son por lo general muy altas por lo tanto es necesario utilizar mltiplos, as que:

1,000 Hz es igual a 1 kilo Hz = 1 KHz 1,000 , 000 Es igual 1 Mega Hz = 1 MHZ 1,000, 000, 000 es igual a 1 Giga Hz =1 Ghz

Ejemplos:

16 KHz es igual a 16,000 Hz 2 MHz es igual a 2,000,000 Hz 5 Ghz es igual a 5,000,000,000 Hz

Espectro de frecuencias

Existen seales con diferentes frecuencias desde muy bajas, hasta seales con altas frecuencias, la siguiente tabla presenta la clasificacin de frecuencias.

Banda Abreviacin (en Ingles)

Rango de frecuencia

Inferior

Rango de frecuencia Superior

Longitud de Onda

(Metros)

Periodo t (segundos)

Frecuencias muy bajas VLF 0 Hz 30 KHz a 10,000 0 a 3x104

-1

-2

0

1

2

TIEMPO

AMPLITUD

FRECUENCIA = (300-3400 hz CICLOs /SEG)

1.1

1.9

MUESTRAS

SEAL ORIGINAL

-1

-2

0

1

2

TIEMPO

AMPLITUD

FRECUENCIA

1.1

1.9

MUESTRAS

SEAL PAM

Muestreador

Toma 8000 muestras cada segundo(cierra el conmutador)

Bajas Frecuencias LF 30 KHz 300 KHz 10,000 a 1,000 3x104 a 3x105 Frecuencias Medias MF 300 KHz 3,000 KHz 1,000 a 100 Alta Frecuencia HF 3 MHz 30 MHz 100 a 10 Muy Alta Frecuencia VHF 30 MHz 300 MHz 10 a 1 Ultra Alta Frecuencia UHF 300 MHz 3,000 MHz 1 a 0.1 Super Alta Frecuencia SHF 3,000 MHz 30,000 MHz 0.1 a 0.01 Frecuencias Extremadamente Altas

EHF 30,000 MHz En adelante 0.001 en adelante


1-13



Amplitud de una seal alterna

La seal alterna varia su amplitud en funcin del tiempo, este valor aumenta o disminuye. Entonces para caracterizar el valor de una seal en funcin de su amplitud es necesario considerar los siguientes valores del ciclo.

-1

-2

0

1

2

AMPLITUD

1

1.1

1.9

Valor Pico =2

Valor InstantaneoValor Medio

Valor Efectivo o eficaz =1.4141.41

Valor Pico a pico

Valor Indica Valor instantneo Es un valor obtenido en un instante de tiempo, puede ser cualquiera en el

ciclo. Mximo o pico Es el valor mximo instantneo que alcanza una seal, se obtiene

midiendo desde el valor cero o de referencia hasta el valor pico. Valor Medio Es un promedio de los valores instantneos. Valor eficaz Este valor se obtiene multiplicando el valor pico de la seal por 0.707,

este valor se llama raz cuadrtica media. Valor pico a pico Es el valor entre el valor mximo del ciclo positivo y el mximo

negativo.


1-14



Valores de un pulso de CD

A diferencia de una onda de CA, en una seal de corriente directa se consideran valores diferentes. La siguiente figura presenta los valores que se deben considerar en un pulso de CD.

0

Tiempo

0

Amplitud del pulso

Duracin del pulso Amplitud del pulso

Duracin del pulso

Tiempo de subida

Tiempo de subida

Duracin del ciclo de encendido

Duracin del ciclo de apagado

Valor Indica Amplitud del pulso Es el valor entre el valor de referencia o cero y el valor mximo del pulso. Duracin del pulso Es el tiempo que dura el pulso en su valor mximo y mnimo. Tiempo de encendido y apagado

Es el tiempo que dura el pulso encendido y el tiempo que dura apagado. El tiempo de encendido no siempre es el mismo que el tiempo de apagado.

Tiempo de subida Es el tiempo que tarda la seal en llegar al punto mximo o el tiempo del punto mximo al valor de referencia o cero.


1-15



Fase en una seal de CA

Una onda de corriente alterna o directa fluctuante tiene una ubicacin en el tiempo, esto es, donde empieza la seal. Este inicio se mide en grados, de 0 grados a 360 grados.

CRESTA

VALLE

+

__

TIEMPO

AMPLITUD

FASE 90

FASE 180

FASE 270

FASE 360

FASE 0

A continuacin se presentan cuatro ejemplos de seales que inician en diferente momento , la primer seal inicia en cero grados , la segunda a los 90 grados , la tercera a los - 90 grados o a los 270 grados y la cuarta a los 180 grados . Cuando la seal inicia despus de 0 grados se dice que la seal esta desfasada, para este caso 90 , -90 y 180 grados.

Seal con fase 0o

Seal con fase 90o

Seal con fase 180 o

Seal con fase -90o


1-16



Fase de una seal de CD

En una seal de CD, la seal, se retrasa o se adelanta en el tiempo se debe tomar el tiempo de retardo del pulso, ste se calcula dividiendo el tiempo de duracin(Td) del pulso.

Tiempo

T=0

Tiempo

T=0

T=Td/4

Tiempo

T=0

T=Td/2

Ejemplos de seales

Las siguientes figuras muestran algunas formas de onda indicando: la amplitud, la frecuencia y la fase, calcular la longitud de onda, el periodo y el valor eficaz.


1-17



Ejemplo 1

Ejemplo 2

Ejemplo 3

FRECUENCIA =

AMPLITUD = 1 VOLT

FASE = 0

TIEMPO

-1

0

1

1

VOLTS

5 CICLOS/SEG

FRECUENCIA =

-10

3

VOLTS

AMPLITUD = 3 VOLT

FASE = 0

21

-2-3

9 CICLOS /SEG

-10

3

VOLTS

AMPLITUD = 3 VOLT

FASE = 90

21

-2-3

FRECUENCIA = 6 CICLOS /SEG


1-18



Ejercicios de seales

Caracterice las siguientes seales, encontrar: Frecuencia, longitud de onda, periodo, amplitud, valor eficaz y fase.

Ejercicio 1

Ejercicio 2

Ejercicio 3

FRECUENCIA = ?

FASE = ?

AMPLITUD = ?

0

-10

10

FASE = ?

0

FRECUENCIA = ?

VOLTS

AMPLITUD = ?

20

-20

FASE = ?

AMPLITUD = ? FRECUENCIA = 5

-5

mVOLTS

VOLTS

Tiempo: 1seg.


1-19



Ejercicio 4 Dibuje una seal analgica con los siguientes parmetros:

Fase = 0 Frecuencia = 10 Ciclos /seg. Amplitud = 15 Volts Forma Sinusoidal

Ejemplo 5 Dibuje una seal analgica con los siguientes parmetros:

Fase = 90 periodo = 0.05/seg. Amplitud = 4 Volts Forma triangular

Ejercicio 6 Dibuje una seal analgica con los siguientes parmetros:

Fase = 180 Frecuencia = 10 Ciclos /seg. Amplitud = 6 Volts Forma rectangular

Ejercicio 7 Dibuje una seal de corriente continua cuadrada con los siguientes valores:

Amplitud del pulso 5 volts Periodo de 0.5 seg. Duracin del encendido .25 y de apagado de .25 Fase de 90 grados


1-20



Ejercicio 8 Dibuje una seal de corriente continua cuadrada con los siguientes valores:

Amplitud del pulso 10 volts Periodo de 0.7 seg. Duracin del encendido .2 y de apagado de .6 Fase de 0 grados

Ejercicio 9 S una forma de onda tiene una longitud de onda de 1,000 metros diga que frecuencia tiene.

Ejercicio 10 Cada cuando aparece un nuevo ciclo en una forma de onda de :

300 ciclos/seg. 1,000 ciclos /seg. 4,000 ciclos /seg. 10,000 ciclos /seg.

Ejercicio 11 Encuentre sus equivalentes en Khz:

1,000 Hz 15,000 Hz 100,000 Hz 1,800 Hz 5 Hz


1-21



Ejercicio 12 Encuentre su equivalente en Mhz

1,000, 000 Hz 10,000, 000 Hz 50,000 Hz 18,000,000 Hz

Ejercicio 13 Encuentre su equivalente en Hz

1 MHz 10 KHz 300 MHz 1900 Khz 10 GHz 15 GHz 100 MHz

1-22


Conversin de la informacin a una seal elctrica

Descripcin En este tema estudiaremos los dispositivos que son capaces de convertir ondas de corriente continua y alterna en seales de informacin.

Demanda de informacin

La demanda de la transmisin de la informacin se ha incrementado en los ltimos aos. A continuacin se presenta una breve cronologa de las informaciones que se transmiten:

1875 Seales de telegrafa 1900 Seales de telefona 1925 Seales de radio 1950 Seales de televisin y facsmil 1975 Satlites, telex, conmutacin en paquetes, voz digital, datos y TV

por cable 1980 Info -hogar, redes privadas, video conferencia, telemetra

procesadores de palabras, banca -hogar, telecorreo, video fijo y teletexto

1990 Color FAX, internet campus - enseanza ISDN

Internet de 5,000 computadoras que conectaba en 1990, ahora conecta 300,000. La comunicacin de datos se ha convertido en una parte fundamental de la computacin. Las redes globales renen diversos temas, como las condiciones atmosfricas, la produccin industrial y agrcola, trfico areo, informacin cientfica de todo tipo. El intercambio de informacin entre redes de datos juega el papel principal para el desarrollo de las telecomunicaciones. Se requieren verdaderas carreteras para transportar estas informaciones, estamos viviendo la era de las supercarreteras de la informacin.

Conversin de corriente a seales

Los tipos de informacin que utilizamos en comunicaciones son:

Seales de audio o voz: Son las seales que el odo humano es capaz de escuchar.

Seales de video: Son las seales que el ojo humano es capaz de captar Seal de Datos : son seales que manejan datos como caracteres ASCII,

normalmente provienen de computadoras.


1-23


Conversin de la informacin a una seal elctrica, continuacin

Ancho de banda

Los dispositivos que convierten seales de informacin manejan un rango determinado de frecuencias dependiendo del tipo de aplicacin, por ejemplo: los dispositivos que convierten audio de baja fidelidad trabajan entre 300 y 3,400 Hz, aunque el rango de frecuencias de audio este entre 20 Hz a 20,000 Hz, a esto se le conoce como ancho de banda y se define como el rango de frecuencias a que el dispositivo opera adecuadamente.

Representacin El ancho de banda se representa en los ejes coordenados. Sobre el eje de las abscisa se colocan la frecuencia y en el de las ordenadas la respuesta de la seal. A continuacin se presenta el ancho de banda del odo humano.

Frecuencia en Hz

Db

15Hz 20KHz

De la grfica se interpreta que el odo humano escucha frecuencias entre 20 y 20,000 Hz y lo que este fuera de este rango el odo es incapaz de escuchar, tanto las inferiores a 20 Hz o superiores a 20,000 Hz.

Descripcin Las seales de audio o voz son seales acsticas producidas por las cuerdas vucales y son percibidas por el odo humano. Estas seales tienen un ancho de banda de frecuencias de entre 20 Hz hasta 20,000 Hz.


1-24



El micrfono El micrfono es un dispositivo capaz de convertir las seales acsticas en seales elctricas, a partir de corriente continua.

FRECUENCIA =5 CICLOS/SEG

Granulos de Carbon

Seal de Corriente continua48 v

Esta seal es producida por esta fuente

48 v

C.C

No se aplica seal acustica

Lnea Telefonica

As llega por una lnea telefonica


1-25



Funcionamiento Al aplicar una seal acstica al diafragma del micrfono, ste (el diafragma) comprime los grnulos de carbn y los expande produciendo que la resistencia del micrfono se modifique.

Granulos de Carbon comprimidosEsta seal es producida por la compresin del carbon

48 v

C.C

Si se aplica seal acustica480ma

I=V/R =48 v/100 Ohms = 480mA

I=V/R =48 v/80 Ohms = 600mA

48 v

C.C

No se aplica seal acustica

Granulos de Carbon expandidoss

I=V/R =48 v/120 Ohms = 400mA


1-26



Seal modulada

La seal producida por el micrfono es una seal modulada. Quiere decir que una seal se modifica en funcin de otra. Para nuestro caso la seal de corriente continua se modula en funcin de los cambios de resistencia: a esto se le llamar en adelante seal analgica de voz.

Granulos de Carbon comprimidos (menor resistencia, la corriente aumenta))

480ma

Granulos de Carbon expandidos (mayor resistencia , la corriente disminuye)


1-27



Audfono El audfono es un dispositivo que convierte la seal elctrica de voz en seal acstica.

NSIMAN

Genera una seal acustica

Lnea Telefonica

Seal de audio modulada Diafragma

Los cambios de seal producen que el imn cambie de polaridad y el diafragma se acerque o se aleje.

Ancho de banda (canal telefnico)

El telfono es un dispositivo capaz de convertir la seal acstica en seal elctrica. Un canal telefnico (incluye: Audfono, micrfono y conductor), tiene un ancho de banda con un rango de 300 - 3,400 Hz, se considera como 4 Khz (4000 hz).

Fc Fcs

Frecuencias e corte

Frecuencia en Hz

Db Respuesta de la salida con relacin a la entrada

20Hz 20KHz

Ancho de banda de un canal Telefonico

300 Hz 3.4K Hz

i


1-28



Ancho de banda (sistema de alta fidelidad)

Un sistema de audio de alta fidelidad tiene un ancho de banda mayor, el ejemplo que a continuacin presentamos es la respuesta de un bafle.

Frecuencia en Hz

Db

15Hz 20KHz

Resumen Un aparato telefnico sirve para convertir voz en una seal de corriente modulada. Un canal de voz tiene un ancho de banda de 4 Khz.

NVOZ

TRANSMISOR

RECEPTOR

VOZ: Seal Acustica

Seal Acustica Bateria Central

B

Voz : seal Electrica Anmalogica

Frecuencia en Hz

Db

20Hz 20KHz300 Hz 3.4K Hz

CLIENTE

ACLIENTE


1-29



Video En una seal de video se tienen que considerar dos paramentos que el ojo humano puede distinguir:

1.- La persistencia del ojo humano: Es la capacidad de retencin de una imagen; Por ejemplo una pelcula es una secuencia de 24 fotografas transmitidas a cierta velocidad, s baja esta velocidad el ojo humano detecta parpadeos en la imagen.

2.- La resolucin de una imagen: El ojo humano es capaz de distinguir frecuencias de entre 30 Hz hasta 4 MHz.

Sistema de video

A continuacin se presenta el diagrama bsico de un sistema de video.

Exploracin

Video

Audio

Cinescopio

Altavoz

Generador de la seal de video

Receptores de la seal de video

Imagen Original

Funcionamiento El sistema consiste de una cmara que convierte la imagen en una seal elctrica y un cinescopio como receptor, el cual convierte la seal elctrica en imagen.


1-30



Cmara y receptor

A continuacin se describe la funcin de la cmara de video y la del cinescopio:

se explora la placa sensible a la luz

Cinescopio

Escena

LenteTubo de la camara

Gen. de Sincr.

Amplif. de videor.

Seal elctrica de video

2

1

3

4

Pulso de Sincronia

Paso Funcin 1 La imagen es tomada por un lente y la presenta en una placa sensible a la

luz . Un haz de electrones explora la placa de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha, ste se debe mover en sincrona con el haz de electrones del cinescopio.

2 La salida de video es una seal de corriente continua que vara en funcin de las tonalidades de la imagen (con frecuencia de 30 Hz hasta 4 MHz).

3 La seal de video es amplificada para llevarla a la entrada del cinescopio Tambin del tubo de cmara se genera un pulso que es enviado al cinescopio para sincronizar el haz de electrones (para que empiecen y terminen al mismo tiempo.)

4 El haz de electrones barre la pantalla y la seal de video indica la tonalidad de la imagen.


1-31



Seal de video Al explorar la imagen, las tonalidades de esta varan desde el nivel blanco hasta el negro pasando por una gama de tonalidades de gris (en caso de TV blanco y negro), la imagen es explorada por un haz de electrones la que corre en lnea de izquierda a derecha. Al recorrido del haz se le llama: lnea de imagen, sta puede variar de la tonalidad entre el blanco y negro.

Nivel de Blanco

Nivel de Negro

Una lnea de imagen

Pulso de sincronia

Lnea 2

Le indica al haz que

retorne

Lnea 525

Le indica al haz que

Barrido total de lineas 525 Pulso desincronia de barrido

Lnea 1 Lnea 2 Lnea 3 Lnea 525

PNivel de negro

PNivel de Blanco

Pulso de borrado vertical

Pulso de sincronia vertical

Retorno horizontal

Retorno vertical


1-32



Cuadro En la figura se presentan una seal llamada pulso de sincrona horizontal la cual indica que el haz de electrones tiene que regresar a la siguiente lnea de izquierda a derecha o de derecha a izquierda.

Cuando ha terminado de explorar toda la imagen de izquierda a derecha y derecha a izquierda y de arriba hacia abajo, se dice que se completo un cuadro el cual esta formado por 525 lneas de imagen, divididas en dos campos, esto es, primero el haz explora las lneas nones y a esto se le llama campo y despus el haz retorna a la parte superior izquierda e inicia la exploracin de las lneas pares o el segundo campo.

Normas De acuerdo a las normas americanas de televisin se debe presentar:

Cuadros por segundo , uno cada 0.04 seg. Cada cuadro de 525 lneas de imagen, en total 15750 lneas por segundo. Cada cuadro con dos campos uno con lneas nones y otro con lneas pares. Cada lnea de imagen maneja seales de video de entre negro y blanco con

frecuencias de 30 Hz hasta 4 MHz.


1-33



Ancho de banda

El ancho de banda de una seal de video es de 6 MHz dividida en dos seales una de video y una de audio como indica la figura:

0 16

52 3 4

Portadora de VideoPortadora de audio

Banda lateral

Superior de video

1.25 MHz

5.75 MHz

4 MHz

0.5 MHz

6 MHz

Seal de datos La informacin tales como textos, almacenados en una computadora en forma de archivos son almacenados en la computadora en forma digital con cdigos especiales para esto.

Los Fax son dispositivos que convierten un documento en forma de dato y lo transmiten de esta forma.

Describiremos brevemente como las computadoras y los fax realizan esta funcin.


1-34



Datos de texto Un ejemplo de datos son los que se manejan en las computadoras stos pueden ser por intercambio de informacin entre dos computadoras :

CLIENTE

ACLIENTE

BDATOS

DATOS

Enlace o canal de datos

Hola

1 El cliente tecleaHola

01011001

2.-El teclado codifica cada letra en 8 Bits

01011001

3.- La computadora envia al canal de datos y a la pantalla

Hola

4.- La computadora del cliente B recibe la informacin y la presenta en la pantalla

La conversin de los datos puede ser desde el teclado o estar almacenados en forma magntica en discos duros o flexibles o en discos compactos.

O bien pueden ser intercambios de informacin de una computadora central y terminales PC.

Transmsisin de una pC a una computadora central

01011001

01011001

01011001

A continuacin explicaremos la codificacin de las seales de datos, pero antes revisaremos los conceptos bsicos de las seales digitales.


1-35



Seal digital Las seales digitales son seales que tienen cambios bruscos en el tiempo, por ejemplo, cuando contamos del 1 al 10 de uno en uno, no contamos los valores intermedios como en la seal analgica (1.1,1.2,1.3 etc.).

Bits En una seal elctrica de tipo digital, la seal solo toma dos valores, por ejemplo, 0 y 5 volts 0 y 10 volts 5 y 10 volts, a estos valores se les llama Bits y su valor es de 1 para el valor de voltaje alto y 0 para el valor de voltaje bajo.

Caractersticas A diferencia de las seales analgicas los componentes principales de estas seales son:

Velocidad de Transmisin: es la cantidad de Bits que se transmiten en un segundo.

Amplitud del pulso

BIT VALOR = 1

5

0

BIT VALOR = 0

AMPLITUD

TIEMPO

SEAL DIGITALV


1-36



Codificacin Aunque la seal digital solo toma dos valores 0 y 1, la informacin debe tener un sentido lgico, esto es, debe tener un cdigo para poder interpretarla posteriormente. Existen organismos internacionales como la CCITT (Comit Consultivo Internacional de Telegrafa y Telefona) en Europa o IEEE en E.U. de Norte Amrica que norman estos cdigos, actualmente se maneja el cdigo ASCII (American Standard Code for Information Interchange, cdigo americano para intercambio de informacin).

Cdigo ASCII Este cdigo utiliza 8 Bits por cada carcter, (tambin se conoce como cdigos binario por manejar dos valores solamente), por ejemplo: la letra A se representa como 01000001 y su representacin elctrica se muestra en la siguiente figura.


1-37



Representacin elctrica

A continuacin se muestra grficamente la representacin elctrica de la letra A:

5

0

CARACTER A

TIEMPOBIT BIT BIT BIT BIT BIT

8 7 6 5 4 3

BIT BIT

2 1

VELOCIDAD =8 BITS /SEGAMPLITUD =5 VOLTS

V

0 0 0 0 0 0

1 1

(Seg )

1 Seg


1-38



Tabla A continuacin se presenta la tabla de conversiones ASCII con todos sus caracteres.

Ejemplo Supngase que se requiere enviar el siguiente mensaje :

HOLA SON LAS 10:00 A.M.

Siga el siguiente orden: B8, B7, B6, B5, B4, B3, B2, B1. Los primeros cuatro Bits (B8, B7, B6, B5) se deben tomar de las filas de

arriba de la tabla. Los cuatro Bits restantes (B4, B3, B2, B1) de la columna izquierda.


1-39



Ejemplo (continuacin)

H O L A S O N 01001000 01001111 01001100 01000001 00100000 01010011 01001111 01001110

L A S 1 0 : 00100000 01001100 01000001 01010011 00100000 00110001 00110000 00111010

0 0 A . M . 00110000 00110000 00100000 01000001 00101110 01001101 00101110

Representacin elctrica

El diagrama de seales digitales de la palabra HOLA queda como sigue:

SI EL TIEMPO PARA TRANSMITIR ESTOS CARACTERES ES DE: 1 SEG ENTONCES LA VELOCIDAD SER: 32 BITS /SEG

8 7 6 5 4 3 2 1

H O L A

00 0 0 0 0 0 00 0 00 0 0 0 0 00 0 0

B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B

1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1

8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1


1-40



Ejercicio 1 Codifique el siguiente mensaje a cdigo ASCII: TELFONOS DE MXICO

Ejercicio 2 Dibuje el diagrama elctrico de la seal del ejercicio:


1-41



Datos de fax Los fax son dispositivos capaces de cambiar informacin almacenada en hojas de papel a datos binarios, lo hace explorando la hoja de papel con un haz de luz.

FAX que transmiteFAX que recibeB

1111111

1111111

1111111

1111111

1.-Fondo de un caracter para el FAX

Caracter a explorar

1001111

B1000111

1011011

1011011

10000111111111

1111111

1111111

1111111B

2.- El fax con un haz de luz marca los

3.- El fax hace el cambio de los unos

1000011101101110110111000111 4.- Transmsin del caracter

11111111111111111111111111111111111

1111111

BMenor resolucin Mayor resolucin

puntos donde el caracter coincide

que tocan la figura por ceros


1-42



Otros tipos de datos

Existen otras informaciones que son discretas, pero que no llevan informacin de texto, puede ser alarmas contra incendio o de robo. Un dispositivo de alarmas discretas genera un pulso de CD y lo enva por una lnea, en una central de alarmas esta es detectada por medio de una lampara o de una computadora.

Resumen Hemos revisado los tres tipos de informacin bsica : voz , video y datos la tabla siguiente presenta un resumen general de esta informacin:

Informacin de ..

Producida por ( codificada por)

Recibida por (decodificada

por)

Ancho de banda usado en

transmisin

Se representa por

Voz Telfono micrfono

Telfono audfono

4 KHz

Vdeo Cmara de vdeo

Pantalla de TV

6 MHz

Datos Computadora, fax, facsmil,

alarmas

Computadora, fax, facsmil

Depende del canal de datos a usar

1-43


Modulacin de seales

Descripcin Las seales elctricas de informacin deben ser transmitidas, para ello se requiere un medio de transmisin este medio de transmisin lleva la seal del transmisor al receptor. Existen diferentes tipos de medios de transmisin unos requieren de un medio fsico y otros el aire para conducir la seal.

N FIBRA OPTICA

PAR FSICO

CABLE COAXIAL

Dispositivos

DATOS

VOZ

VIDEO

Dispositivos

Dispositivos

TRANSMISOR RECEPTOR

DATOS

VOZ

VIDEO

RADIO

I I

Medios de transmsisin o canal de comunicacin

Aire

Fsicos

Aire

RADIO

Tipos de enlace 1. Los enlaces fsicos puede ser: Par fsico Cable coaxial Gua de onda Fibra ptica

2. El enlace por aire: Sistemas de antenas de lnea de vista Sistema de antenas usando satlite


1-44


Modulacin de seales, continuacin

Modulacin Actualmente los medios de transmisin permiten que dentro de el viajen seales en forma simultnea, ya sea compartiendo el mismo espacio o el mismo tiempo. Cmo se puede realizar esto si la seales de informacin tienen, dependiendo de su naturaleza, la misma frecuencia?. Esto se logra por medio de la modulacin de seales, como s la seal de informacin se pone en funcin de otra con frecuencia diferente.

Tcnicas de modulacin

La modulacin de una seal consiste en generar una frecuencia de valor determinado y modificarla en amplitud, frecuencia o fase en funcin de la seal de informacin.

Seal de informacin

Modulador


Seal modulada con esta frecuencia


1-45



Modulacin en amplitud (A.M.)

La modulacin por amplitud (A.M.) se logra por medio de un modulador que mezcla las seales de informacin y la portadora. La portadora vara su amplitud en funcin de la seal de informacin.

Seal de informacin de voz

Modulador


Seal modulada en amplitud AM como viajaEnvolvente

La seal portadora varia su amplitud

AM


Modulador


Seal modulada en amplitud AMEnvolvente

La seal portadora varia su amplitud

Datos

Video

Amplitud =0

Video

Datos

AMSeal que viaja


1-46



Modulacin en frecuencia (FM)

La modulacin por frecuencia (FM) se logra por medio de un modulador que mezcla las seales de informacin y la portadora. La portadora vara su frecuencia en funcin de la seal de informacin.


Modulador


Seal modulada en frecuencia FM

La seal portadora varia su frecuencia

FM


Modulador


Seal modulada en Frecuencia FM

Datos

VideoVideo

FM

Dato


1-47



Modulacin en fase

La modulacin por fase (PM) se logra por medio de un modulador que mezcla las seales de informacin y la portadora. La portadora vara su fase en funcin de la seal de informacin.


Modulador


Seal modulada en fase PM

La seal portadora varia su fase


Modulador


Seal modulada en fase

Datos

Video

Video

Fase

Cambios provocados por los datos


1-48



Demodulacin Las seales de informacin cuando llegan con el receptor son demoduladas para recobrar la informacin como indica la siguiente figura:

N

Dispositivos

Seal de voz

Dispositivos

TRANSMISOR RECEPTOR

VozI I

Medios de transmsisin o canal de comunicacin

Video

Datos

Video

Datos

Seal de informacin Seal de informacin demoduladaSeal de informacin Modulada

AM

AM

AM

FM

FM

FM

PM

PM

PM

1-49


Conversin analgico - digital/digital - analgico

Descripcin Los sistemas de transmisin y conmutacin tiende a ser digitales, esto quiere decir que los sistemas de telecomunicaciones manejan preferentemente la seal de informacin de forma digital por lo tanto es necesario que los sistemas realicen conversiones analgico digital y digital analgico.

Donde se realiza la conversin

La conversin se realiza por medio de un circuito integrado, ste puede estar en aparato telefnico o en la central telefnica:

Medio de transmsisnCentral Telefnica

Analgico Convertidor

A/D

M

Medio de transmsisnCentral Telefnica

Analgico

Convertidor

A/D

Seales de voz La planta telefnica esta diseada para manejo de voz, aunque en ella se pueden manejar seales de datos y video. El estudio de la conversin se debe iniciar a partir de la conversin de voz.


1-50


Conversin analgico - digital/digital - analgico, continuacin

Etapas La conversin de seales analgicas de voz a seal digital se realiza en 4 etapas:

1. Filtrado 2. Muestreo 3. Cuantificacin 4. Codificacin

A continuacin se dar una breve descripcin de la conversin y posteriormente se describir el detalle de la conversin.

Filtrado Un filtro es un dispositivo capaz de dejar pasar un determinado rango de frecuencias. Para nuestro caso se debe permitir pasar frecuencias de voz de entre 300 y 3400 Hz, (recuerde que el rango audible es de 20- 20,000). El ancho de banda de un canal telefnico es considerado de 4 KHz (4000 Hz).

Filtro

Db

300 Hz3400 Hz

El filtro elimina frecuencias menores a 300 y mayores 3400

Esta seal tiene una frecuencia

Esta seal tiene una frecuencia menor a 300 y mayor a 3400

de 300 y 3400


1-51



Muestreo El siguiente paso despus de haber filtrado la seal, es el del muestreo, el cual consiste en tomar muestras de la seal analgica de voz. A continuacin se presenta un ejemplo del muestro de una seal con una frecuencia de un ciclo.

-1

-2

0

1

2

TIEMPO

AMPLITUD

FRECUENCIA

FRECUENCIA = 1 CICLO /SEG

1

1.1

1.9

MUESTRAS

-1

-2

0

1

2

TIEMPO

AMPLITUD

FRECUENCIA

FRECUENCIA = 1 CICLO /SEG

1

1.1

1.9

MUESTRAS

SEAL ORIGINAL SEAL MUESTREADA

Seal PAM: Con estas muestras el receptor deber recuperar la seal original, entonces s estas muestras se toman muy separadas ser difcil que el receptor pueda reproducirlas; por lo tanto las muestras debern ser de tal forma que las perdidas entre muestras sea mnima. De acuerdo a las normas internacionales la seal deber ser muestreada cuando menos con una frecuencia cuyo valor sea el doble de la seal original. Por ejemplo para el caso del ejemplo de la figura anterior se debern tomar muestras con frecuencia de 2 Hz. (dos muestra por cada ciclo). Como la seal muestreada es la seal original pero en funcin de otra (8000 Hz) es una seal modulada y como las muestras son tomadas en amplitud esta seal se conoce como seal PAM (modulacin por amplitud de pulso).


1-52



Muestreo (continuacin)

En un canal telefnico cuyo ancho de banda se considera de 4 KHz (300 -3400 Hz) se deber explorar o muestrear la seal con una frecuencia de 8000 Hz (8000 muestras por segundo), o sea el doble de la frecuencia de su ancho de banda. El periodo de la seal ser de 125 microsegundos (1/f = 1/8000) cada 125 microsegundos se toma una muestra de la seal.

-1

-2

0

1

2

TIEMPO

AMPLITUD

FRECUENCIA = (300-3400 hz CICLOs /SEG)

1.1

1.9

MUESTRAS

SEAL ORIGINAL

-1

-2

0

1

2

TIEMPO

AMPLITUD

FRECUENCIA

1.1

1.9

MUESTRAS

SEAL PAM

Muestreador

Toma 8000 muestras cada segundo(cierra el conmutador)

Valores de las muestras

Como se observa de la figura anterior las muestras o la seal PAM tomadas tienen diferentes valores y signos, adems la muestra puede tener una infinidad de valores de voltaje.

Cuantificacin Slo se pueden tener 256 valores (128 positivos y 128 negativos). Las muestras se deben ajustar aun valor entre 16 mv (milivots) y 2048 mV. Se introduce un ruido a la seal por haber prdida de seal por la cuantificacin. La cuantificacin que se realiza no es lineal sino escalonada, se toman valores de: 16 , 32 , 64, 128 , 256, 512, 1024, 2048.(mV), estos valores se le conocen como segmento. Los valores de los escalones son: 1, 4, 8, 16, 32, 64. Existen dos normas internacionales que definen la cuantificacin: la ley A y la Ley . Los equipos utilizados en Telmex utilizan la ley A.


1-53



Cuantificacin (continuacin)

Ley A: En la siguiente figura se presenta la grfica de compansin (expansin y compresin de la seal) de la ley A. Est dividida en 13 segmentos en la mitad inferior caen las muestras negativas y en la superior las muestras positivas, cada segmento contiene 16 escalones excepto el segmento 7, el cual tiene 64 escalones (realmente son 4 cuatro niveles agrupados). Sumando todos los niveles de cuantificacin dan 256 escalones.

12

3

45

6

7

8

9

10

1113

6

7

5

4

3

21

00

1

2

3

4

5 = 1016 7

1 010

1111

0111

00100001

0000

-1 1

-1

Segment.No.

Y

X

segmento segm. intervalo

X = 1101 1100

01110110

0101

1 01 0

12


1-54



Cuantificacin (continuacin)

Manejo de la grfica: La siguiente grfica se presenta en la parte superior la ley A de compansin y en la inferior una seal de voz (es un ejemplo dado que la seal de voz es ms compleja).

12

34

56

7

89

1011

13

67

54

3210012

34

5 = 1016 7

1 010

1111

0111

001000010000

-1 1

-1

Segment.No.

Y

X

segmentosegm. intervalo

X = 1101 1100

01110110

0101

1 01 0

12

1

-1

1

Seal de voz

Muestras

Se observa que las muestras de la seal de voz quedan en diferentes partes de la ley A. Los valores asignado (cuantificados ) deben ajustare a los 256 valores posibles.


1-55



Codificacin La siguiente etapa en la conversin es el de la codificacin de la muestra cuantificada. Cada muestra cuantificada se le asigna un cdigo binario de 8 bits: B7B6B5B4B3B2B1B0.

Donde : B7 Es la polaridad de la seal B6B5B4 es el segmento B3B2B1B0 dan el subsegmento La siguiente tabla muestra los valores binarios asignados a cada una de los 256 valores ( 13 segmentos y cada segmento con 16 valores ).

Tabla de equivalencias

A continuacin se presenta la tabla de equivalencias entre valores digitales y analgicos (tabla I).

Nmero de Segmento

Polaridad en valor binario

B7 (-) (+)

Segmento valor binario B6B5B4

Subsegmento valor binario

B3B2B1B0

Voltaje en mV.

(+/-)

1 y 13

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

2048 1984 1920 1856 1792 1728 1664 1600 1536 1472 1408 1344 1280 1216 1152 1088


1-56



Tabla de equivalencias (continuacin)


Nmero de Segmento


B7 (-) (+)



B3B2B1B0

Voltaje en mV.

(+/-)

2 y 12

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

1024 992 960 928 896 864 832 800 768 736 704 672 640 608 576 544

3 y 11

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

101 101 101 101 101 101 101 101 101 101 101 101 101 101 101 101

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

512 496 480 464 448 432 416 400 384 368 352 336 320 304 288 272


1-57





Nmero de Segmento


B7 (-) (+)



B3B2B1B0

Voltaje en mV.

(+/-)

4 y 10

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

256 248 240 232 224 216 208 200 192 184 176 168 160 152 144 136

5 y 9

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

128 124 120 116 112 108 104 100 96 92 88 84 80 76 72 68


1-58





Nmero de Segmento


B7 (-) (+)



B3B2B1B0

Voltaje en mV.

(+/-)

6 y 8

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34


1-59



Tabla del segmento nmero 7

La siguiente tabla nos indica el segmento 7, que corresponde a la muestra que contiene 64 escalones (realmente son 4 niveles).

Nmero de Segmento


B7 (+) (-)



B3B2B1B0

Voltaje en mV.

(+/-)

7

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

001 001 001 001 001 001 001 001 001 001 001 001 001 001 001 001

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17

7

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1


1-60



Ejemplo 1 Supngase una muestra PAM con un valor de +256 MV. S la codificamos en una seal digital tendremos:

B7 =1 por que la muestra es positiva B6B5B4 = 100 por ser el segmento 10

El subsegmento tendr el valor de:

256mV128

136

144

152

160

168

176

184

192

200

208

216

224

232

240

248

Segmento 10Segmento 11

0000

0001

0010

0011

0100

0101

10000110

0111 1001

1010

1011

1100

1101

1110

11111111

Muestra

La seal PAM de +256 mV toma el valor digital 11001111

+2048

-2048

Seal PAM

+256mV

1 1 1 1

0

Seal digital de 8 bits

5 V

0 V B7 B0B6 B5 B4 B3 B2 B1

0

1 1


1-61



Ejemplo 2 Se desea representar la seal PAM con un valor de -25 mV como seal digital:

Entonces:

B7= 0 por que la seal es negativa B6B5B4= 001 por estar en el segmento 7 B3B2B1B0:= 1000 este segmento va de entre 16 mV y 32 mV. S lo dividimos entre 16 tendremos que cada subsegmento valdr 1 mV.

32 mV16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

Segmento 7Segmento 7

0000

0001

0010

0011

0100

0101

10000110

0111 1001

1010

1011

1100

1101

1110

11111111

Muestra

+2048

-2048

Seal PAM

-25mV

1

00 0


5 V

0 V

0 00

B7 B0

1


1-62



Ejercicios Codifique las siguientes seales PAM: +100mV -124 mV +1024 mV -2048 mV +1920mV

Resumen La conversin de una seal analgica digital consiste en 4 etapas: filtrado, muestreo, cuantificacin y codificacin.

F.V.Muestreo Cuantif.Codif.

Entrada AnalgicaF.V. = Frecuencia de voz

Filtrado

Recuperacin Una vez transmitida la seal digital el receptor deber recuperar la seal analgica. La recuperacin de la seal se logra en dos pasos: decodificacin y filtrado:

Ejemplo :

10001001 Con base a la tabla I este la seal tiene un valor de: B7= 1 La seal es positiva B6B5B4 =000 Esta en el segmento 7 , entre +1 mV y +16 mV En este segmento los valores escalan de uno en uno por lo tanto s B3B2B1B0 =1001 entonces el valor de la muestra es de +10 mV


1-63



Ejemplo 2 Supngase la seal :

Seal PAM1

0


5 V

0 V

0 0

1

0 0

1

B7 B0

La seal analgica ser: B7= 1 La muestra es positiva B6B5B4 =001 segmento 7 entre +17 y +32 el salto entre estos dos valores es de 1 en 1 ( dado que hay 16 subsegmentos ) B3B2B1B0 = 1000 es de +25 mV.

Ejemplo Obtenga el valor de la seal PAM de los siguientes valores digitales:

11001001 10011111 01001001 01101111 10000001

Velocidad de transmisin

La velocidad de transmisin, para voz, es de 64,000 Bits/seg. ,este valor se obtiene de la multiplicacin de la frecuencia de muestreo, 8000 Hz por el nmero de bits en que fue codificada cada muestra (8 bits). Velocidad de un canal de voz =8,000 Hz x 8 Bits = 64,000 Bits/seg. o 64 KBit/seg. (Kilobits por segundo).


1-64



Resumen La siguiente grfica muestra las etapas de la conversin analgico / y digital y la conversin digital analgica.

Cuantif.MuestreoCodif.

Entrada Analgica F.V. = Frecuencia de voz

Decodific. Filtro F.V.AB=4 KHz

AB=4 KHz

AB = Ancho de Banda

64Kbits/ seg

2-1


Captulo # 2

Estudios de transmisin

Panorama general

Introduccin A efecto de que un enlace de voz, video y datos funcione sin problemas, se hace necesario que antes de construir cualquier sistema de transmisin se haga un estudio, en este caso veremos lo concerniente a un par fsico.

Objetivo Al trmino del captulo, los participantes identificarn los parmetros permisibles, de acuerdo a las normas para la elaboracin de estudios de transmisin.

En este captulo En este captulo se conocern los siguientes temas:

Tema Ver Pgina Resistencia mxima permisible. 2-2 Atenuacin mxima permisible. 2-6 Calibres. 2-10 Procedimiento. 2-24 Formatos. 2-26 Solucin a redes de clientes fuera de los lmites de transmisin.

2-30

2-2


Resistencia mxima permisible

Resistencia de lnea

En nuestro sistema telefnico la resistencia de lnea (RL) es la medida en bucle, de la lnea de cliente solamente.

La resistencia de bucle (Rb) es la suma de:

Resistencia del puente en D.G. (Rpa) Resistencia de lnea (RL) Resistencia de aparato ( Ri )

Rb = Rpa +RL + Ri

El mejor compromiso como resistencia de bucle es : Rb < = 1300


2-3


Resistencia mxima permisible, continuacin

Lneas suple-mentarias

En el caso de conexin de instalaciones privadas utilizando lneas suplementarias conviene verificar que:

RL = RlP + Rip + Rls

2-4



Clculo de la resistencia

La frmula para calcular la resistencia de una lnea es :

Donde R= Resistencia,

Es una constante de resistividad, que en el caso del cobre es igual a 0.0175,

L Es la distancia en metros y A Es el rea o seccin del conductor en metros cuadrados.

Para obtener el rea se utiliza cualquiera de las frmulas siguientes:

A = pi r 2 A d=

pi

2

2

A d= pi4

2

Donde pi es igual a 3.1416, d es el dimetro del conductor.

r = radio d = dimetro A = rea

rd

=

2


2-5



Ejemplo Calcular la resistencia de una lnea calibre 0.5 mm en una distancia de 2000 mts.

pid (3.1416)(0.5) (3.1416)(.25) A = ____ , A = __________ , A= ________ , A= 0.19635

4 4 4

Pero como en el caso del sistema telefnico la resistencia es de bucle (ida y vuelta) entonces :

R = 178.25 x 2 R = 356.5

Ejercicio Calcular la resistencia de una lnea calibre 0.4 mm. en una distancia de 1000 mts. Respuesta : aproximadamente 280

2-6


Atenuacin mxima permisible

Generalidades La atenuacin de la lnea para seales mayores a 1000 Hz es independiente de las cualidades tcnicas al nivel emisin y recepcin de las terminales (aparatos). Los parmetros manejados para la atenuacin de las lneas han sido obtenidos con seales a una frecuencia de 1000 Hz

Tipo de Conmutador Atenuacin Mxima y modo de enlace A 1000 Hz.

Central digital 10 dB Central analgica 8 dB

Instalaciones particulares

Las conexiones con instalaciones particulares, utilizando lneas particulares, pueden provocar una atenuacin suplementaria de l dB para cruzar el equipo IP (Instalacin privada, PBX) y la red privada (L. S.).

Atenuacin en cables multipares

En los cables multipares con conductores de cobre, la atenuacin que producen a la seal los diferentes calibres es la siguiente:

Conductor cobre

Atenuacin lineal a 1000Hz.

dB/Km. 0.4 1.83 0.51 1.5 0.64 1.21 0.81 0.91


2-7


Atenuacin mxima permisible, continuacin

Grfica de atenuacin

En la siguiente grfica se representa la atenuacin.

dB = decibel

F = frecuencia medida en Hertz.

Clculo de la atenuacin

La frmula para calcular la atenuacin de una lnea es :

= 8 682

.

WRC

Donde W es igual a 2 (pi) (F)= 1000 Hz. donde F es frecuencia, R es la resistencia, C es la capacitancia. (La capacitancia del calibre 0.4 es igual a 0.05 x 10 -6).

Del calibre 0.5 es igual a 0.053 x 10 -6 y del calibre 0.64 es igual a 0.056 x 10-6.


2-8



Ejemplo Calcular la atenuacin de una lnea en una distancia de 1000 mts. con calibre 0.4.

= 8 682

.

WRC

Sustituyendo:

= 8 68 2 31416 1000 280 0 05 10

2

6

.

( )( . )( )( )( . )

Resultado: = 182. dB

Ejercicio Comprobar que la atenuacin de una lnea sin pupinizar en una distancia de 1000 mts. con calibre 0.5 es igual a 1.5 dB. y con calibre 0.64 es igual a 1.21 dB.

Lmite de transmisin

Los limites de transmisin permisibles para la red por los equipos de conmutacin digital son en:

Resistencia 1300 Atenuacin 10 dB.

Equipos digitales de conmutacin

Los equipos digitales de conmutacin segn el nivel del Plan Fundamental de Conmutacin que tomen en cada ZAC, y para los niveles mas bajos, los cuales cuentan con un nmero determinado de lneas, han sido definidos como sigue:

CCE: Centro con Capacidad de Enrutamiento. CCA: Centro de Conexin de Abonados (cliente), tambin

denominada URL.

Controlan a su vez dentro de las ZACs. a los MUX de cliente.


2-9



Tipos de equipos digitales de conmutacin

Los equipos de conmutacin, independientemente del nivel de conmutacin en la ZAC, y dependiendo del proveedor son de los siguientes tipos:

RSS R-12 RMS AXE D-12 DMS S-1240 S-12C RISLU A-12 5 ESS

2-10


Calibres

Generalidades Para los clculos tenemos que considerar que el cable multipar conectado a la terminal del cliente est prolongado hasta la casa del cliente ms lejano de la terminal. Es decir que la lnea de cliente est integrada a la red secundaria, su calibre es siempre superior o igual al calibre del cable de red secundaria.

En caso de lneas de clientes particularmente lejanos de la terminal, se tomar en cuenta en el clculo la lnea del cliente.

Cables de conexin

Resistencia (/km.)

Atenuacin (dB/km)

Cordn paralelo 45 1 dB Cable areo

autosoportado 2 Ps (0.81)

68

0.91 dB


2-11


Calibres, continuacin

Principios de digitalizacin de la red

La digitalizacin de la red conduce a definir las reglas siguientes:

Distancia C.D.

Por lo general las cajas de distribucin se encontrarn ubicadas en un radio de 3 Km.


2-12



Los cambios de calibres

Los cambios de calibre introducen desadaptaciones de impedancia siempre nocivos a un buen rendimiento de transmisin, en el caso de transmisin digital puede ser fuentes de errores.

Cuando sea necesario, las ampliaciones de las redes se desarrollarn slo con un cambio de calibre en red principal, un cambio en red secundaria y un cambio de calibre al nivel caja de distribucin.


2-13



Uso de combinacin de calibres

Las terminales ubicadas a ms de 1.5 km. de la caja de distribucin, estarn enlazadas con cables de calibres heterogneos.

Nota: Esta misma arquitectura puede ser utilizada con dimetro 0.5 + 0.64, cuando se trata de un eje ms largo.

Independencia entre pares de red sec. y princ.

Con la preocupacin de simplificar los procedimientos de operaciones, para que cualquier par principal de una caja de distribucin se pueda asignar a cualquier par de la red secundaria, todos los pares de los cables conectados en una misma caja de distribucin, tendrn los mismos parmetros elctricos y de transmisin.


2-14



Utilizacin de calibres en red principal y sec.

El orden en el cual se deben utilizar los calibres permitir:

Un mximo de continuidad en los calibres.

Ejemplo 1 Continuidad principal secundaria.

(Red secundaria corta, caja de distribucin cerca de la central).

Ejemplo 1A Continuidad principal secundaria para los clientes conectados en la red secundaria de 0.5.

Si los nmeros de lneas en la red secundaria 0.5 son bajos, es mejor construir la red principal en 0.4 + 0.5.


2-15



Ejemplo 1B Mximo de continuidad en red principal.

Ejemplo 1C Evitando el salto de calibre en la caja de distribucin.


2-16



Consideraciones La mejor operacin posible de los cables existentes con sus calibres se deber tomar en cuenta durante estudios de ampliaciones.

Se utilizarn cables existentes para encontrar soluciones que satisfagan los principios enunciados.

Se practicar la mejor administracin de las canalizaciones y de los cables.

Utilizar los calibres, ms bajos en los tramos que se mantengan areos.


2-17



Homogeneidad de calibres en red secundaria

Terminales ubicadas a ms de 1.5 km. de la caja de distribucin.

Debern ser conectadas con calibres homogneos desde la caja de distribucin.

La superficie de un distrito, su forma, la ubicacin de la demanda influye en la eleccin de los calibres.

Conocer la distancia mxima a cubrir en red secundaria es un elemento importante.

Los cables cuyo dimetro y cuyo costo son muy altos, debern ser empleados para principales, mejor que en secundarios por las razones siguientes:

- La tasa de ocupacin en red secundaria es baja.

- Ampliaciones ms largas en secundarios.

Estudio de la red secundaria

Verificar si la necesidad ms lejana se podra conectar respetando el plan de transmisin; esto servir de base al estudio.

En el caso excepcional y marginal de un abonado aislado a ms de 3 km. de la caja de distribucin conviene utilizar eventualmente sistemas de transmisin especficos para no afectar a las otras lneas del distrito. (radio, realimentador, etc.).


2-18



Forma de la zona y ubicacin de demanda

Demanda numerosa en la periferia de la red de distribucin.

L.M.= Longitud mxima de red secundaria

Evitar si es posible el calibre 0.64 en red secundaria (demasiados clientes interesados).

Red secundaria 0.5 para demanda alejada. 0.4 0.4+0.5, para demanda cercana.


2-19



Localizacin de la demanda

La demanda localizada alrededor de la C.D. y la demanda alejada, deber ser atendida de la forma siguiente:

0.64 para la demanda situada en la extremidad de la zona. LM: Longitud mxima de la red secundaria.

Nota: Si hay demanda mayor a 50, se pondr una C.D. alimentada desde la central con 0.5 a 0.64 y la red secundaria con calibres 0.4 a 0.5.

Combinacin de calibres

En red secundaria, es casi siempre posible utilizar el calibre ms bajo para la demanda cercana a la caja de distribucin, y 0.5 0.64 para la ms alejada.

La eleccin de dos calibres en la zona del distrito depende:

De la reparticin geogrfica de la demanda en la zona.

La saturacin de una red subterrnea o area puede conducir a utilizar localmente:

Un calibre mayor al calibre necesario con el fin de permitir un reagrupamiento. Quedando los cables homogneos para satisfacer a la demanda situada a menos de 1.5 km., un clculo econmico es necesario.


2-20



Ejemplo A continuacin se muestra ejemplo de combinacin de calibres:

Jerarqua de las estructuras

Calibre a utilizar en orden de preferencia en el cuadro de construccin de redes nuevas a partir de la central.

DIMETROS UTILIZADOS

mm 1 0.4 2 0.4 + 0.5 3 0.5 4 0.5 + 0.64 5 0.64 6 0.64 + 0.8 7 0.8


2-21



Combinacin de calibres

En el caso de sacar cables nuevos desde la central, y sea necesario una combinacin de calibres, se utilizan las frmulas:

{ Ax + By = R x + y = L

{ x + y = AT x + y = L

De donde

A: Resistencia unitaria del calibre mayor. B: Resistencia unitaria del calibre menor. R: Resistencia limite permisible de la central. x: Distancia en kilmetros para el calibre mayor. y: Distancia en kilmetros para el calibre menor. L: Distancia de la lnea desde la central. : Atenuacin unitaria del calibre mayor. : Atenuacin unitaria del calibre menor. AT: Atenuacin limite permisible de la central.

Aplicaciones de las frmulas

Estas frmulas se aplican para hallar las longitudes de los calibres mayor y menor que deber indicar el proyecto, para llegar a los clientes mas distantes, dejando a sus lneas dentro de los limites sealados para los equipos de conmutacin.

Es posible buscar resolver la combinacin apropiada para el lmite de resistencia y checar as los valores de atenuacin o viceversa.


2-22



Ejemplo Encontrar la combinacin de calibres adecuada en un cable desde la central a una distancia de 4.9 Kms. Con lmite de resistencia permisible de la central de 1300

{ Ax + By = R ......1 x + y = L ......2

Despejar y en ...2

y = L - x ......3

Sustituir y en ...1:

Ax + B(L - x) = R Ax + BL - Bx = R Ax - Bx = R - BL .......4

Sustituyendo trminos en ...4, tenemos:

180x - 280x = 1300 - (280)(4.9) - 100x = 1300 - 1372 100x = 72 x = 72/100 x = 0.72 Kms. de calibre 0.5 .....5

Sustituyendo trminos ...5 en ...3, tenemos:

y = 4.9 - 0.72 y = 4.18 Kms. de calibre 0.4


2-23



Ejemplo (continuacin)

Checar la atenuacin: x + y = AT

Sustituyendo tenemos: (1.5)(0.72) + (1.83)(4.18) < = 10 dB. 1.08 + 7.65 < = 10 dB.

8.73 dB < 10 dB.

2-24


Procedimiento

Generalidades En los estudios de transmisin es necesario llevar un procedimiento para realizarlos, as como indicar los formatos a utilizar. Al hacer el dimensionamiento de una red principal o secundaria, que utilice calibre especial, se debe elaborar un estudio de transmisin, con el objeto de que los calibres, cumplan con el plan de transmisin.

En el croquis que se prepare deben encontrarse :

Tipo de central.

Distancia de la CTL. a la caja de distribucin.

Los parmetros mximos permisibles de la central (resistencia y atenuacin).

Distancia de la caja de distribucin a la terminal ms lejana.

Distancia de la terminal a la demanda ms alejada.

Las distancias debern marcarse en metros. Con la informacin obtenida elaborar el clculo, para determinar el calibre del conductor que nos permita quedar dentro del plan de transmisin.


2-25


Procedimiento, continuacin

Casos especiales

Los sistemas de transmisin (amplificador o repetidor de impedancia negativa, realimentador), se utilizarn excepcionalmente en los casos siguientes:

Cables existentes de calibre bajo

Esperando una nueva reestructuracin de la red, se recomienda a la brevedad:

Evitar poner nuevos cables con pupinizacin cuando se proyecta nuevas ampliaciones de Red y elegir un calibre conveniente para los cables nuevos.

fundamentos de transmisión analógica y digital

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