características de las señales de telecomunicaciones

Telecomunicaciones

Integrantes:

Flores Carrillo, Luis Angel

Inga Gonzales, Andree

Nicho Manrique, Fernando

Panta Mamani, Luis

Características de las Señales de Telecomunicaciones

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética, del conjunto de ondas electromagnéticas.

Conjunto de longitudes de onda de todas las radiaciones electromagnéticas.

Universidad Alas Peruanas 2


Este conjunto de radiaciones constituye el espectro electromagnético


Rayos X• Longitud de onda mayor a rayos gamma y menor

que radiación ultravioleta.• Utilizado en la medicina como la radiografía.

Rayos Gamma• Capaz de penetrar en la materia profundamente mas que la

radiación alfa o beta .• Puede causar grave daño al núcleo de las células.• Usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.



Luz visible•“Espectro visible”• Esta pequeña región del espectro es la luz que percibe el ojo humano y

nos permite ver los objetos. • Las ondas de luz pueden modularse y transmitirse a través de fibras

ópticas

Luz Ultravioleta• Dentro de los rayos UV se reconocen tres regiones espectrales: UV-

A ,UV-B, UV-C • Los efectos que los rayos UV producen en la salud humana pueden ser

daños oculares y de la piel.





Rayos infrarrojos• “Radiación térmica”, producidas por cuerpos que generan calor.• Usadas en astronomía para detectar estrellas, otros cuerpos y

para guías en armas .

Microondas• “Radiación térmica”• Producidas por cuerpos que generan calor.• Usadas en astronomía para detectar estrellas, otros cuerpos

y para guías en armas .

Ondas de Radio• Se transmiten a cualquier distancia mediante los satélites

artificiales.• Se usan extensamente en las comunicaciones.



ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

• Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse.

• Producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico

en relación con un campo magnético asociado.



Una onda electromagnética puede transmitirse guiada por dos cables. Los campos eléctrico y magnético tienen la misma forma que en el caso de

un hilo conductor situado sobre una placa metálica.

Un cable coaxial consiste en un conductor central separado por otro conductor cilíndrico exterior mediante un aislante. La onda electromagnética guiada por el cable viaja por el espacio entre los dos conductores.

PROPIEDADES

• Se transmiten en el vacio.• Se propagan a la velocidad de la luz• Se refractan• Tienen reflexión• La energía transportada depende de su

frecuencia.• La trayectoria de las ondas electromagnéticas es

rectilínea.


CARACTERÍSTICAS


velocidad a la que se transmiten las ondas electromagnéticas en el vacío.

La energía se transporta concentrada en pequeños paquetes energéticos llamados cuantos o fotones.

Número de oscilaciones por segundo, se mide en Hertzios.

la altura de una onda.

Distancia entre dos puntos en los que el campo magnético y eléctrico alcanzan su valor máximo .

SEÑAL

Es la manifestación eléctrica de la información; es decir, una cantidad eléctrica, como voltaje o corriente, que constituyen la analogía eléctrica del mensaje que se desea transmitir.


SEÑALES CONTINUAS

Si una señal toma valores en forma continua, es decir, si para todos los valores de la variable independiente existe un valor para la variable independiente, se habla de que la señal es continua.


SEÑALES DISCRETAS

Si una señal toma valores sólo para algunos valores de la variable independiente, se habla de una señal discreta.


SEÑALES ANALÓGICAS

Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo.


SEÑALES ANALÓGICAS

En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas, así la luz, el sonido, la energía, etc. son señales que tienen una variación continua. Incluso la descomposición de la luz en el arco iris vemos como se realiza de una forma suave y continúa.


SEÑAL ELÉCTRICA ANALÓGICA

Señal eléctrica analógica es aquella en la que los valores de la tensión o voltaje varían constantemente en forma de corriente alterna


DESVENTAJAS

Las señales de cualquier circuito o comunicación electrónica son susceptibles de ser modificadas de forma no deseada de diversas maneras mediante el ruido, lo que ocurre siempre en mayor o menor medida.


EJEMPLO DE UN SISTEMA ANALÓGICO

Un ejemplo de sistema electrónico analógico es el altavoz, que se emplea para amplificar el sonido de forma que éste sea oído por una gran audiencia.


EJEMPLOS


Grabaciones de video

Grabaciones de audio

Aquellos sistemas analógicos que ahora se han vuelto digitales.

SEÑALES DIGITALES

La señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango.


SEÑALES DIGITALES

Los sistemas digitales, como por ejemplo el ordenador, usan lógica de dos estados representados por dos niveles de tensión eléctrica, uno alto, H y otro bajo, L (de High y Low, respectivamente, en inglés).


SEÑALES DIGITALES


Señal digital: 1) Nivel bajo, 2) Nivel alto, 3) Flanco de subida y 4) Flanco de bajada

Cabe mencionar que, además de los niveles, en una señal digital están las transiciones de alto a bajo y de bajo a alto, denominadas flanco de bajada y de subida, respectivamente. En la figura se muestra una señal digital donde se identifican los niveles y los flancos.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:S_digital.PNG?uselang=es

VENTAJAS

• Ante la atenuación, puede ser amplificada y reconstruida al mismo tiempo, gracias a los sistemas de regeneración de señales.

• Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores, en la recepción.

• Facilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier operación es fácilmente realizable a través de cualquier software de edición o procesamiento de señal.


VENTAJAS• Permite la generación infinita con perdidas

mínimas en la calidad. Esta ventaja sólo es aplicable a los formatos de disco óptico; la cinta magnética digital, aunque en menor medida que la analógica (que sólo soporta como mucho 4 o 5 generaciones), también va perdiendo información con la multigeneración.

• Las señales digitales se ven menos afectadas a causa del ruido ambiental en comparación con las señales analógicas.


INCONVENIENTES DE LAS SEÑALES DIGITALES

• Necesita una conversión analógica-digital previa y una decodificación posterior en el momento de la recepción.

• Requiere una sincronización precisa entre los tiempos del reloj del transmisor con respecto a los del receptor.

• Pérdida de calidad cada vez mayor en el muestreo respecto de la señal original.

• La señal digital requiere mayor ancho de banda que la señal analógica para ser transmitida.


Series Fourier

• Fue el matemático francés Joseph Fourier, a principios del siglo XIX, encontró que una:

• función periódica f(t)

• función no periódica

• Suma infinita ponderada de senos y cosenos

• Se da por medio de una integral (transformada de Fourier )

• Podríamos pensar que cualquier suma de funciones seno y coseno produce una función periódica, pero esto no es así.

• Para que sea periódica se requiere encontrar 2 enteros m, n tales que:

• SEÑAL PERIODICA• Una señal es periódica si

completa un patrón dentro de un marco de tiempo medible, denominado periodo, y repite ese patrón en periodos idénticos subsecuentes.

• SEÑAL NO PERIODICA

• Una señal aperiódica, o no periódica, cambia constantemente sin exhibir ningún patrón o ciclo que se repita en el tiempo.

BIT• Es la unidad mínima

de información empleada en informática.

• Un bit es una señal electrónica que puede estar encendida (1) o apagada (0).

• Son necesarios 8 bits para crear un byte.

BYTE•Es la unidad fundamental de datos en los ordenadores personales, un byte son ocho bits contiguos. •El byte es también la unidad de medida básica para memoria, almacenando el equivalente a un carácter

BAUDIOEn inglés baud es una unidad de medida, usada en telecomunicaciones, que representa la cantidad de veces que cambia el estado de una señal en un periodo de tiempo, tanto para señales digitales como para señales analógicas.

BIT/SEGBits por

segundo o b/s, en una transmisión de datos, es el número de impulsos elementales (1 ó 0) transmitidos en cada segundo.

Ancho de Banda

• Es la cantidad de información o de datos que se puede enviar a través de una conexión de red en un período de tiempo dado. (es la velocidad que viaja la información en un tiempo determinado.)

BANDA ANCHA• Es el método por el cual 2 o mas señales

comparten un medio de transmisión.

• Algunas variantes de los servicios de línea de abonado digital (DSL), son de ancho de banda en el sentido en que la información se envía sobre un canal y la voz por otro, pero compartiendo el mismo par de cables.

Señales de banda angosta.

• La banda ancha se compara a un CD, mientras que la banda angosta a un casette. El casette todavía funciona bien. Antes fue novedoso pero hoy ha sido reemplazado por nueva tecnología que ya está probada.

• Una analogía que es frecuentemente usada en determinar las diferencias entre banda ancha y angosta se relaciona con la música.

Transmisión por radio de banda estrecha (frecuencia única)

• El usuario sintoniza el transmisor y el receptor a una cierta frecuencia. Ésta no necesita situarse en la línea de visión, porque el rango de transmisión es de 3.000 metros. Sin embargo, como la señal es de alta frecuencia, está supeditada a la atenuación del acero y los muros.

La radio en banda estrecha utiliza un servicio de suscripción. Los usuarios pagan una cuota por la transmisión de radio.

Modulación de señal• Consiste en cambiar o alterar algunos

parámetros de dicha señal. Esta señal es llamada portadora por ser a la vez conductora de señales mas débiles como el sonido o el video.

¿Por que se modula una señal?

• Para controlar dicha señal y así facilitar la propagación de dicha señal de información por cable o por el aire, ordenar el espacio radioeléctrico, distribuir canales a cada información distinta.

• Para proteger a la información de las degradaciones por ruido y definir la calidad de información transmitida.

¿Por que se modula una señal?

• Los parámetros o magnitudes fundamentales de una señal analógica son: Amplitud, frecuencia, Fase.

Tipos de Modulación

Generalmente existen 2 tipos de modulación:

A) M. ANALOGICA:

Es realizada a partir de señales analógicas de información. EJEMPLO: La voz humana, audio y video en su forma eléctrica.

Modulación en amplitud AM

• Es usada para transmitir información en audio. (audio, música entre otros).

Modulación en frecuencia FM

• Es el proceso de combinar una señal AF Y RF (radio frecuencia).

• Rango de frecuencia: 88MHZ Y 108 mhZ

B) M. Digital

• Se utiliza a partir de señales generadas por fuentes digitales. Ejemplo una computadora

Velocidad de Transmisión• Mide la distancia a la cual una señal de bit

puede viajar a través de un medio en un segundo.

• Dicha velocidad depende del medio y la frecuencia de la señal.

• Es simplemente el número de bits transmitidos por segundo cuando se envía un flujo continuo de datos.

• El baudio es la velocidad de transmisión y es equivalente a un bit por segundo.

• Ejemplo:• La luz se propaga en el vacío con una velocidad de 3x10^8

m/s. Es casi la misma en un cable de par trenzado, sin embargo en los cables coaxiales y de fibra óptica es de 2x10^8 m/s para frecuencias en un rango de MHz a GHz.

Atenuación • La energía de la señal disminuye con

la distancia.• Medios guiados: disminución

logarítmica con la distancia, por ello es una dependencia lineal si se expresa en decibelios (dB/Km)

• Para que la señal llegue con la suficiente energía es necesario el uso de amplificadores o repetidores. La atenuación se incrementa con la frecuencia, con la temperatura y con el tiempo.

Relación Señal a Ruido

• Señal

• Ruido

• Todo estímulo que lleva una información significativa para construir un mensaje.

• Cualquier otro estímulo que acompaña a la señal dificultando la adecuada transmisión, almacenamiento y comprensión de la misma.

• A la relación, entre la intensidad de la señal y la intensidad del ruido que la acompaña, la denominamos relación señal/ruido y se la indica y mide en dB, o decibeles

RELACION SEÑAL/RUIDO (SNR O SN)

• La relación señal/ruido (en inglés Signal to noise ratio SNR o S/N) se define como el margen que hay entre la potencia de la señal que se transmite y la potencia del ruido que la corrompe. Este margen es medido en decibelios.

RELACION SEÑAL/RUIDO (SNR O SN)

• *La potencia de la señal desempeña un papel dual en la transmisión de información.

• *La potencia de la señal esta relacionada con la calidad de la transmisión.

• *Al incrementarse la potencia de la señal, se reduce el efecto del ruido de canal, y la información se recibe con mayor exactitud, o con menos incertidumbre.

• *Una mayor relación de señal a ruido S/N permite también la transmisión a través de una distancia mayor. En cualquier caso, una cierta relación señal/ruido mínima es necesaria para la comunicación.

Características de los Sistemas de Transmisión Analógica o DigitalExisten Tres Tipos de modos de envió y recepción distintos. Siempre establecido por la tecnología Dúplex.

Modo Simplex: Existe un solo canal unidireccional, el origen puede transmitir Al destino pero el destino no puede comunicarse con el origen.Ejemplos: Radio, Televisión ,etc.

Modo Half Dúplex: Existe un solo canal que puede transmitir en los dos sentidos Pero no simultáneamente, las estaciones se tiene que turnar. Ejemplo: Radiocomunicador (nextel).

Modo Full Dúplex: Existen Dos Canales, uno para cada sentido, ambas estacionesPueden transmitir y recibir a la vez.Ejemplo: Teléfono, Internet, Chat.

Transmisión Analógica: Estas señales se caracterizan por el continuo cambio de amplitud de la señal. En la ingeniería de control de procesos la señal oscila entre 4 a 20 mA, y es transmitida en forma puramente analógica. En una señal analógica el contenido de información es muy restringida; tan solo el valor de la corriente y la presencia o no de esta puede ser determinada.

Transmisión Analógica

Transmisión de Señales Digitales y Analógicas

Transmisión Digital: Estas señales no cambian continuamente, si no que es transmitida en paquetes discretos. No es tampoco inmediatamente interpretada, si no que debe ser primero decodificada por el receptor. El método de transmisión también es otro: como pulsos eléctricos que varían entre dos niveles distintos de voltaje. En lo que respecta a la ingeniería de procesos, no existe limitación en cuanto al contenido de la señal y cualquier información adicional. Ejemplo: Cable Par Trenzado, fibra óptica ,medios de almacenamiento.

Transmisión Digital

Redes Analógicas y Digitales

Redes Analógicas: Es aquella constituida por dispositivos de transmisión analógicosQue se utiliza para transportar señales analógicas. Cuando la información es discreta y se convierte en energía eléctrica, la señal que se obtiene también es de naturaleza discreta, lo cual significa que la onda eléctrica resultante es discontinua. En este caso el proceso de traducción se conoce como codificación ,pues normalmente se requiere de un código sobre el cual se base la conversación.

Redes Digitales: las redes digitales son una evolución de las redes de comunicaciones tradicionales, las cuales fueron diseñadas y operadas para ofrecer un solo servicio. Así surgieron, por ejemplo, las redes telegráficas, de telefonía fija, de telefonía celular, de televisión abierta, de televisión por cable, redes de computadoras en ambientes corporativos privados, redes de cajeros automáticos, y, en sus inicios, la internet. Gracias a los avances tecnológicos la digitalización de la información, hoy en día se tiene una fuerte tendencia a la unificación de las redes, la llamada convergencia digital.

Transmisión Digital y Analógica

Banda BaseEn Telecomunicaciones, el término banda base se refiere a la banda de frecuencias producida por un transductor, tal como un micrófono, un manipulador telegráfico u otro dispositivo generador de señales que no es necesario adaptarlo al medio por el que se va a trasmitir.Banda base es la señal de una sola transmisión en un canal, banda ancha significa que lleva más de una señal y cada una de ellas se transmite en diferentes canales, hasta su número máximo de canal

Banda base

TECNICAS DE LA TRANSMISION DE LA

INFORMACION

TECNICAS DE LA TRANSMISION DE LA INFORMACION

• Un sistema de comunicación es el que transmite información de un emisor a un receptor.

• Existen muchos sistemas de comunicación, un grupo importante son aquellos en los que tanto el emisor como el receptor son equipos electrónicos, en los cuales la señal transmitida puede ser de naturaleza eléctrica (tensión o corriente), electromagnética u óptica.

NOCIONES DE LA TEORIA DE LA INFORMACION

• La teoría de la información nos proporciona una serie de conceptos y formulaciones desde el punto de vista matemático, que permiten en última instancia plantear alternativas para el manejo inteligente del proceso de comunicación.

• La teoría de la información nos resuelve, desde el punto de vista de la ingeniería ,situaciones muy diversas.

UNIDADES DE MEDIDA DE INFORMACION

• Para medir la capacidad de almacenamiento de información, utilizamos los Bytes.Dentro de la computadora la información se almacena y se transmite en base a un código que sólo usa dos símbolos, el 0 y el 1, y a este código se le denomina código binario.


• Es decir que el potencial de la computadora se basa en sólo dos estados electrónicos: encendido y apagado. Las características físicas de la computadora permiten que se combinen estos dos estados electrónicos para representar letras, números y colores.

• Para que las palabras, frases y párrafos se ajusten a los circuitos exclusivamente binarios de la computadora, se han creado códigos que representan cada letra, dígito y carácter especial como una cadena única de bits. El código más común es el ASCII (American Standard Code for Information Interchange, Código estándar estadounidense para el intercambio de información).

Teorema de Shannon

• En 1928 Harry Nyquist, un investigador en el área de telegrafía, publico una ecuación llamada la razón Nyquist que media la razón de transmisión de la señal en baudios.

• La razón de Nyquist es igual a 2B símbolos (o señales)por segundo, donde B es el ancho de la banda de canal de transmisión. Así usando esta ecuación de ancho de banda de un canal telefónico de 3,000hz puede ser transmitido hasta 6000 bauds o hz.

Teorema de Shannon

• Claude Shannon después de la investigación de Nyquist estudio el como el ruido afecta la transmisión de datos. Shannon tomo en cuenta la razón señal – ruido del canal de transmisión (medida en decibeles o db) y derivó el teorema de capacidad de Shannon.

C = BLog2(1+S/N)bps

Ejemplo

• Un típico canal telefónico de voz tiene una razón de señal a ruido de 30 db (10^(30/10)=1000) y un ancho de banda de 3000 hz.

Si sustituimos esos valores en el teorema de Shannon:

C = 3000 log2(1+1000)= 30000 bps

El teorema de Shannon nos dice que es posible transmitir información libre de ruido siempre y cuando la tasa de información no exceda la capacidad del canal.

Capacidad de canal

• La capacidad de un canal de comunicación es la cantidad máxima de información que puede transportar dicho canal, es decir, con una probabilidad de error tan pequeña como se quiera. Normalmente se expresa en bits/s (bps).

Entropía

• La entropía, tiene mucho que ver con la incertidumbre que existe en cualquier experimento o señal aleatoria. Es también la cantidad de "ruido" o "desorden" que contiene o libera un sistema. De esta forma, podremos hablar de la cantidad de información que lleva una señal.

• Shannon ofrece una definición de entropía que satisface las siguientes afirmaciones:

• La medida de información debe ser proporcional

(continua). Es decir, el cambio pequeño en una de las probabilidades de aparición de uno de los elementos de la señal debe cambiar poco la entropía.

• Si todos los elementos de la señal son equiprobables a la hora de aparecer, entonces la entropía será máxima.

Ejemplo Consideremos algún texto escrito en español,

codificado como una cadena de letras, espacios y signos de puntuación (nuestra señal será una cadena de caracteres). Ya que, estadísticamente, algunos caracteres no son muy comunes (por ejemplo, 'w'), mientras otros sí lo son (como la 'a'), la cadena de caracteres no será tan "aleatoria" como podría llegar a ser. Obviamente, no podemos predecir con exactitud cuál será el siguiente carácter en la cadena, y eso la haría aparentemente aleatoria. Pero es la entropía la encargada de medir precisamente esa aleatoriedad.

DETECCIÓN Y CORRECCIÓN DE ERRORES

Las redes de computadores deben ser capaces de transmitir datos de un dispositivo a otro con cierto nivel de precisión. Para muchas aplicaciones, el sistema debe garantizar que los datos recibidos son iguales a los trasmitidos. Sin embargo, siempre que una señal electromagnética fluye de un punto a otro, está sujeta a interferencias impredecibles debido al calor, el magnetismo y diversas formas de electricidad. Esta interferencia puede cambiar la forma o la temporización de la señal. Si la señal transporta datos binarios codificados, tales cambios pueden alterar su significado.


• Las aplicaciones requieren entonces un mecanismo que permita detectar y corregir los posibles errores ocurridos durante la transmisión. Algunas aplicaciones tienen cierta tolerancia de errores (ej. transmisión de audio/video), mientras que para otras aplicaciones se espera un alto nivel de precisión (ej. transmisión de archivos).

• Tipos de Errores:• Error de Bit.- Este término significa que

únicamente un bit de una unidad de datos determinada (byte, caracter, paquete, etc.) cambia de 0 a 1 o de 1 a 0.


• Error de Ráfaga.- Significa que dos o más bits de la unidad de datos han sido alterados. Es importante notar que los errores de ráfaga no implican que se afecten bits consecutivos. La longitud de la ráfaga se mide desde el primer hasta el último bit incorrecto.

Detección vs. Corrección

La corrección de errores es más difícil que la detección. En la detección sólo se quiere determinar si ha ocurrido un error, existiendo dos posibles respuestas: sí o no. La corrección como tal es sencilla, consiste tan solo en invertir los valores de los bits erróneos; sin embargo, es necesario previamente determinar la cantidad de bits erróneos, y aún más importante la ubicación de los mismos dentro de la unidad de datos.

GRACIAS

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