Sistemas de Telecomunicaciones EIE 846

Plan Complementario
SISTEMAS DE
TELECOMUNICACIONES
EIE 846
Francisco Apablaza M.
2013
famapablaza@hotmail.com

Programa
Objetivos:
Conocer, Comprender y Aplicar los principales
componentes y fundamentos conceptuales de los
sistemas de Telecomunicaciones.
Contenidos:
Clasificación de los sistemas de telecomunicaciones
Información, Señales y Ruido
Proceso de codificación de: fuente, canal y línea
Procesos de Modulación: lineal, angular y digital
Sistemas de Transmisión:
Multiplexión: FDM-TDM-WDM
Sistemas radioeléctricos y ópticos
2

 Medios de Transmisión
- Cables: pares, coaxial, fibra óptica
- Espectro electromagnético
 Multiplexión
– FDM
– TDM: PDH – SDH
– WDM
 Enlaces
– Radio Microondas
– Fibra Óptica
3
4.-Sistemas de Transmisión

Medios de Transmisión
Cables de cobre y fibra óptica
4
Tipos de
Cables:
Autosoportado,
canalizado.

5
Características eléctricas
 Por medio de transmisión se entiende el elemento
físico que permite la transmisión de una señal, sea
eléctrico, electromagnético u óptico.
 Se representa como un cuadripolo
Fuente de
Información
Receptor de
Información
Un par de cobre es una LÍNEA de TRANSMISIÓN

6
Interpretación ADSL:
Son valores max teóricos del esquema de codificación
En ADSL2 incluyen Bonding
Criterios primitivos aplicaron para Acceso Internet a
Tasa max era 256 a 512 Kbps
Recomendación ADSL2+ @ 4 Mbps:
Objetivo de loop max. = 1.000 m
Área de Servicio = 7 Km2
Atenuación max = 40 dB a 2 MHz
SNR = 30 dB
A cumplir en el 95% de los pares nuevos (sin diafonía)
medido con NT ADSL2
Recomendaciones
Exigencia
8 veces

7
Cables ópticos con núcleo dieléctrico, auto sustentados por cordaje de
acero conjugado al cable óptico formando una “figura 8”, formados por
tubos loose, con núcleo con gel, disponibles de 02 a 96 fibras, en fibras
monomodo de tipo Standard (G.652B), Low Water Peak (G.652D) o NZD-
Non Zero Dispersion (G.655).

Propiedades de la Fibra óptica
Conceptos generales
Mecanismos de atenuación
Dispersión Cromática
PMD
Fenómenos no lineales
Tipos de Fibra (G.652, G.653, G.655,
G.657)
8

10
“ventanas”
La FO es un “ducto”
que confina las ondas
electromagnéticas de
luz
Características generales

Comparativo Tipos de Fibra
12

Red externa, características de construcción y
explotación: Construcción
13
Planimetría; Sistemas; permisos;
normativas; contratistas, altos
costos; ……
Materiales: mufas, conectores,
ferretería, ……
OSP
Largos max típicos de carretes
multipares Cu:
50 pares 2000m
600 pares 500m
1200 pares 300m
2100 pares 150m

explotación
14
OSP
Aérea:
Servidumbres
Contaminación visual
Robos
Carretes de 4.000 o
mas mts
Multipar v/s FO Autosoportado o fig 8

15
OPGW: Optical fiber composite overhead ground wire
ADSS: All-Dielectric Self-Supporting
OSP
explotación

explotación
16
OSP
Subterránea:
Alto costo
Mayor tiempo de construcción
Troncales

Normativa de radio comunicaciones
17
Espectro Radioeléctrico

18
From To Name
1 GHz 2 GHz L
2 GHz 4 GHz S
4 GHz 8 GHz C
8 GHz 12 GHz X
12 GHz 18 GHz Ku
18 GHz 26.5 GHz K
26.5 GHz 40 GHz Ka
30 GHz 50 GHz Q
40 GHz 60 GHz U
50 GHz 75 GHz V
60 GHz 90 GHz E
75 GHz 110 GHz W
90 GHz 140 GHz F
110 GHz 170 GHz D
Nomenclatura bandas de Microondas

19
Asignación UIT bandas de Microondas

20
Objetivo de la Asignación de bandas
• Optimizar la utilización del espectro
• Minimizar interferencias
• Otros: facilitar interconexión en circuitos internacionales,
intercalado de radiocanales adicionales,
El plan de frecuencias recoge para cada banda:
• Su frecuencia central
• Su anchura
• Número de radiocanales
• Las portadoras asociadas a cada canal
• Separación entre frecuencias adyacentes y entre las frecuencias
extremas y los bordes
• Polarizaciones de cada portadora
• Tipo y calidad de radioenlace

21
Planes de Frecuencia
Ejemplo de plan para radioenlace digital: Rec 636 (14 GHz)
• Separaciones posibles entre canales 14 ó 28 MHz: 32 ó 16
radiocanales

22
Plan a 2 frecuencias:
una para cada sentido de la transmisión del vano
Frecuencias suficientemente separadas, para minmizar
interferencias intercanal hacia atrás y hacia adelante,
por directividad de antenas,
Se puede cambiar la polarización en cada vano.

23
En el Reglamento de Radiocomunicaciones (2001, ITU-R) se asignan
al servicio fijo las bandas:
2,4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,15,18,23,27,31,38,55 GHz
http://www.itu.int/ITU-R/publications/publication.asp?product=rr2001&lang=s
Subtel Dto 127 de 18-4-2006
Gran saturación de bandas
Asignación de bandas bandas de Microondas

Optimización de recursos
24
Alto costo de medios de transmisión
 Necesidad de compartir recursos en
una dirección
 Reducción de infraestructura
 Creación de REDES

25
Múltiples fuentes con necesidad de conexión
Conexiones permanentes
Conexiones compartidas
Conexiones conmutadas
Multiples Medios de Transmisión

26
Áreas de Servicio: Local; Larga Distancia;
Regionales; Nacionales e Internacionales;
…GLOBAL

27UN enlace … N canales para M Fuentes

Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
28
Fuentes: son los requirentes del
servicio: llamadas, PC´s, paquetes,
sesiones, etc.
Definición
Tráfico ofrecido
Tráfico cursado
Tráfico perdido

Conceptos de tráfico, aleatoriedad, modelos
29
Tráfico servido o cursado
Usualmente por
intensidad de tráfico
se entiende la
“Intensidad Media de
Tráfico” Ac = Y
La unidad de
teletráfico es
adimensional y se
denomina ERLANG (E)
Un elemento sólo
puede cursar 1 E máx.
HC

Aplicación de modelos de pérdida y espera
30
Modelo de Pérdida: Modelo ERLANG B
En(A)= prob de
pérdida
N= Nº servidores
A= carga de tráfico
http://www.erlang.com/calculator/erlb/
http://owenduffy.net/traffic/erlangb.htm

• Time Division Multiplexing (TDM)
• Frequency Division Multiplexing (FDM)
• Wave Division Multiplexing (WDM)
– Múltiples items de información transmitidos
simultáneamente
– Usa varios “canales”
– Item marcado para identificar la fuente
– Demultiplexor usa marca de identificación para
discriminar a quién entregar la información 31
Redes de Transporte
Tipos de Multiplexión

Redes de Transporte
Tipos de Multiplexión
• Pares separados e independientes de fuentes y
receptores comparten un canal
• Los pares no se interfieren entre ellos
• Un receptor sólo recibe datos de su par fuente
Deben reconocerse CANALES independientes
32

Sistemas de Multiplexión
Clases de multiplexación
33

34
).
FDM (Frequency Division Multiplex)
TDM (Time Division Multiplex)
Primero fue PDH y luego SDH

Proceso de multiplexación FDM
35

Proceso de demultiplexación FDM
36

37
Estandares

TDM
38

TDM Síncrona
39

Jerarquías Estandarizadas
40

41
).
Jerarquías PDH

Jerarquías Estandarizadas: TDM-PCM Plesiócrono
42

SDH ofrece flexibilidad de add-drop.
43
).

44
topología de red anillo

Jerarquías Estandarizadas: TDM Sincrónico
45

DWDM y CWDM
46
DWDM = Dense Wavelength Division Multiplexing,
usado en redes de transporte de larga distancia
CWDM = Coarse Wavelength Division Multiplexing,
usado en redes de transporte metropolitanas

Dense Wavelength Division Multiplexing
47
l1 l2 l3

Jerarquías Estandarizadas : WDM
48

50
Cálculo de enlaces ópticos
Balance de Potencias: Atenuación del medio de Tx
Atenuación de FO variable según lambda

51
http://www.thefoa.org/tech/lossbudg.htm
Link Budget

Si bien se puede amplificar
indefinidamente, ello no es posible por la
acumulación de ruido 52
Balance de Potencias_: Niveles de potencia en el enlace

53
• La atenuación determina, para un transmisor y un
receptor dados, la longitud máxima de un enlace de
fibra.
Ejemplo :
– Transmisor con potencia de salida de -11.5 dBm
– Receptor óptico con sensibilidad mínima de -20 dBm
– Margen Aten. disponible: (-11.5) - (-20) = 8.5 dB
– Pérdida de potencia en los conectores = 2 dB
– Margen Aten. disponible: 8.5 -2 = 6.5 dB
– Suponiedo una fibra con atenuación de 0.57 dB/Km,
entonces:
Distancia máxima: 6.5/0.57 = 11.4 Km
(sin necesidad de amplificadores)
Balance de Potencias: Alcance máximo en distancia
ÉSTE NO ES EL ÚNICO LIMITE

Balance de Potencias: Link Budget
• Prx limite = Ptx – Pérdidas totales + G – Ms
Prx limite es la sensibilidad del receptor
LT = ∑ pérdidas : FOKm + ODF + conectores + jumpers +
empalmes
Ms= es el margen de seguridad, por ejemplo para envejecimiento
de la FO o para posteriores empalmes.
G= Ganancia amplificador (si es necesario)
“Power Budget” = max pérdida que tolera el sistema =
∆P = Ptx – Prx lim dB
Margen del sistema = Ms = ∆P + G – LT
54Actividad: realizar cálculos, obteniendo datos de un data sheet

55
El Roble
Radio enlaces y propagación

56
Radiopropagación: HF a UHF Microndas
Propagación troposférica
Fenómenos de reflexión, refracción y difracción.
Obstrucciones
Variaciones del medio : desvanecimiento o Fading
Zonas de Fresnel y radio 4/3

57
Propagación troposférica
• Repetidores
• Vano: sección del enlace radioeléctrico entre un terminal y un
repetidor, o entre dos repetidores.
􀂃 Si f <10GHz, se despeja al menos un 60 % de la primera
zona de Fresnel y en condiciones normales de refractividad
atmosférica: límite ≈80 Km.
􀂃 Si f >10GHz, la atenuación por lluvia limita la distancia:
límite≈30 Km
􀂃 Económicamente, interesan vanos de la mayor longitud
posible
􀂃 Pero, hay que tener en cuenta desvanecimiento es
proporcional a distancia (Rec ITU 530)
􀂃 El problema: ¿Longitud óptima del vano?

58
Existen radioenlaces con propagación por dispersión
troposférica:
“radioenlaces transhorizonte”
• Allí donde los repetidores tengan una difícil
colocación
• Alcance de 200 Km
• Problemas: elevadas potencias, grandes
desvanecimientos: terminales caros.
• Alternativa: radioenlaces por satélite.

59
Estructura general de un enlace

60
 Antenas muy directivas (relación delante-atrás) permiten
reutilización del mismo par de frecuencias en cada vano
 Limitación de recursos espectrales: Planes estrictos de
canalización: aumenta distorsión, ISI,...
 Solución: codificación, igualación.
Ventajas e inconvenientes de un radioenlace
• Ventajas (no hay que poner el medio)
 Inversión reducida
 Instalación rápida y sencilla
 Conservación más económica y de actuación rápida
 Se superan bien las irregularidades del terreno
• Inconvenientes (acceso a emplazamientos elevados)
 Necesidad de visibilidad directa
 Acceso adecuado a repetidor, energía, ...
 La segregación de canales no es tan flexible
 Linealidad en repetidores
 Anchos de banda reducidos comparado con fib. óptica

61
Estimación profundidad de FADING
FM (dB) = 30 x log DKM + 10 x log (6 x A x B x FGH) - 10 x log (1 - R) - 70
A - Factor de Rugosidad de Terreno
(Valores característicos)
4,00 Espejos de agua, ríos muy anchos, etc
3,00 Sembrados densos; pastizales; arenales
2,00 Bosques (la propagación va por encima)
1,00 Terreno normal 0,25
0,3 Terreno rocoso (muy) desparejo
B - Factor de Análisis climático anual
(del tipo promedio, anualizado) 1,000 área marina o condiciones de peor mes
0,500 Prevalecen áreas calientes y húmedas
0,250 Áreas mediterráneas de clima normal
0,125 Áreas montañosas de clima seco y fresco

62
Se debe modelar la probabilidad de fading
Multitrayectoria, desvanecimiento selectivo
MARGEN de FADING

63
Determinar el perfil topográfico que asegure
LINEA VISTA (LOS)

64
Atenuación espacio libre
Atenuación por lluvia y/o nieve
Dependencia de la banda de frecuencia
Repetidores activos y pasivos
Confiabilidad y Protección 1+N
 Mejoras por diversidad

65
EIRP

66
Atenuación espacio libre:
Señal recibida:
RSL = EIRP – L + Gr - FM
EIRP -> Effective-Isotropic-Radiated-Power
PIRE -> Potencia Isotópica Radiada Equivalente
Señal mínima a recibir:

67
Datos Ejemplo:
Gant= 1,2 m; Pt= 30 dbm; Lct= 1,5dB; Lcr= 2dB;
f = 11 GHz y d =25 Km; Pr (10-6)= -85dBm
Para antenas parabólicas:
GA= 17,8 +20 log(Dm*FGHz)
Sensibilidad Rx C/N para un BER
Ruido:
NU= -174dBm +10 log(B) + NF
kT
L=
RSL=

68
Para antenas parabólicas:
Antenas reflectores de bocina o
paraboloides,
• Para f> 2Ghz, D<3m
Son parámetros de interés
• Ganancia isótropa (parabólica)
GA= 17,8 +20 log(DxF)
Anchura de haz (3 dB)
Diagrama de radiación

69
Diagrama de envolvente

70
http://ayudaelectronica.com/radio-mobile-software-radio-enlaces/
Planillas de calculo

71Grado de Servicio: SES, SE US
Diversidad

72
Calidad v/s Disponibilidad
Se distingue entre pérdida de calidad en un tiempo grande
•Indisponibilidad
y en un tiempo pequeño
•Fidelidad (o también simplemente calidad)
En radioenlaces
•1.-Criterios
 Indisponibilidad: pérdida de calidad (Ej BER) durante un tiempo ≥ To
 Fidelidad: pérdida de calidad (Ej BER) durante un tiempo < To
•2.-Objetivos
 Se fijan en un % del tiempo y se suelen distribuir proporcionalmente a
la distancia
•3.-Evaluación
 La indisponibilidad está ocasionada por
 Mal funcionamiento de Equipos
 Lluvia
 La pérdida de fidelidad viene dada por
 Desvanecimiento Plano
 Desvanecimiento Selectivo

73
Calidad : Interrupciones
La calidad representa el grado en que, el radioenlace, estará en
condiciones de proporcionar el servicio para el que se ha diseñado.
 La pérdida de calidad viene dada por interrupciones en el
servicio.
 Existen interrupciones debido a:
• Fallos o averías
• Condiciones anómalas de propagación (lluvia y
desvanecimientos)
• Interferencias (internas o externas)
 que producen, en un periodo de tiempo,
• Un corte parcial o total de la señal
• Que aparezca un ruido elevado
• Que aparezca discontinuidades
• Que aparezca distorsión

74
Calidad : Interrupciones: indisponibilidad y calidad
Las interrupciones del servicio pueden darse en:
1) Un periodo de tiempo largo (≥To s): Calidad de disponibilidad
2) Un periodo de tiempo corto: Calidad de fidelidad
1) La Indisponibilidad cuantifica la probabilidad de que el sistema
NO se encuentre en condiciones de funcionamiento en un momento
dado.
• Cuando el sistema no está operativo durante más de To.
• Se cuenta el tiempo que está indisponible Tind:
• El tiempo de reestablecimiento del servicio es tiempo indisponible.
•Se debe medir en un tiempo T significativo: más de un año

75
Calidad : Interrupciones: indisponibilidad y fidelidad
2) La fidelidad: microinterrupciones y degradaciones ligeras y
breves
• Afecta a la nitidez o claridad de la señal recibida
• A veces se le denomina también “calidad”
• Se cuantifica atendiendo al % del tiempo en el que hay una BER por
encima de un umbral
•Siempre que estos errores no sean en un periodo consecutivo
mayor de To
• Se suele medir en el mes más desfavorable
 Ambas se cuantifican en % del tiempo.
 Para definirlas hay que especificar
• Criterio cuantitativo relativo al parámetro de calidad:
 Analógico: Potencia de ruido en banda base pWp0 (=pW0p)
 Digital: BER y Duración To

Los sistemas de telecomunicaciones en
transmisión de larga distancia buscan
optimizar el uso del recurso utilizado
como medio de transmisión.
Además deben ser diseñados para
cumplir estándares de calidad de
servicio.
76
Conclusión:
Preguntas: ¿ ?

Investigar:
1.- Calcular la distancia máxima por atenuación para un
enlace con un módulo transceptor GBIC(GigaBit
Interface Converter) que utiliza fibra G 652B (elegir
ventana). Por razones de resguardo operacional se
deja una holgura de una vuelta de 30mm en 4 partes
del tendido. Considere que la fibra es
suficientemente larga que no necesita fusiones e
indicar el modelo de GBIC a utilizar.
http://www.cisco.com/en/US/docs/routers/7200/install_and_upgrade
/gbic_sfp_modules_install/5067g.html#wp42623
http://www.aselcom.com/fibra/ETW04003.pdf
http://www.sileccable.com/Portals/france/pdf/en/FO/Fibre_Datash
eets/EN_G652A_v3.pdf
Cont….77

Cont……
2.- Determinar la capacidad de tráfico
hacia la PSTN de un PABX que tiene
un entronque TDM-PCM E1 si la
pérdida aceptable es del 1%.
3.- Calcular un radioenlace que opera en
la banda de 11 GHz con potencia de
transmisión de 1 W en una distancia
de 30 Kms. 78

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