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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS ---------------------------------------------------------------------------------------------------

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA CALCULOS DE TITULACION 2010 CURSO: COMUNICACIONES INALAMBRICAS PROF: ING. JORGE MOSCOSO SANCHEZ

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SEMAMA 1 SISTEMAS DE MICROONDAS PDH Y SDH. CALCULOS DE RADIO PROPAGACION

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JERARQUIA DIGITAL PLEISIOCRONA ( PDH)

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JERARQUIA DIGITAL PLEISIOCRONA ( PDH) Conocida como PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), es una tecnología usada en telecomunicación tradicionalmente para telefonía que permite enviar varios canales telefónicos sobre un mismo medio usando técnicas de multiplexación por división de tiempo y equipos digitales de transmisión. El término plesiócrono se deriva del griego plesio, cercano y chronos, tiempo, y se refiere al hecho de que las redes PDH funcionan en un estado donde las diferentes partes de la red están casi, pero no completamente sincronizadas. La tecnología PDH, por ello, permite la transmisión de flujos de datos que, nominalmente, están funcionando a la misma velocidad (bit rate), pero permitiendo una cierta variación alrededor de la velocidad nominal gracias a la forma en la que se forman las tramas Jerarquías PDH PDH se basa en canales de 64 kbps. En cada nivel de multiplexación se van aumentando el número de canales sobre el medio físico. Las tramas de distintos niveles tienen estructuras y duraciones diferentes. Además de los canales de voz en cada trama viaja información de control que se añade en cada nivel de multiplexación, por lo que el número de canales transportados en niveles superiores es múltiplo del transportado en niveles inferiores, pero no ocurre lo mismo con el régimen binario. Existen tres jerarquías PDH: la europea, la americana y la japonesa. La europea usa la trama descrita en la norma G.732 de la UIT-T mientras (Esta Jerarquía se usa en el Perú) Las normas americana y la japonesa se basan en la trama descrita en G.733.  La velocidad básica de transferencia de información, o primer nivel jerárquico, es un flujo de datos de 2,048 Mbps (generalmente conocido abreviadamente por “2 megas”).  Para transmisiones de voz, se digitaliza la señal mediante un Modulador de Impulsos Codificado (MIC) usando una frecuencia de muestreo de 8 kHz (una muestra por cada 125 μs) y cada muestra se codifica con 8 bits con lo que se obtiene un régimen binario de 64 kbps (abreviado como “64K”).  Este regimen binario se agrupa en 30 canales de voz más otros 2 canales de 64 kbps, utilizados para señalización y sincronización, formamos un flujo PDH E1. De forma alternativa es posible también ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------utilizar el flujo completo de 2 megas para usos no vocales, tales como la transmisión de datos.  Obtenida la velocidad del flujo de datos de 2 Mbps esta es controlada por un reloj en el equipo que la genera. A esta velocidad se le permite una variación, alrededor de la velocidad exacta de 2,048 Mbps, de ±50 ppm (partes por millón). Esto significa que dos flujos diferentes de 2 megas pueden estar (y probablemente lo están) funcionando a velocidades ligeramente diferentes uno de otro.  Al fin de poder transportar múltiples flujos de 2 megas de un lugar a otro, estos son combinados, o multiplexados en grupos de cuatro en un equipo multiplexor.  La multiplexación se lleva a cabo tomando un bit del flujo 1, seguido por un bit del flujo 2, luego otro del 3 y finalmente otro del 4. El multiplexor además añade bits adicionales a fin de permitir al demultiplexor del extremo distante decodificar qué bits pertenecen a cada flujo de 2 megas y así reconstituir los flujos originales.  Estos bit adicionales son, por un lado, los denominados bits de justificación o de relleno y por otro una combinación fija de unos y ceros que es la denominada palabra de alineamiento de trama que se transmite cada vez que se completa el proceso de transmisión de los 30+2 canales de los 4 flujos de 2 megas, que es lo que constituye una trama del orden superior (8 megas).  La organización de canales digitales se realiza mediante la Multitrama MFR (MultiFrame) consistente en 16 Tramas FR (Frame) numeradas de 0 a 15. Cada trama tiene 32 columnas o Intervalos de Tiempo TS (Time Slot), numerados de 0 a 31. Cada intervalo de tiempo lleva un Octeto o Byte de un canal de 64 kb/s. En tiempo, la trama tiene una duración de 125 µseg(período de muestreo de señal telefónica -8 kHz). Cada uno de los 32 intervalos de tiempo dura entonces 3,9 µseg y cada bit tiene una duración de 488 nseg.  El TS:0 es para enviar el alineamiento de trama e información de supervisión del enlace. El TS:16 se usa para Señalización Asociada al Canal. Los intervalos TS:1 a TS:15 y TS:17 a TS:31 llevan los canales de telefonía digital o datos a 64 kb/s. El conjunto de 32 canales (intervalos de tiempo) de 64 kb/s constituyen los 2048 kb/s.

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Europa (inc. PERU)

Nivel Circuitos Mbit/s

Norteamérica

Denom. Circuitos Mbit/s

Japón

Denom. Circuitos Mbit/s Denom.

1

30

2,048

(E1)

24

1,544

(T1)

24

1,544

(J1)

2

120

8,448

(E2)

96

6,312

(T2)

96

6,312

(J2)

3

480

34,368

(E3)

672

44,736

(T3)

480

32,064

(J3)

4

1920

139,264

(E4)

2016

274,176

(T4)

1440

97,728

(J4)

 ALINEAMIENTO DE TRAMA Y CRC En la fig. se observa la información contenida en el TS:0. Se alternan dos palabras de alineamiento de trama, denominadas con las siglas FR (Frame) y NFR (No-Frame): - Palabra FR: C 0 0 1 1 0 1 1 - Palabra NFR: C 1 A N N N N N  Los bits N se encuentran reservados para uso nacional y corresponde a informaciones de 4 kb/s en cada bit (N=1 si no son usados). El bit A se usa para enviar una alarma de Pérdida de alineamiento de Trama LOF (Loss Of Frame) hacia el terminal corresponsal o remoto. Los bit C constituyen una señal de 8 kb/s que lleva información de paridad (CRC4).

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 La necesidad de los bits de relleno o justificación es que como cada uno de los flujos de 2 megas no está funcionando necesariamente a la misma velocidad que los demás, es necesario hacer algunas compensaciones.  Para ello el multiplexor asume que los cuatro flujos están trabajando a la máxima velocidad permitida, lo que conlleva que, a menos que realmente esté sucediendo esto, en algún momento el multiplexor buscará el próximo bit, pero este no llegará, por ser la velocidad del flujo inferior a la máxima. En este caso el multiplexor señalizará (mediante los bits de justificación) al demultiplexor que falta un bit. Esto permite al demultiplexor reconstruir correctamente los flujos originales de los cuatro 2 megas y a sus velocidades plesiócronas correctas.  La velocidad del flujo resultante del proceso antes descrito es de 8,448 Mbps (8 megas) que corresponde al segundo nivel jerárquico  Por procedimientos similares se llega a los niveles tercero, constituido por 4 flujos de 8 megas y una velocidad de 34,368 Mbps (34 megas) y cuarto, formado por 4 flujos de 34 megas y una velocidad de 139,264 Mbps (140 megas).

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RADIO PROPAGACION FORMULAS DE CALCULO PARA SISTEMAS DE RADIO Y DE MICROONDAS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------PIRE(POTENCIA ISOTROPICA RADIADA EFECTIVA)

PIRE (dBw) = PTx(dBw) + GTx(dB) – LfTx(dB) PIRE (w) = PTx(w) . GTx LfTx ECUACION DE EQUILIBRIO DE ENLACE

PRx (dBw) = PTx(dBw) + GTx(dB) + GRx(dB) – LfTx(dB)- LfRx(dB) – Ao ( dB)

PRx(dBm) = PTx(dBm) + GTx(dB) + GRx(dB)–LfTx(dB)- LfRx(dB)– Ao (dB) Ao = 32.4 + 20 log(d.f)

CALCULO DE ALTURA DE ANTENAS Y TORRES

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ha1 = d (r1+hs) – d1(h2+ha2) + d1*d - h1 d2 d2 2k*a ha1 = ALTURA DE LA TORRE DEL PUNTO 1 ha2 = ALTURA DE LA TORRE DEL PUNTO 2 h1 = ALTURA DEL DEL PUNTO 1(msnm) h2 = ALTURA DEL DEL PUNTO 2(msnm) r1 = RADIO DE LA 1RA ZONA DE FRESNEL a = 6370 -20 K = 1.38 X 10 PRIMERA ZONA DE FRESNEL

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r1 = RADIO DE LA PRIMERA ZONA DE FRESNEL d1 = DISTANCIA EN KM. DEL PUNTO 1 AL OBSTACULO d2 = DISTANCIA EN KM. DEL PUNTO 2 AL OBSTACULO d = DISTANCIA EN KM. DEL ENLACE λ = LONGUTUD DE ONDA ( C/f ) f = FRECUENCIA (Hz) C = VELOC DE LA LUZ ( 300000 KM/Seg) MARGEN DE CLARIDAD = 0.3 * r1 DESVANECIMIENTO TIPO RAYLEIGH

Q = COEFICIENTE DE TRAYECTORIA -1/2 MAR = 3.8 X 10-7 X (h) h = h1 + h2 2 MONTAÑA = 2.1 X 10 -9 PLANO = 5.1 X 10-9 d = DISTANCIA DEL ENLACE EN KM. TIEMPO DE INTERRUPCION

Ti = PR Fd Ti = TIEMPO DE INTERRUPCION PR= DESVANECIMIENTO RAYLEIGH Fd = MARGEN DE DESVANECIMIENTO Fd = Prx – N N = RUIDO

N = 10log KTB -20 K = 1.38 X 10 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------T = TEMPERATURA ºk ( ºC+273) B = ANCHO DE BANDA EN HZ PROBABILIDAD DE TIEMPO DE INTERRUPCION -5 %Ti= 5 x 10 * d 2500 MARGEN DE ENLACE: 10log(Ti/%Ti) C/N = PRx - N ATENUACION POR LLUVIA a AL= K * R AL = ATENUACION POR ZONA DE LLUVIA R = TASA DE LLUVIA(mm/Km) K = CTE DE OLSEN, RODGERS y HODGE - FRECUENCIA a = CTE DE OLSEN, RODGERS y HODGE-TEMPERATURA DE LLUVIA TABLA DE COEFICIENTES K y a

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La transmisión de las ondas Cualquier transmisión tanto de radio como de televisión se hace a través de las denominadas Ondas electromagnéticas. Este tipo de ondas se caracterizan porque están formadas, como su nombre indica por la conjunción de un campo eléctricoy otro magnético. La unión de estos campos es la que permite que este tipo de ondas se pueda transmitir por el espacio. Este tipo de ondas se propaga por el espacio (independientemente de cuál sea su frecuencia) a la velocidad de la luz; a la particularidad que tiene este tipo de ondas de viajar por el espacio es a lo que se le denomina técnicamente como propagación de las ondas electromagnéticas. Una onda electromagnética se define con tres parámetros: a. La frecuencia: nos define el número de ondas que se transmiten en un segundo. b. La velocidad: que como decíamos es siempre la misma ya que es independiente de la frecuencia. Esta velocidad es igual a la velocidad de la luz (300.000 kilómetros por segundo). c. La longitud de onda: que es el resultado de dividir la velocidad de propagación (la velocidad de la luz) por la frecuencia. El resultado viene expresado en metros. La siguiente tabla muestra la clasificación de las ondas electromagnéticas a tenor de los tres parámetros antes enunciados:

Longitud de onda

Frecuencia Siglas

Valores

Denominación

Valores

Denominación

100km => 10km

ondas miriamétricas

3 khz => 30 khz

frecuencias muy bajas

V.L.F.

Frecuencias bajas

L.F.

Frecuencias medias

M.F.

10 km => 1 30 khz => 300 ondas kilométricas km khz

1000 m => 100 m

ondas hectométricas

300 Khz => 3000 Khz

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------100 m => 10 m

ondas decamétricas

3 Mhz => 30 Mhz

Frecuencias altas

10 m => 1 m

ondas métricas

30 Mhz => 300 Mhz

Frecuencias muy elevadas

V.H.F.

100 cm => 10 cm

Ondas decimétricas

300 Mhz => 3000 Mhz

Frecuencias ultraelevadas

U.H.F

10 cm => 1 cm

Ondas centimétricas

3000 Mhz => 30000 Mhz

Frecuencias superelevadas

S.H.F.

H.F.

Podemos hacer otro tipo de clasificaciones, como la que se suele hacer con las ondas de radio (Ondas largas, ondas cortas y ondas medias), para no alargar el tema no entraremos en estas clasificaciones.

La transmisión de las ondas: principios

Una onda electromagnética la podemos crear y transmitir, luego, con los aparatos adecuados, la podemos recibir y utilizar. Para poner una onda electromagnética en el espacio necesitamos una serie de elementos: vamos a poner como ejemplo una emisora de radio (pero sería aplicable a cualquier otro tipo de emisión), en este caso lo que queremos transmitir es la voz; nuestra voz, al estar delante del micrófono, se convierte en corrientes eléctricas que un emisor se encarga de convertir en corrientes de Radio Frecuencia (R.F.), estas corrientes se aplican a una antena de emisión (que es la encargada de convertir las corrientes del emisor en ondas electromagnéticas). Estas ondas viajan por el espacio, si dentro del alcance de estas ondas ponemos un receptor, la antena de este receptor se encarga de convertir esas ondas electromagnéticas en débiles corrientes eléctricas; estas corrientes el ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------receptor las amplifica y las trata de forma conveniente para que sean capaces de excitar el altavoz. El transmisor mas sencillo que podemos construir se basaría en un circuito electrónico llamado oscilador, que en este caso debería oscilar dentro de la gama de las R.F.; esa R.F., aplicada a una antena, generaría ondas electromagnéticas que se propagarían por el espacio. Pero este sencillo transmisor no nos serviría de mucho porque el receptor (dependiendo del tipo de receptor que elijamos) o bien nos emite un pitido constante o bien no emite ningún tipo de sonido. Vamos a poner por caso que yo, de alguna manera, hago que la señal de R.F. se corte durante unos instantes, a la antena llegarán trenes de pulsos de R.F. que serán irradiados.

Si yo tengo un receptor de los que emiten un pitido, cuando está presente la señal de R.F., conseguiré "oir" las pulsaciones que alguien haga en el manipulador de mi emisora; estamos en el principio de la transmisión Morse por lo que puedo transmitir mensajes. Esta sencilla emisora Morse que acabo de diseñar es muy probable que no me llegase a funcionar porque: por un lado, al conectar el oscilador directamente a la antena, la potenciade salida sería muy pequeña y la potencia de salida va a estar ligada íntimamente al alcance de la emisora: a mas potencia mas alcance; por otro lado la antena absorbe una potencia un poco grande lo que hará que el oscilador se esté corriendo continuamente de frecuencia. Para salvar estos inconvenientes, entre el oscilador y la antena, se colocan una serie de amplificadores, especiales para estos casos, que se llaman amplificadores de R.F. A cada amplificador de R.F. se le denomina etapa, un emisor tendrá tantas etapas como sean necesarias para dar su potencia de salida. A la primera etapa, la que va inmediatamente detrás del oscilador, se le denomina amplificador separador o buffer; a las etapas que siguen la buffer se le va denominando consecutivamente primera etapa de potencia, segunda etapa de potencia, etc. Al amplificador final, el que va conectado a la antena, se le denomina amplificador (o etapa) final de potencia. Una onda electromagnética la podemos crear y transmitir, luego, con los aparatos adecuados, la podemos recibir y utilizar. Para poner una onda electromagnética en el espacio necesitamos una serie de elementos: vamos a poner como ejemplo una emisora de radio (pero sería aplicable a cualquier otro tipo de emisión), en este caso lo que queremos transmitir es la voz; nuestra ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------voz, al estar delante del micrófono, se convierte en corrientes eléctricas que un emisor se encarga de convertir en corrientes de Radio Frecuencia (R.F.), estas corrientes se aplican a una antena de emisión (que es la encargada de convertir las corrientes del emisor en ondas electromagnéticas).

La manipulación de las ondas de R.F. En el ejemplo propuesto anteriormente del transmisor Morse, nos debe quedar claro que la onda del oscilador en sí no nos transmitiría nada; cuando manipulamos esa onda es cuando conseguimos que se transmita información. A la onda que genera el oscilador y que nos sirve para llevar la información es a lo que se denomina onda portadora. Decíamos antes que si pusiésemos solo la onda portadora en la antena, en los receptores podía ocurrir o que no se escuchase nada o que se oyese un pitido (dependiendo del tipo de receptor). Esto se produce porque en el receptor otro oscilador está trabajando a la misma frecuencia que el oscilador del transmisor, a esta adecuación de frecuencias es a lo que se le conoce como sintonización del receptor. Cuando se produce la sintonización, ambos osciladores están en la misma frecuencia, en el receptor una de las etapas amplificadoras se va a encargar te tratar la onda portadora, bien anulándola (caso del receptor con sonido nulo), bien amplificando solo la portadora que está sintonizada y anulando el resto de las que llegan a la antena (receptor con el pitido). El transmisor que nos ha servido de ejemplo sería el típico transmisor de onda continua, la manipulación sobre la portadora se hace poniendo en antena trozos mas o menos grandes de esta portadora. Este tipo de transmisión se suele utilizar en comunicaciones a largas distancias. Una variante de este tipo de transmisión es la transmisión por onda continua modulada, empleada principalmente en comunicaciones de emergencia; la única diferencia entre los dos estriba en que en este último tipo se utilizan dos osciladores: el de R.F., que genera la portadora, y el de Audio Frecuencia (A.F.). Las señales de los osciladores, en este tipo de transmisores se mezclan de forma que la señal de A.F. se monta sobre la señal de R.F. (modulación). Lo que se transmite son trozos de portadora convenientemente modulada. En el dibujo se la izquierda se ha intentado representar la señal que tendríamos en la etapa final de R.F., donde observaríamos "trozos de portadora (convenientemente modulada) y espacios de silencio o ausencia de portadora (los trazos grises y azul no se verían, se han representado para que veamos como se modula la señal original, la señal de salida sería únicamente el trazo rojo; esto es aplicable también a los ejemplos siguientes).

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Para la transmisión del sonido y la imagen se utilizan dos métodos : la transmisión por modulación de amplitud y la transmisión por modulación de frecuencia. La transmisión por modulación de amplitud no difiere de la transmisión por onda continua modulada, en este caso el oscilador de A.F. se sustituye por los sonidos de este tipo recogidos por un micrófono, un dispositivo de música, una cámara, etc. La señal captada por estos dispositivos se amplifica convenientemente y se utilizar para modular la portadora; si enganchásemos un osciloscopio en la etapa final de R.F. veríamos una señal parecida a la de la derecha, En este caso, en la transmisión, siempre tenemos portadora, cuando el micrófono capte un sonido, la portadora se modulará (tramos mas estrechos) y en los silencios la portadora se transmitirá con toda su amplitud.

La transmisión por modulación de frecuencia consiste en modular la portadora de forma que la señal de entrada le haga aumentar o disminuir su frecuencia (no su amplitud como en el caso anterior). En este caso, también, la portadora se está irradiando continuamente por la antena: en los silencios la portadora saldrá con la frecuencia del oscilador , cuando el dispositivo de sonido o imagen capte una señal, ésta modulará la portadora haciéndole variar su frecuencia. Un osciloscopio colocado en la etapa final de R.F. vería "acortamientos y estiramientos continuos" de la portadora.(EN este gráfico, el tramo azul, sí ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------forma parte de la señal, se ha representado así para resaltar la modulación).

Zona de Fresnel Tanto en óptica como en comunicaciones por radio o inalámbricas, la zona de Fresnel es una zona de despeje adicional que hay que tener en consideración además de haber una visibilidad directa entre las dos antenas. Este factor deriva de la teoría de ondas electromagnéticas respecto de la expansión de las mismas al viajar en el espacio libre. Esta expansión resulta en reflexiones y cambios de fase al pasar sobre un obstáculo. El resultado es un aumento o disminución en el nivel de intensidad de señal recibido. Debiendo considerar la curvatura de la tierra(K), que generalmente puede tomar valores de K=2/3 (peor caso) y K=4/3(caso óptimo) En la óptica y comunicaciones por radio, una zona de Fresnel (pronunciada como zona FRA-nel, de origen francés), nombrada en honor del físico Auguste Jean Fresnel, es uno de los elipsoides de revolución concéntricos teóricamente infinitos que definen volúmenes en el patrón de radiación de la abertura circular (generalmente). Fresnel divide resultado en zonas de la difracción por la abertura circular. La sección transversal de la primera zona de Fresnel es circular. Las zonas subsecuentes de Fresnel son anulares en la sección transversal, y concéntricas con las primeras. El concepto de las zonas de Fresnel se puede también utilizar para analizar interferencia por obstáculos cerca de la trayectoria de una viga (antena) de radio. Esta zona se debe determinar primero, para mantenerla libre de obstrucciones. La obstrucción máxima permisible para considerar que no hay obstrucción es el 40% de la primera zona de Fresnel. La obstrucción máxima recomendada es el 20%. Para el caso de radiocomunicaciones depende del valor de K (curvatura de la tierra) considerando que para un K=4/3 la primera zona de fresnel debe estra despejada al 100% mientras que para un estudio con K=2/3 se debe tener despejado el 60% de la primera zona de Fresnel. Para establecer las zonas de Fresnel, primero debemos determinar la línea de vista de RF ("RF LoS", en inglés), que en términos simples es una línea recta entre la antena transmisora y la receptora. Ahora la zona que rodea el RF LoS es la zona de Fresnel. El radio de la sección transversal de la primera zona de ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------Fresnel tiene su máximo en el centro del enlace. En este punto, el radio r se puede calcular como sigue:

r = radio en metros (m). d = distancia en kilómetros (km). f = frecuencia transmitida en megahercios (MHz). La fórmula genérica de cálculo de las zonas de Fresnel es:

Donde: rn = radio de la enésima zona de Fresnel. d1 = distancia desde el transmisor al objeto en km. d2 = distancia desde el objeto al receptor en km. d = distancia total del enlace en km. f = frecuencia en MHz. La Difracción de Fresnel La condición de validez es algo débil y permite que los parámetros de dimensión del obstáculo tengan valores comparables: la apertura es pequeña comparada con el camino óptico. De esta forma es interesante investigar en el comportamiento del campo eléctricosólo en una pequeña porción de área cercana al origen de la fuente luminosa, es decir para valores de x e y mucho más pequeños que z, en este caso se puede asumir que

, esto viene a

significar que: . De esta forma, al igual que la difracción de Fraunhofer, la difracción de Fresnel ocurre debido a la curvatura del frente de onda. Para la difracción Fresnel el campo eléctrico en un punto ubicado en (x,y,z) está dado por:

Esta es la integral de difracción de Fresnel; y viene a significar que si la aproximación de Fresnel es válida , el campo propagado es una onda esférica, originada en la apertura y moviéndose a lo largo del eje Z. La integral modula la amplitud y la fase de una onda esférica. La solución analítica de esta expresión es sólo posible en casos muy raros.

PROPAGACIÓN TERRESTRE Ondas aéreas Son aquellas que parten de la antena del emisor y llegan hasta la antena del receptor a través del propio aire pero sin llegar a la ionosfera. Según su ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------trayectoria pueden ser: Ondas directas, reflejadas y otras influenciadas por ciertos efectos como son por refracción troposférica o por difracción. Onda directa Tocar terreno ni ionosfera. La atenuación es mínima, siendo únicamente la que se produce por el espacio abierto o agentes meteorológicos (lluvia, nieve,... ) Es la típica de frecuencias superiores a 30MHz (V-U-SHF). Un claro ejemplo lo tenemos en los emisores de radiodifusión FM y TV, en los que para conseguir máximas distancias es imprescindible tener la antena emisora lo más alta posible (o ubicaciones de repetidores o reemisores en cotas altas del terreno). Otro ejemplo lo tenemos en los radioenlaces de microondas (SHF o frecuencias >3GHz) en los que es imprescindible que haya visión directa para establecerse la comunicación.

Onda reflejada Llega al receptor después de reflejarse en la tierra (o mar). Sufre gran atenuación por la propia naturaleza del terreno y depende mucho de éste. En ocasiones favorece el establecimiento de la comunicación a largas distancias.

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Refracción Troposférica Cuando una capa de aire frío se encuentra entre dos capas de aire caliente, puede ocurrir que la onda de refracte, esto es, que modifique su trayectoria .

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Difracción (filo de la navaja) Cuando entre el emisor y el receptor se encuentra una montaña o cordillera, puede ocurrir que las ondas modifiquen su trayectoria debido a la naturaleza del terreno ( temperatura, humedad, etc) consiguiéndose incluso, niveles de ganancia, en lugar de atenuaciones.

Ondas de radio u ondas hertzianas. Las ondas de radio u ondas Hertzianas son ondas electromagnéticas. Como una onda de radio es una vibración, al cabo de un período, la onda habrá recorrido una distancia llamada longitud de onda. La longitud de onda es una característica esencial en el estudio de la propagación; para una frecuencia dada depende de la velocidad de propagación de la onda. El ámbito de las frecuencias de las ondas de radio se extiende de algunas decenas de kiloherzios hasta los límites de los infrarrojos. Las siguientes son abreviaciones para rangos de frecuencias de radio: ELF (extremely low frequencies) de 30 a 3000 Hz, VLF (very low frequencies) de 3 a 30 KHz, LF (low frequencies) de 30 a 300 kHz, MF (medium frequencies) de 0.3 a 3 MHz, HF (high frequencies) de 3 a 30 MHz, VHF (very high frequencies) de 30 a 300 MHz, UHF (ultra high frequencies) por arriba de los 300 Mhz, y por último, SHF y EHF Formas de propagación. Las ondas Hertzianas se propagan en dos formas: 

En el espacio libre (por ejemplo, propagación irradiada alrededor de la tierra):

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------Las ondas causadas por la caída de una piedra en la superficie de un estanque se propagan como círculos concéntricos. La onda de radio emitida por la antena isotrópica (es decir, radiante de manera uniforme en todas las direcciones del espacio) puede ser representada por una sucesión de esferas concéntricas. Imagínese una burbuja que se infla muy rápidamente, a la velocidad de la luz, muy cerca de 300,000 km por segundo. Al cabo de un segundo la esfera tiene 600,000 km de diámetro. Si el medio de propagación no es isotrópico y homogéneo, el frente de la onda no será una esfera. 

En líneas (propagación guiada, en un cable coaxial o en una guía de onda):

En espacio libre, cuanto más se aleje de la antena, la intensidad del campo electromagnético irradiado es más débil. Esta variación es regular en un medio homogéneo, en el vacío, por ejemplo. En un medio no homogéneo, como por ejemplo, en la superficie de la Tierra , numerosos fenómenos contradicen esta norma: es frecuente que la onda recibida interfiere directamente con un reflejó de esta onda sobre el suelo, un obstáculo o sobre una capa de la ionosfera. Para una buena recepción, es necesario que el campo eléctrico de la onda captada tenga un nivel suficiente. El valor mínimo de este nivel depende de la sensibilidad del receptor, de la ganancia de la antena y la comodidad de escucha deseada. En el caso de las transmisiones numéricas la comodidad de escucha es sustituida por el nivel de fiabilidad requerido para la transmisión. La intensidad del campo eléctrico se mide en voltio/metro.

Propagación de las ondas de radio: difusión, reflexión y refracción. Una onda de radio se distingue de una radiación luminosa por su frecuencia: algunas decenas de kiloherz o gigahertz para la primera, algunos centenares de térahertz para el segundo. Obviamente la influencia de la frecuencia de la onda es determinante para su propagación pero la mayoría de los fenómenos de la óptica geométrica (por ejemplo, la reflexión) se aplican también en la propagación de las ondas hertzianas. En la práctica es frecuente que dos o varios fenómenos se apliquen simultáneamente al trayecto de una onda: reflexión y difusión, difusión y refracción... Estos fenómenos aplicados a las ondas radioeléctricas permiten a menudo establecer conexiones entre puntos que no están en vista directa. Difusión. El fenómeno de difusión puede producirse cuando una onda encuentra un obstáculo cuya superficie no es perfectamente plana y lisa. Es el caso de las capas ionizadas de la atmósfera, de la superficie del suelo en las regiones onduladas (para las longitudes de ondas más grandes) o de la superficie de los obstáculos (acantilados, bosques, construcciones...) para las ondas ultracortas (sobre algunos centenares de megaherz). Como en la óptica, la difusión depende de la relación entre la longitud de onda y las dimensiones de los obstáculos o irregularidades a la superficie de los obstáculos reflejantes. Estos ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------últimos pueden también cambiar por las cortinas de lluvia (en hiperfrecuencias) o las zonas ionizadas de la alta atmósfera en las auroras polares (borealis y australis, Northern and Southern Lights) . Reflexión y refracción. La información necesaria para una conexión que utiliza una reflexión sobre la capa E de la ionosfera es: La potencia del emisor; el diagrama de radiación de la antena; la posición geográfica de cada una de las dos estaciones y también; la capacidad de la capa E de la ionosfera para reflejar las ondas de radio. Es el SSN (el término histórico es número de Wolf, que no depende de quien determina el número de manchas solares, veremos esto en la parte II de estas notas), y también la fecha y la hora del día del intento de conexión que permitirá al programa informático calcular las posibilidades de propagación ionosférica. Se conocerá la probabilidad de establecer la conexión en función de la frecuencia para un reporte de señal sobre ruido dado La refracción es el cambio en la dirección de propagación de una onda, cuando pasa de un medio a otro en el que su velocidad es distinta, o cuando hay una variación espacial de la velocidad de la onda en el mismo medio. El climaespacial condiciona la ionización en las distintas capas de la ionosfera, que cambia con la fecha y la hora. En el capítulo sobre propagación y clima espacial hablaremos de la refracción de las ondas de radio en la ionosfera, capacidad de la ionosfera, que permite contactos DX, de frecuencias máximas utilizables MUF y frecuencias mínimas utilizables LUF, de SWF (atenuación o pérdida de intensidad, también absorción, en Onda Corta, short wave fade, en inglés). Hablaremos también del número de Wolf. Interferencia de dos ondas de radio Es necesario distinguir la interferencia causada por dos señales independientes, en frecuencias muy cercanas, aparece el fenómeno de interferencia cuando la onda directa irradiada por un emisor se recibe al mismo tiempo que una onda reflejada. En este último caso, los tiempos de recorrido de las dos ondas son diferentes y las dos señales recibidas son defasadas. Pueden entonces presentarse varios casos: defasamiento igual a un múltiplo del período: las señales están en fase y se refuerzan mutuamente. Sus amplitudes se añaden. defasamiento de un múltiplo de un semi-período: las señales están en oposición de fase y la amplitud de la más débil se ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------deduce de más fuerte. Si las dos señales tienen la misma amplitud, el nivel de la señal resultante es nulo. defasamiento cualquiera: la amplitud de la señal que resulta es intermedia entre estos dos valores extremos. Los fenómenos de interferencias pueden ser muy molestos cuando el tiempo de recorrido de la onda indirecta varía: la amplitud de la señal recibida varía entonces a un ritmo más o menos rápido. El fenómeno de interferencia se utiliza en aplicaciones que cubren numerosos ámbitos: medida de velocidad, radiogoniometría... Propagación en función de la gama de frecuencia Ondas kilométricas Se propagan principalmente muy a baja altitud, por onda de suelo. Su gran longitud de onda permite el rodeo de los obstáculos. Para una misma distancia del emisor, el nivel de la señal recibida es muy estable. Este nivel disminuye tanto más rápidamente cuanto más se eleve la frecuencia. Las ondas de frecuencia muy baja penetran un poco bajo la superficie del suelo o el mar, lo que permite comunicar con submarinos en inmersión. Aplicaciones corrientes: radiodifusión sobre Grandes Ondas (Francia-Inter, RTL...), difusión de las señales horarias (relojes de radiocontroladores)... La potencia de estos emisores es enorme: a menudo varios megavatios para obtener un alcance que puede llegar hasta 1000 km . Ondas hectométricas Las estaciones de radiodifusión sobre la banda de las Pequeñas Ondas (entre 600 y 1500 kHz) tienen potencias que pueden llegar hasta varios centenares de kilovatios. Apenas utilizan la onda de suelo para cubrir una zona que no sobrepasa una región francesa pero se benefician después de la puesta del sol de los fenómenos de propagación ionosférica Ondas decamétricas Las ondas cortas, bien conocidas por los radioaficionados, permiten conexiones intercontinentales con potencias de algunos milivatios si la propagación ionosférica lo permite ya que la onda de suelo sobre 2 ó 3 MHz apenas lleva más allá de algunas decenas kilómetros. Entre 1 y 30 MHz, la reflexión de las ondas sobre las capas de la ionosfera permite liberarse del problema del horizonte óptico y obtener con un único salto un alcance de varios millares de kilómetros. Pero estos resultados son muy variables y dependen de los métodos de propagación, el ciclo solar, la hora del día o la temporada. Las ondas decamétricas cedieron el paso a los satélites aunque los cálculos de previsión de propagación permitieran predecir con una buena fiabilidad las horas de apertura, las frecuencias máximas utilizables y el nivel de la señal que se recibirá. Ondas métricas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------Las ondas métricas corresponden a frecuencias incluidas entre 30 y 300 MHz que incluye la banda de radiodifusión FM, las transmisiones VHF de los aviones, la banda radioaficionado de los 2m, 6 m ... se propagan principalmente en línea recta pero consiguen pasar los obstáculos de dimensiones que no superan algunos metros. Se reflejan sobre las paredes, rocas, vehículos y excepcionalmente sobre nubes ionizadas situadas en la capa E, hacia 90 km de altitud lo que permite conexiones por más 1000 km . En tiempo normal, el alcance de una emisora de 10 vatios en una antena omnidireccional es de algunas decenas de kilómetros pero sucede también que el índice de refracción para estas frecuencias haga curvarse hacia el suelo una onda que se habría perdido en el espacio. Son entonces posibles las conexiones con algunos centenares de kilómetros Ondas decimétricas e hiperfrecuencias Mientras más aumenta su frecuencia, el comportamiento de esta onda se asemeja al de un rayo luminoso. Los haces hertzianos permiten conexiones a la vista, como el Telégrafo de Casquillo, pero por todo el tiempo y con producciones de información de los mil millones de vez más elevado. Ningún obstáculo de tamaño superior a algunos decímetros debe encontrarse sobre el trayecto del haz. Estas ondas se reflejan fácilmente sobre obstáculos de algunos metros de dimensión; este fenómeno es explotado por los radares, incluidos los utilizados en los bordes de las carreteras. Y gracias a los reflejos sobre los edificios es posible utilizar un teléfono portátil sin estar en vista directa con la antena de enlace, pero las interferencias entre ondas reflejadas dificulta la comunicación, obligando al usuario a cambiar de lugar o a desplazarse simplemente de algunos metros. Sobre 10 GHz con una potencia de algunos vatios y antenas parabólicas de menos de un metro de diámetro, es posible efectuar conexiones a varios centenares de kilómetros de distancia sirviéndose una elevada montaña como reflector. Arriba de 10 gigahertz, el fenómeno de difusión puede manifestarse sobre nubes de lluvia, permitiendo a la onda alcanzar lugares situados más allá del horizonte óptico Previsiones de propagación El nivel de la señal emitida por una estación de emisión (emisora y antena) en un punto del espacio (o de la superficie de la Tierra ) puede calcularse con una buena precisión si se conocen los principales factores que determinan la transmisión. Como ejemplo tomemos dos casos: conexión en vista directa en 100MHz y conexión a gran distancia en 10MHz que utiliza una reflexión sobre la capa E. No efectuaremos obviamente aquí los cálculos. Conexión directa sobre 100MHz Se conoce: La potencia de salida del emisor;

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------El diagrama de radiación de la antena de emisión y en particular la ganancia de ésta en la dirección que nos interesa y su altura con relación al suelo; El perfil del terreno entre la estación de emisión y el punto de recepción, teniendo en cuenta la redondez de la Tierra ; La distancia entre emisora y no de recepción; Los programas informáticos más o menos sofisticados permiten hacer rápidamente esta clase de cálculo que puede eventualmente tener en cuenta la conductividad del suelo, las posibilidades de reflexión, etc. Si se añaden las características de la estación de recepción (antena + receptor), se podrá entonces calcular el balance de la conexión, que dará la diferencia de nivel entre la señal útil y el ruido radioeléctrico. Propagación guiada Para transportar la energía de alta frecuencia de un punto en otro, no se utiliza un añadido eléctrico ordinario sino una línea de transmisión con las características apropiadas. Esta línea está formada por dos conductores eléctricos paralelos separados por un dieléctrico, muy buen aislante a las frecuencias utilizadas (aire,Teflon polietileno...). Si uno de los conductores esta rodeado por otro, hablamos entonces de línea coaxial. Ejemplos de líneas de transmisión Del emisor a la antena se utilizará un cable coaxial que podrá soportar tensiones de varios centenares o millares de voltios sin distensión eléctrica. Entre la antena parabólica y el receptor de televisión por satélite las señales de baja amplitud serán transportadas por un cable coaxial que presentará escasas pérdidas a muy alta frecuencia. La antena de un radar utilizado para el controlaéreo se conecta a los equipos de detección con ayuda de una guía de onda, sale de tubo metálico dentro del cual se desplaza la onda. Sobre ondas cortas los radioaficionados utilizan a veces líneas de dos hilos para alimentar su antena. Los circuitos selectivos utilizados en los aparatos que funcionan a muy alta frecuencia (superior a 300 MHz) son muy a menudo líneas. Formación de una onda en una línea Un generador conectado a cargo con ayuda de una línea va a causar en cada uno de los dos conductores de la línea la formación de una corriente eléctrica y la formación de una onda que se desplaza en el dieléctrico a una velocidad muy grande. Esta velocidad es inferior a la velocidad de la luz pero sobrepasa frecuentemente 200,000 km/s, lo que implica que, para una frecuencia dada, la ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------longitud de la onda en la línea es más pequeña que en el espacio (longitud de onda = velocidad en el medio/frecuencia) Ondas progresivas Cuando la línea se adapta perfectamente al generador y a la carga, la condición se cumple cuando la impedancia de salida del primero y la impedancia de entrada del segundo son iguales a la impedancia característica de la línea, este último es recorrido solamente por ondas progresivas. En este caso ideal la diferencia de potencial entre los conductores y la corriente que circula en éstos tienen el mismo valor cualquiera que sea el lugar donde la medida se efectúa en la línea. Tal línea no irradia, el campo electromagnético producido por la onda progresiva no es perceptible a alguna distancia de la línea. Ondas estacionarias Si la condición mencionada anteriormente no se cumple, si la impedancia de la carga es diferente de la impedancia característica de la línea, la línea va entonces a ser el sitio de ondas estacionarias. La tensión medible entre los dos hilos no será ya constante sobre toda la longitud de la línea y van a aparecer: máximos de tensión aún llamados vientres de tensión correspondientes a nudos de corriente de los mínimos de tensión o nudos de tensión asociados a máximos de corriente (vientres de corriente). Este tipo de funcionamiento generalmente se teme si el tipo de ondas estacionarias es elevado. Las sobretensiones que corresponden a los vientres de tensión pueden dañar la emisora, o incluso la línea. Las pérdidas en la línea son elevadas. Pérdidas en la línea La resistencia eléctrica (no nula) de los conductores que constituyen la línea y el aislamiento (no infinito) del dieléctrico, causan un debilitamiento de la amplitud de la onda progresiva recorriendo la línea. Estas pérdidas tienen un doble inconveniente: debilitamiento de la señal recibida y disminución de la sensibilidad del sistema de recepción. reducción de la potencia transmitida a la antena por el emisor. Las pérdidas en línea se expresan en dB/m (decibel/metro de longitud) y dependen de numerosos factores: naturaleza del dieléctrico (materia, forma...) tipo de línea (de dos hilos, bifilar o coaxial) frecuencia de trabajo

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------Ejemplo: un cable coaxial muy común (Ref. RG58A) de una longitud de 30 metros presenta 6dB de pérdidas a 130MHz. Si se aplica una potencia de 100 vatios a la entrada de esta línea se encontrarán 25 vatios a su salida En 6MHz la pérdida solo es de 1 decibel.

CONCLUSIONES Las ondas electromagnéticas cubren un amplio espectro de frecuencias. Dado que todas las ondas electromagnéticas tienen igual velocidad c (velocidad de la luz) que es una constante es decir no cambia, la relación c= f*  (recordemos que la explicación de velocidad de la onda era el espacio recorrido dividido el tiempo para recorrerlo. Cuando el espacio es una longitud de onda, el tiempo se llama período "T" y la inversa del período es lo que denominábamos frecuencia de la onda; de allí surge la igualdad anterior, dándole a la velocidad la notación que corresponde por ser la velocidad de la luz) define todo el espectro posible, abarcando desde las ondas de radio de baja frecuencia y gran longitud de onda, las cuales son ondas electromagnéticas producidas por cargas que oscilan en una antena transmisora, las ondas de luz con frecuencias mayores (cada color de la luz blanca corresponde a una longitud de onda determinada) se producen cuando determinados electrones oscilan dentro de los sistemas atómicos. Las ondas electromagnéticas fuera del campo visible como las ultravioletas, los rayos x, los rayos  , rayos cósmicos, que son vibraciones de otros electrones, o desaceleraciones de los mismos. Veamos cada una las diferentes ondas en orden decreciente de su longitud de onda y por lo tanto, orden creciente de su frecuencia, y como se producen: Ondas de radio, son el resultado de la aceleración de cargas a través de alambres conductores. Son generados por dispositivos electrónicos. Microondas que son ondas de radio de longitud corta también generadas por dispositivos electrónicos, se utilizan en sistemas de radar y para hornos a microondas. Ondas infrarrojas llamadas también térmicas, llegan hasta la luz visible (el rojo del espectro), se producen por la vibración de los electrones de las capas superiores de ciertos elementos, estas ondas son absorbidas fácilmente por la mayoría de los materiales. La energía infrarroja que absorbe una sustancia aparece como calor, ya que la energía agita los átomos del cuerpo, e incrementa su movimiento de vibración o translación, lo cual da por resultado un aumento de la temperatura.

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Ondas visibles, son la parte del espectro electro-magnético que puede percibir el ojo humano. La luz se produce por la disposición que guardan los electrones en los átomos y moléculas. Las diferentes longitudes de onda se clasifican en colores que varían desde el violeta el de menor longitud de onda hasta el rojo el de mayor longitud de onda (de 4 a 7x10 7 ). La máxima percepción del ojo humano se produce en la longitud de onda del amarillo-verdoso. Ondas ultravioletas, que se producen por vibraciones de mayor frecuencia, producidas por ejemplo en el sol. 

Rayos X cuya fuente más común es la desaceleración de electrones que viajan a altas velocidades (alta energía) al chocar en un bombardeo de un blanco metálico.

Cabe aclarar que estas no son todas las conclusiones obtenidas, pero si las mas importantes.

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JERARQUIA DIGITAL SINCRONA ( SDH)

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------JERARQUIA DIGITAL SINCRONA ( SDH) Esencialmente, SDH es un protocolo de transporte (primera capa en el modelo OSI) basado en la existencia de una referencia temporal común (Reloj primario), que multiplexa diferentes señales dentro de una jerarquía común flexible, y gestiona su transmisión de forma eficiente a través de microondas o fibra óptica, con mecanismos internos de protección. Su misión es transportar y gestionar gran cantidad de tipos de trafico diferentes sobre la infraestructura física. Usando como referencia el modelo OSI, SDH es comúnmente visto como un protocolo de nivel uno, es decir, un protocolo de la capa física de transporte. En este papel, actúa como el portador físico de aplicaciones de nivel 2 a 4, es el camino en el cual tráfico de superiores niveles tales como IP o ATM es transportado. En palabras simples, podemos considerar a las transmisiones SDH como tuberías las cuales portan tráfico en forma de paquetes de información. Estos paquetes son de aplicaciones tales como PDH, ATM o IP.  SDH permite el transporte de muchos tipos de tráfico tales como voz, video, multimedia, y paquetes de datos como los que genera IP. Para ello, su papel es, esencialmente, el mismo: gestionar la utilización de la infraestructura de fibra. Esto significa gestionar el ancho de banda eficientemente mientras porta varios tipos de tráfico, detectar fallos y recuperar de ellos la transmisión de forma transparente para las capas superiores.  La primer jerarquía de velocidad sincrónica fue definida como STM-1 (Synchronous Transport Module, Módulo de Transporte Sincrónico): STM – 1 =155.520 Mb/s.  Los siguientes niveles se obtienen como N x STM-1, habiendo sido definidos por el CCITT: 4 x STM-1 =STM-4= 622.08 Mb/s 16 x STM-1 = STM-16 = 2488.32 Mb/s (aproximadamente 2.5 Gb/s) Encontrándose endiscusión sistemas STM-8 , STM-12 y STM-64 (9953.28≈10 Gbits/s).  Todas las señales tributarias, de cualquier jerarquía y origen, deben poder acomodarse a laestructura sincrónica del STM-1.

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 Los tributarios (sincrónicos o plesiócronos) se acomodan en un contenedor C (Container) que será distinto para cada velocidad. A cada contenedor se le agrega un encabezado o sobrecapacidad de reserva llamada tara de trayecto (TTY) o POH (Path Overhead) para operación, administración y mantenimiento, y un puntero, PTR, formándose lo que se conoce como unidad tributaria TU (Tributary Unit). Finalmente las TU son multiplexadas byte a byte (cada uno equivale a 64kb/s) y con el agregado de información adicional de administración de la red, se forma el módulo STM-1.  Si se desea niveles superiores, basta con volver a multiplexar byte a byte (por simple intercalación) N módulos STM-1, para obtener STM-N.  El estándar síncrono presenta ventajas con respecto al anterior estándar pleusíncrono: - Operaciones de multiplexión y demultiplexión más sencillas y flexibles, permitiendo extraer e insertar circuitos sin tener que desmontar la señal. - Fácil de migrar hacia órdenes superiores de multiplexación, ya que emplean la misma filosofía de trabajo. - Las cabeceras permiten mejorar los procedimientos de operación, administración y mantenimiento de la red. - Pueden transportar señales PDH G.702, ATM, etc. - Cuenta con mecanismos integrados de protección. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------ESTRUCTURA DE MULTIPLEXACION SDH  En SDH la carga se acomoda en contenedores. Cuando esta es plesiócrona, es necesario adaptar el reloj de la carga al reloj de los contenedores. El procedimiento es similar al utilizado en los MUX PDH. La capacidad de carga es ligeramente superior a la necesaria. Estos contenedores disponen de bits adicionales que pueden o no contener información, así como bits que indican si en esas posiciones va o no información, es decir se utiliza justificación por bits (relleno adaptativo).  Una vez creado el contenedor en los multiplexores de frontera, la red ya no tiene que mirar dentro del mismo hasta el punto en el cual el contenido es devuelto a un elemento de la red. El ajuste de velocidades de los contenedores entre nodos se hace a través de los punteros.  Cada uno de los contenedores creado recibe un encabezamiento( tara de trayecto (TTY o POH). El POH contiene información para uso en los extremos del trayecto (canales de servicio, información para verificación de errores, alarmas, etc.). Los punteros apuntan al primer byte del encabezamiento de trayecto.  Los contenedores a los cuales se ha agregado su POH se llaman contenedores virtuales VC (Virtual Container). Cada uno de los VC es transportado en un espacio al cual está asignado un puntero, que indica el primer byte del VC respectivo. Las señales tributarias (como puede ser una de 140 Mb/s) se disponen en el VC para su transmisión extremo a extremo a través de la red SDH. El VC se ensambla y desensambla una sola vez, aunque puede atravesar muchos nodos mientras circula por la red.  Los punteros de cada contenedor se encuentran en posiciones fijos respecto al elemento de multiplexación en el cual los contenedores son mapeados. Los VC bajos son mapeados en relación a contenedores más altos. Los VC altos son mapeados en relación a la trama STM-n. Los contenedores altos contienen también un área de punteros para los VC bajos (llamados unidades tributarias). Está claro que si en lugar de tributarios bajos los VC reciben señales digitales SDH, ellos no contienen ningún área de punteros, porque no hay unidades tributarias a localizar dentro de los mismos, sino que su área de carga está ocupada por una gran señal sincrónica. Los VC altos que son mapeados en relación a la trama STM-n son llamados unidades administrativas (AU).  Por lo tanto, la trama STM-n siempre contendrá un área de punteros para las unidades administrativas.  El contenedor define la capacidad de transmisión sincrónica del tributario. La frecuencia de éste seincrementa mediante justificación positiva para acomodarla y sincronizarla con STM-1. Al agregar la

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------información adicional POH se forma lo que se denomina contenedor virtual VC (Virtual Container).  Posteriormente se agrega el puntero PTR, que es el direccionamiento de cada VC dentro de la estructura, obteniéndose la unidad tributaria TU.

FORMACION DE LA TRAMA STM-1  La tasa de transmisión básica de SDH estándar es 155,520 Mbps (STM1). La trama STM-1 consiste en 2430 bytes, los cuales corresponden con una duración de 125 us. también están definidas tres tasas de bits de mayor velocidad como son 622,08 Mbps (STM-4), 2488,32 Mbps (STM-16) y 9953,28 Mbps (STM-64).  La trama STM-1 está estructurada como 270 columnas (bytes) por 9 filas en las que las nueve primeras columnas de la estructura corresponden con la cabecera de sección, y las restantes 261 columnas son el área de payload.  La jerarquía digital sincronía elimina la necesidad de un número de niveles menores de multiplexión definido en PDH. Los tributarios de 2 Mbps son multiplexados a nivel de STM-1 en un solo paso. De todos modos, para mantener la compatibilidad con equipos no síncronos, las recomendaciones SDH definen métodos de subdivisión del área de payload de la trama STM-1 de varias formas, de modo que puedan portar diversas combinaciones de señales tributarias, tanto síncronas como asíncronas. Usando este método, los sistemas de transmisión síncrona pueden acomodar señales generadas por equipamiento de varios niveles de jerarquía digital pleusíncrona.  Una trama STM-1 consta de 2430 bytes, los cuales pueden dividirse en tres áreas principales: - Area de payload (2349 bytes). - Área de puntero de Unidad Administrativa (9 bytes). - Área de cabecera de sección (72 bytes).

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INTERCONEXION DE RED SDH  Se puede pensar que una red SDH consta de una malla interconectada de nodos procesadores de señales SDH. La interconexión de dos nodos cualesquiera en esta red se logra mediante sistemas de transporte SDH individuales  El VC se ensambla en el punto de entrada a la red SDH, se transmite intacto y se desemsambla ala salida de la red.  El encabezado de sección (SOH) se crea en el extremo de transmisión de cada nodo de red, y avanza hasta el nodo receptor. Así, el SOH pertenece únicamente a un sistema de transporte concreto y no se transfiere con el VC entre sistemas de transporte.  Nota: se llama nodo de red a un elemento de red (NE) que tiene capacidad de multiplexar, derivar, insertar o crossconectar (o una combinación de ellas). FUNCIONES DE UNA RED SDH  Existen tres funciones básicas en los equipos de transmisión SDH: Terminación de línea, multiplexión y cross-conexión. Con la introducción de SDH es posible combinar estas funciones en un simple elemento de red.  Multiplexión: Combinación de diversas señales de baja velocidad en una única señal de alta velocidad. Los sistemas de transmisión síncronos emplean la Multiplexión por División en el Tiempo (TDM).  Terminación de línea/Transmisión: En una dirección la señal digital tributaria es terminada, multiplexada y transmitida en una señal de mayor velocidad. En la dirección opuesta, la señal de mayor tasa de ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------transmisión es terminada, demultiplexada y reconstruida la señal digital de tributario. En sistemas PDH las tareas de terminación, multiplexión y transmisión requieren diferentes módulos independientes de equipamiento, pero en SDH estas funciones pueden ser combinadas en un único elemento de red.  Cross-Conexiones: Establecen interconexiones semi-permanentes entre diferentes canales en un elemento de red. El tráfico es enviado a nivel de contenedor virtual. Si el operador necesita cambiar los circuitos de tráfico en la red, el encaminamiento puede conseguirse cambiando conexiones.  Cross-Conexión NO es similar a conmutación de circuito. La principal diferencia es que una conmutación trabaja como una conexión temporal la cual se realiza bajo el control de un usuario final, mientras que una cross-conexión es una técnica de transmisión usada para establecer conexiones semi-permanentes bajo el control del operador, a través de su sistema de gestión de red. El operador cambiará esta conexión semipermanente según cambie el patrón del tráfico. ELEMENTOS DE LA RED SDH  Terminales de Línea: Es el tipo de elemento de red SDH más simple. Éste implementará únicamente la terminación de línea y la función de multiplexión, de modo que su utilización es típica en configuraciones punto a punto. Algunos flujos tributarios serán combinados en el terminal de línea para generar un flujo agregado de mayor velocidad y esto será transmitido a un enlace óptico o microondas.  Multiplexores Add-Drop (ADM): Ofrecen la función de crossconexiones junto con la de terminal de línea y multiplexión. En SDH es posible extraer (Drop) un contenedor virtual e insertar en sentido contrario (Add) otro contenedor virtual a la señal STM directamente sin necesidad de despeinarla según vimos anteriormente. Esta ventaja fundamental de los sistemas síncronos significa que es posible conectar flexiblemente señales entre interfaces de elementos de red (agregados o tributarios). Esta capacidad de enrutamiento permite que la función de cross-conexión sea distribuida por la red, resultando mejor que concentrarla en un enorme cross-conector dedicado.  Esta flexibilidad puede ser demostrada por una red de ADMs encadenados. Considerando el enlace de transporte como una línea de bus, en cada parada (ADM) el pasaje (circuitos de tráfico) podrá elegir entre descender o mantenerse en el transporte.  En un ADM circuitos de tráfico individuales pueden ser llevados fuera del flujo agregado mientras que el resto del tráfico continúa pasando a lo largo de la cadena de elementos. Esto crea una estructura en bus, en la cual una señal puede bajar o mantenerse en el bus en cada punto ADM.  Varios ADMs pueden ser conectados por el bus y la conectividad de cada ADM será donde los circuitos de tráfico son bajados o pasarán, ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------propiedad que puede ser cambiada por el operador en función de las necesidades de tráfico. Así, una conexión flexible entre algunos puntos es creada, como si fuera una línea fija entre cada uno de esos puntos.  Si un cliente quiere portar su circuito de tráfico hacia un nodo diferente, esta petición puede ser enviada remotamente al equipo, reconfigurando a distancia las conexiones en el ADM.  Diferentes tipos de multiplexores ofrecen diferentes niveles de crossconectividad. Un ADM como los descritos realizará la función add-drop simple en la que algunos contenedores virtuales pueden ser extraídos, otros pueden ser insertados y el remanente es pasado a través sin cambio alguno. ADMs también pueden ofrecer intercambio de intervalo de tiempo, mediante una cross-conexión de un contenedor virtual de un lugar en el lado Este a un lugar diferente en el lado Oeste.  También se puede realizar conexiones entre puertos tributarios, de modo que proveen funcionalidad de cross-conexión entre tributarios, también conocida como "horquillado".  Los ADM son particularmente útiles para crear redes en anillo. Las señales son introducidas en el anillo vía interfaces tributarios de los ADM, los cuales son acoplados en la señal agregada de mayor velocidad de transmisión dentro del anillo para transportarlas a los otros nodos.  Un ADM pude ser configurado como un concentrador para usar en aplicaciones de red multi-site. El propósito de estos concentradores es consolidar diferentes terminales en el agregado óptico de mayor capacidad. Este arreglo elimina el coste y la complejidad de las configuraciones multi-terminal y cross-conexiones redundantes MUX SDH  Los multiplexores pueden ser clasificados de diferentes maneras, por ejemplo, por el tipo y flexibilidad de conexiones que pueden ser hechas. Los Multiplexores son comúnmente clasificados por la tasa de bits de la señal agregada soportada. Por ejemplo, un "Multiplexor STM-4" aceptará tributarios de una variedad de tasas PDH y SDH (2 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps, y STM-1) y multiplexa estos en una señal agregada STM-4.  Los multiplexores pueden ser también clasificados como parciales y completos sistemas de acceso. Un ADM de acceso completo puede acceder a cualquier tráfico contenido en su carga dentro del agregado STM-N. Esto es, todo el tráfico agregado puede ser conectado internamente y pasado a puertos tributarios. En contraste, un multiplexor de acceso parcial únicamente puede acceder y conectar a sus puertos tributarios una porción de su trafico agregado, siendo el resto de tráfico conectado directamente a través del multiplexor a la señal agregada.

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CROSS CONECTS SDH  La cross-conectividad de los ADMs permite que la función de crossconexión sea distribuida a lo largo de red, pero también es posible tener un único equipo cross-conector. Los cross-conectores digitales (DXC) son los más complejos y costosos equipamientos SDH.  No es la inclusión de bloques con funciones de cross-conexión lo que distingue a los DXCs de los ADMs, pero la presencia de supervisión de las conexiones en mayor o menor orden si que lo hace. Esto es, la característica distintiva de un DXC es su capacidad de proporcionar supervisión de las conexiones.  Todos los DXC proporcionan funcionalidad de cross-conexión y sería inusual implementar un DXC sin cross-conexión completa entre todas las entradas y salidas. Los DXCs también incorporan esas funciones de multiplexión y terminación de línea, las cuales son esenciales como interfaz entre la matriz de cross-conexión y el resto de la red.  Hay dos tipos de cross-conectores SDH dedicados, generalmente conocidos como 4/1 DXCs y 4/4 DXCs. MULTIPLEXORES ADD DROP(ADM)  Multiplexores Add-Drop (ADM): Ofrecen la función de crossconexiones junto con la de terminal de línea y multiplexión. En SDH es posible extraer (Drop) un contenedor virtual e insertar en sentido contrario (Add) otro contenedor virtual a la señal STM directamente sin necesidad de despeinarla según vimos anteriormente. Esta ventaja fundamental de los sistemas síncronos significa que es posible conectar flexiblemente señales entre interfaces de elementos de red (agregados o tributarios).  Esta capacidad de enrutamiento permite que la función de crossconexión sea distribuida por la red, resultando mejor que concentrarla en un enorme cross-conector dedicado.  Esta flexibilidad puede ser demostrada por una red de ADMs encadenados. Considerando el enlace de transporte como una línea de bus, en cada parada (ADM) el pasaje (circuitos de tráfico) podrá elegir entre descender o mantenerse en el transporte.  En un ADM circuitos de tráfico individuales pueden ser llevados fuera del flujo agregado mientras que el resto del tráfico continúa pasando a lo largo de la cadena de elementos. Esto crea una estructura en bus, en la cual una señal puede bajar o mantenerse en el bus en cada punto ADM.  Varios ADMs pueden ser conectados por el bus y la conectividad de cada ADM será donde los circuitos de tráfico son bajados o pasarán, ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------UNAC – FIEE - 2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CURSO DE TITULACION – ESCUELA DE ING. ELECTRONICA COMUNICACIONES INALAMBRICAS --------------------------------------------------------------------------------------------------propiedad que puede ser cambiada por el operador en función de las necesidades de tráfico. Así, una conexión flexible entre algunos puntos es creada, como si fuera una línea fija entre cada uno de esos puntos.

COMPARACION PDH VS. SDH

PROTECCION DE RED SDH

¿Qué Protege?

¿Dónde aparece la Protección?

¿Es un esquema selectivo a nivel de VC?

MS-SPRing

Todo el trafico de la sección

Cualquier nodo en el anillo

NO

SI

Anillo