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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular Para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de las Fuerzas Armadas UNEFA Núcleo Aragua

SISTEMAS DE COMUNICACIONES

Prof.: Ing. Víctor Meza Sección: ITD-802

Bachilleres: Aguilar, Gleany CI: 21.465.378 León, Grecia CI: 19.793.698 Sánchez, Hildy CI: 19.554.887 Varela, Anamely CI: 21.098.286 Vegas, Jhoneikel CI: 21.269.328

Vegas, Jhoneikel CI: 21.269.328 Maracay, Diciembre 2013

INTRODUCCION El trabajo que se realizara a continuación establece varias definiciones importantes en cuanto a todo lo que tiene que ver con los tipos de sistemas de radio, elementos de enlace punto a punto, propagación troposférica, desvanecimiento de la señal; en donde se le hace referencia a estos puntos describiéndolos a profundidad y aclarando cada concepto referente a estos temas para el lector pueda comprender con claridad estos conceptos. Adicional a esto se esclarecen temas de Cálculos en cuanto a la propagación y como jugar con la condiciones ambientales y terrestres.

CONTENIDO

Tipos de sistemas de radios Sistemas de radio de dos vías se pueden clasificar de varias maneras dependiendo de sus atributos. Convencional frente troncalizado Convencional Radios convencionales operan en los canales de RF fijas. En el caso de aparatos de radio con múltiples canales, que operan en un canal a la vez. El canal apropiado es seleccionado por un usuario. El usuario cuenta con un selector de canales o los botones del panel de control de radio para seleccionar el canal. En los sistemas de múltiples canales, los canales se utilizan para fines distintos. Un canal puede ser reservado para una función específica o de un área geográfica. En un sistema de canales funcionales, un canal puede permitir que la ciudad de Springfield equipos de reparación de carreteras de hablar con la ciudad de la oficina de mantenimiento de carreteras de Springfield. Un segundo canal puede permitir que los equipos de reparación de carreteras que comunican con los equipos del departamento de carreteras del Estado. En un sistema geográfico, una compañía de taxis puede usar un canal de comunicación en el área de Boston, Massachusetts, y un segundo canal cuando los taxis están en Providence, Rhode Island. En las operaciones de radio marinos, un canal se utiliza como un canal de llamada de emergencia y, por lo que las estaciones pueden hacer contacto con a continuación, pasar a un canal de trabajo separada para la comunicación continua. Motorola utiliza el modo de término para referirse a los c anales en algunos modelos convencionales de radio de dos vías. En este uso, un modo consiste en un canal de frecuencia de radio y todas las opciones de canal-dependientes tales como llamada selectiva.

Escaneado en radios convencionales Algunas radios convencionales escanean más de un canal. Es decir, el receptor busca más de un canal para una transmisión válida. Una transmisión válida puede ser un canal de radio con cualquier señal o una combinación de un canal de radio con un código CTCSS específica. Hay una amplia variedad de configuraciones de escaneo que pueden variar de un sistema a otro. Algunas radios tienen funciones de escaneo que reciben el canal seleccionado primario a todo volumen, y otros canales de una lista de exploración a un volumen reducido . Esto ayuda al usuario a distinguir entre el canal principal y los demás sin mirar el panel de control de radio. Una visión general: 

Una característica de la exploración puede ser definido y predeterminado: en el modo de exploración, se explora un conjunto predeterminado de canales. Los canales no son modificables por el usuario de radio.



Algunas radios permiten una opción para exploración seleccionada por el usuario:

esta

permite

que

cualquiera

de

bloqueo

de

canales

preseleccionados o la adición de canales a una lista de exploración por el operador. La radio podría volver a una lista de búsqueda por defecto cada vez que se apaga o se puede almacenar de forma permanente los cambios más recientes. En radios profesionales, las funciones de escaneo son programables y tienen muchas opciones. Las funciones de escaneo pueden afectar a la latencia del sistema. Si la radio tiene una lista de búsqueda de canales veinte y algunos canales tienen CTCSS, puede tardar varios segundos para buscar en la lista completa. La radio tiene que parar en cada canal con una señal y compruebe si hay CTCSS válida antes de reanudar la exploración. Esto puede causar pérdida de mensajes. Por esta razón, funciones de escaneo o bien no se utilizan o listas de exploración se mantienen intencionadamente corta en aplicaciones de emergencia. Parte de APCO Proyecto 16 establece normas para los tiempos de acceso a los canales y los retrasos causados por la

sobrecarga del sistema. Funciones de escaneo pueden aumentar aún más estos retrasos. Un estudio dijo no se recomiendan las demoras de más de 0,4 segundos en servicios de emergencia. No demora de empuje usuarios hablar hasta que se oiga la voz del usuario en el altavoz de la radio es un ideal inalcanzable. Talk-back en la exploración Algunos utilizan radios convencionales, o tiene una opción para, una charla-back en la función de exploración. Si el usuario transmite cuando la radio está en un modo de exploración, se puede transmitir en el último canal recibido en lugar del canal seleccionado. Esto puede permitir a los usuarios de radios múltiples canales para responder al último mensaje sin mirar a la radio para ver qué canal que estaba en marcha. Sin esta característica, el usuario tendría que utilizar el selector de canal para cambiar al canal en el que se produjo el último mensaje. Esta es una lista de algunos tipos de radio convencionales: 

Radio VHF Marino



Servicio de Radio Familiar



UNICOM



Radio Amateur En un sistema de radio troncal, la lógica del sistema selecciona

automáticamente el canal de frecuencia de radio físico. No es un protocolo que define una relación entre los radios y la columna vertebral de radio que los soporta. El protocolo permite la as ignación de canales a suceder de forma automática. Sistemas de concentración de enlaces digitales pueden realizar conversaciones simultáneas en un canal físico. En el caso de un sistema de radio troncal digital, el sistema también gestiona ranuras de tiemp o en un solo canal físico. La función de llevar conversaciones simultáneas en un canal único se denomina multiplexación. En lugar de canales, radios están relacionados por grupos que pueden ser llamados, grupos, grupos de conversación, o distribuidos en

una jerarquía como la flota y subflota, o agencia de parque de subflota. Estos pueden ser considerados como canales virtuales que aparecen y desaparecen a medida que se producen conversaciones. Sistemas de hacer los arreglos para el protocolo y las conexione s entre los radios de uno de estos dos métodos: 

Una computadora asigna canales de más de un canal de control dedicado. El canal de control envía un flujo de datos continuo. Todas las radios en el sistema de seguimiento del flujo de datos hasta que el mando del equipo para unirse a una conversación en un canal asignado.



Electrónica incrustada en cada comunicación de radio utilizando un protocolo de tonos o de datos con el fin de establecer una conversación.

SIMPLEX FRENTE CANALES BIDIRECCIONALES Simplex Sistemas de canal simplex usan un solo canal para la transmisión y recepción. Esto es típico de los aviones VHF radios AM y marinos. Sistemas simplex son a menudo los sistemas de legado que han existido durante años o décadas. La arquitectura permite radio s viejos para trabajar con los nuevos en una sola red. En caso de que todos los buques en todo el mundo o todos los aviones en todo el mundo el gran número de radios instalados, puede tomar décadas para actualizar. Sistemas Simplex menudo utilizan arquitecturas abiertas que permiten a los estándares básicos de reuniones de radio para que sean compatibles con el sistema. 

Ventaja: la configuración del sistema como más simple, no es la fiabilidad ya que se necesitan sólo dos radios para establecer la comunicación entre ellos, y sin cualquier otra infraestructura.



Desventajas: La configuración simple ofrece la comunicación sobre el rango o distancia más corta porque las unidades móviles deben estar en el rango efectivo de unos a otros. El ancho de banda de canal disponible limita el número de conversaciones simultáneas, ya que el tiempo de aire "muerto" no se puede utilizar fácilmente para la comunicación adicional.

Dúplex Sistemas de canal dúplex transmiten y reciben en diferentes canales discretos. Esto define los sistemas en los equipos que no se pueden comunicar sin la infraestructura, como un repetidor, estación base o Talk A través de la base. Es más común en los EE.UU. es una configuración de repetidor que una estación base está configurado para re transmitir el audio recibido de las unidades móviles. Esto hace que los teléfonos móviles o sierras manuales, capaces de comunicarse entre sí en cualquier lugar dentro del rango de recepción de la estación base o repetidor. Típicamente, la estación de base o repetidor tiene una alta antena, que permite una mayor gama, en comparación con un vehículo de tierra o transceptor de mano. Sistemas dúplex pueden ser divididos en dos tipos. El término medio duplex se refiere a sistemas en los que se requiere el uso d e un interruptor de presión para hablar para comunicarse. Duplex se refiere a sistemas como los teléfonos móviles con capacidad de recibir y transmitir simultáneamente. 

Ventaja: canales dúplex suelen permitir el manejo del repetidor que amplía la gama - en especial cuando las radios portátiles están en uso.



Desventaja: Si una radio no puede llegar al repetidor, que no se puede comunicar. Híbrido simple/dúplex Algunos sistemas utilizan una combinación de los dos radios que

utilizan dúplex por defecto, pero se pueden comunicar simplex en el canal de la estación base si fuera de rango. En los EE.UU., la capacidad de hablar simplex en un canal duplex con un repetidor a veces se llama charla-around, directa o coche a otro. Analógica y digital Un ejemplo de las radios analógicas son radios AM aviones utilizados para comunicarse con las torres de control y los controladores aéreos.

Otro es un Servicio de Radio Familiar walkie talkie. Equipo es menos complejo que el digital. 

Ventaja: En equipos de alta calidad, una mejor capacidad de comunicación en los casos en que una señal recibida es débil o ruidosa.



Desventaja: Sólo una conversación a la vez se puede producir en cada canal. Ejemplos de comunicación digital son APCO Proyecto 25, un

estándar para radios digitales de seguridad pública, de Nextel iDEN, de Motorola MOTOTRBO DMR DMR de Hytera y NXDN implementado por Icom como IDAS y Kenwood como NEXEDGE. 

Ventaja: caminos que hablan Más simultáneos son posibles e información como el ID de unidad, botones de estado o los mensajes de texto se puede integrar en un solo canal de radio digital.



Desventaja: Las radios deben estar diseñados con el mismo estándar, compatible, radios pueden llegar a ser obsoletos rápidamente, son más caros para comprar y son más complicadas. LOS DATOS SOBRE RADIO DE DOS VÍAS En algunos casos, los radios de dos vías se utilizan para comunicar

datos analógicos o digitales. Los sistemas pueden ser una o dos caras y pueden utilizar las funciones de llamada selectiva como CTCSS. En sistemas full-duplex, los datos se pueden enviar en tiempo real entre dos puntos. En simplex o half-duplex, los datos pueden ser enviados con un desfase temporal entre muchos puntos. Algunos sistemas digitales de dos vías llevan tanto datos de audio y más de un único flujo de datos. Sistemas de este tipo incluyen NXDN y APCO Proyecto 25. El método de codificación y decodificación de la secuencia de audio se llama un códec, tales como la familia AMBE de codecs. Después de mercado de los dispositivos de mensajería móvil de localización por GPS y se puede interconectar con los modelos más

populares de radio de dos vías que proporcionan una amplia gama de características. Analógica Los sistemas analógicos pueden comunicar una sola condición, como el nivel de agua en un tanque de ganado. Un transmisor en el sitio de depósito envía continuamente una señal con un tono constante. El tono cambiará de tono para indicar el nivel de agua del tanque. Un metro en el extremo remoto podría variar, correspondiente al paso, para indicar la cantidad de agua presente en el tanque de ganado. Métodos similares se pueden utilizar para telémetro cualquier condición analógica. Este tipo de sistema de radio sirve a un propósito equivalente a un bucle cuatro a veinte miliamperios. En los EE.UU., a mediados de la banda 72 -76 MHz o UHF 450-470 MHz canales intersticiales se utilizan a menudo para estos sistemas. Algunos sistemas de telemetría múltiplex de varia s condiciones analógicas mediante la limitación de cada uno a un rango separado de plazas de tono, por ejemplo. Digital Los sistemas digitales pueden comunicar el texto de despacho asistido por computadora. Por ejemplo, una pantalla en un camión de remolque puede dar una ubicación textual para una llamada y los detalles relacionados. El conductor de la grúa puede presionar un botón de acuse de recibo, el envío de datos en la dirección contraria y marcar la llamada recibida por el conductor. Pueden ser utili zados para los sistemas de telemetría analógicos, tales como los niveles del tanque de granja, como se describe anteriormente. Condiciones análogas se traducen en palabras de datos. Algunos sistemas de envío de mensajes de búsqueda de radio que puede ya sea 1) un pitido buscapersonas, 2) enviar un mensaje numérico o 3) enviar un mensaje de texto. Los sistemas digitales suelen utilizar velocidades de datos en los kilobits por segundo tarifas 1,200-19,200 y pueden emplear esquemas de modulación tales como manipulación por desplazamiento de frecuencia,

se utiliza la manipulación o de fase en cuadratura modulación por desplazamiento de codificar caracteres. Modernos equipos tienen las mismas capacidades para llevar los datos a medida que se encuentran en el protocolo de Internet. Trabajar dentro de las limitaciones del protocolo del sistema, prácticamente cualquier cosa puede ser enviado o recibido. Transmisión de datos Podemos

llamar

transmisión

de

datos

a

la

transferencia

de

información, en forma de voz texto o imagen. Con la tecnología electrónica, esta información viaja a grandes distancias y a una velocidad muy alta. La transmisión de datos entre dos computadoras se efectúa mediante tres tipos de conexión: • Conexión Directa • Conexión a Media Distancia • Conexión a gran Distancia Conexión Directa Este tipo de transmisión se le llama transferencia de datos online. Las informaciones digitales codificadas fluyen directamente desde una computadora hacia otra sin ser transferida a ningún soporte intermedio. Los datos pueden viajar a través de una interface serial o paralela. Conexión a Media Distancia Se conoce como conexión off − line. La información digital codificada se graba en un soporte magnético y se envía al centro de proceso de datos, donde será tratada por una unidad central o host. Conexión a Gran Distancia Mediante redes de comunicaciones de datos y a través de interfaces seriales y módems se consiguen transferencias de información a grandes distancia. En cualquier tipo de conexión que tengamos, para realizar la transmisión de datos necesitamos unos medios de transmisión, físico y lógico, que son los que nos permitirán finalmente la realización efectiva de

la transmisión. Esto no es más que el medio de enlace a través del cual podemos conectar dos o más periféricos con la finalidad de transmitir información. Antes de entrar en lleno a ver lo que se conoce como medios físicos de transmisión de datos, debemos poder identificar tres puntos muy importantes en la transmisión de datos: • Los Canales de Transferencia de Datos. • Los Modos de Transmisión de Datos. • Formas de Conexión de Terminales. El Decibel (db) El decibel, originalmente fue una unidad de medida para medir niveles de sonido y se indica con las letras dB. Con el correr del tiempo se empezó a aplicar en varios campos técnicos tales como electrónica y comunicaciones. Hace mas de cien años atrás se descubrió que si aumentábamos la potencia de un determinado sonido al doble no se escuchaba doblemente mas fuerte sino que respondía a una función logarítmica y se llamó “Bel”, posteriormente se determinó que era más sencillo utilizar un décimo de Bel y de allí viene el decibel, cuya expresión es:

Operaciones en escala logarítmica Es la que se obtiene mediante las siguientes formulas de transformación:

O sus equivalentes:

Para obtener una escala logarítmica basta con representar en una recta log1, log2,

log3… marcando

dichas divisiones con

los números 1,

2,

3…

respectivamente. De este modo obtendríamos:

A partir de la primera escala del 1 al 10, se construiría su continuación, del 10 al 100, manteniendo las distancias existentes entre 1, 2, 3,… para 10, 20, 30,…

respectivamente. Por este procedimiento puede lograrse la escala del 100 al 1000. Del 1000 al 10000, etc. Del mismo criterio también se pueden obtener las divisiones correspondientes a las decimas, centésimas, etc. Con la escala logarítmica se facilitan las operaciones de dividir, multiplicar, elevar a una potencia y extraer una raíz, ya que, por las propiedades de los logaritmos, las multiplicaciones se reducen a sumas, las divisiones a restas, las potencias a multiplicaciones y las raíces a divisiones. Multiplicación En la escala natural la grafica de la hipérbola

,

representa los puntos del plano tales que el producto de sus coordenadas es constante.

Si en lugar de usar la escala natural se trabajase con la escala logarítmica, la grafica

sería una recta, ya que:

Que es la ecuación de una recta que corta, tanto al eje de ordenas como al del abscisas, en puntos que distan log k unidades del origen. Para diferentes valores de k tendremos las siguientes rectas:

Esta grafica permite calcular el producto de dos números cuales quiera a y b. Para ello, basta tomar a en el eje de las abscisas y b en el de las ordenadas (o viceversa); se determinara así el punto (a, b) ya la recta que pasa por él será la que dará el producto buscado. En la siguiente figura se muestra como se realizaría:

División Podemos obtener el resultado de una división usando el mismo grafico, ya que, por serla división la operación inversa de la multiplicación, si queremos realizar la división d e a entre b, basta con levantar a partir de b una perpendicular al eje de las abscisas hasta encontrar la recta oblicua correspondiente a a. la ordenada de la intersección será el cociente. Potencia De acuerdo con lo ya visto, no es muy difícil comprender que para elevar al cuadrado bastaría con trazar la bisectriz del cuadrante. De este

modo, para calcular el cuadrado de tres se traza la perpendicular al eje de las abscisas en x=3 y se observa el punto de corte con la bisectriz; este punto pertenece a una de las rectas oblicuas cuyo número, 9, es el resultado buscado, Ruido térmico Este tipo de ruido se debe al movimiento aleatorio de los electrones libres en medios conductores tales como resistores. Debido a su energía térmica, cada electrón libre dentro de un resistor está en movimiento; la trayectoria del movimiento de un electrón es aleatoria debido a sus colisiones. El movimiento de todos los electrones establece la corriente eléctrica por el resistor

El orden de magnitud de

es de 1014 número de colisiones por segundo,

por lo que el espectro será esencialmente plano a frecuencias muy altas. Este se puede considerar plano hasta frecuencias en el rango de 1013Hz.

Por lo tanto, la contribución de ruido térmico de cualquier circuito está limitada al ancho de banda del mismo, así que generalmente se considera que el ruido térmico tiene un espectro de densidad de potencia constante, es decir que contiene componentes de todas las frecuencias. A este tipo de ruido, por su particularidad se le conoce como ruido blanco. Caracterización del ruido térmico El ruido térmico es una perturbación de carácter aleatorio que aparece de forma natural en los conductores por agitación de los electrones; es dependiente de la temperatura, de modo que aumenta su potencia conforme ésta aumenta. Se suele denominar ruido blanco debido a que, en la gama de frecuencias particular de trabajo, se puede considerar con densidad espectral uniforme.

La potencia media de ruido térmico en una resistencia pura se puede considerar como un generador de tensión asociado a esa resistencia con valor cuadrático medio:

Vn2 = 4kTBR Vn: valor cuadrático medio de la tensión de ruido (V2) k: constante de Boltzmann, 1,381 10-23 Julios/Kelvin t: temperatura absoluta (Kelvin, K) B: ancho de banda (Hz) R: resistencia (ohmios,

La potencia media de ruido es la que se entrega al receptor visto como una carga, y su valor máximo se puede obtener en condiciones de adaptación de impedancias. Su expresión es:

N=kTB N: potencia media de ruido (W)

Introducción al cálculo del enlace .Al hacer el cálculo de radioenlaces, se debe tener en cuenta que se trata de un cálculo teórico, y que por lo tanto puede tener variaciones debidas a múltiples factores como pueden ser apuntamiento de las antenas, reflexiones, interferencias no deseadas, etc. Este procedimiento es útil durante la fase inicial de diseño del radioenlace, pero habrá que realizar las oportunas comprobaciones, medidas y ajustes durante la posterior fase de instalación para asegurar el buen funcionamiento del sistema. Los radioenlaces se suelen diseñar para obtener un margen de pérdidas de unos 5-6 dB, aunque este valor depende de la distancia, frecuencia y tipo de sistema. Potencia transmitida La potencia del transmisor se expresa habitualmente en unidades lineales (mW, W) o logarítmicas (dBm, dBW). Para la conversión entre magnitudes lineales y logarítmicas se utiliza la siguiente fórmula: P(dBm) = 10 log10 P(W)/0,001 Ganancias de la antena transmisora y receptora

La ganancia de la antena se da en dB isotrópicos (dBi), o sea, la ganancia de potencia con respecto a un modelo teórico de antena isotrópica que radía la misma energía en todas las direcciones del espacio. En algunos casos, la ganancia se expresa en dBd con respecto a una antena de tipo dipolo. En este caso, se tiene la siguiente fórmula de conversión: G(dBi) = G(dBd) + 2,14 Perdidas básicas de propagación en el espacio libre Se trata de las pérdidas de propagación que sufre la señal radioeléctrica en condiciones de espacio libre: sin ningún obstáculo en el camino, es decir, visión directa entre las antenas. En esta magnitud no suelen incluirse otras pérdidas adicionales debidas a lluvia, absorción atmosférica, etc. Estas pérdidas están relacionadas directamente con la distancia del radioenlace y la frecuencia de funcionamiento mediante la siguiente expresión: Lbas(dB) = 92,44 + 20 log10 f(GHz) + 20 log10 d(km) (Fórmula de Friis)

Perdidas adicionales de propagación Aquí se incluyen todas aquellas pérdidas adicionales que sufren las señales radioeléctricas durante su propagación y que no pueden atribuirse al término de pérdidas básicas en espacio libre. De este modo, se tienen pérdidas por absorción atmosférica e hidrometeoros (lluvia, nieve, niebla), fenómenos de difracción (obstrucción parcial o total del haz radioeléctrico), reflexiones, etc.

Bandas de frecuencia Las longitudes de onda diferentes poseen propiedades diferentes. Las longitudes de onda largas pueden recorrer grandes distancias y atravesar obstáculos. Las grandes longitudes de onda pueden rodear edificios o atravesar montañas, pero cuanto mayor sea la frecuencia (y por tanto, menor la longitud de onda), más fácilmente pueden detenerse las ondas. Cuando las frecuencias son lo suficientemente altas (hablamos de decenas de gigahertzios), las ondas pueden ser detenidas por objetos como las hojas o las gotas de lluvia, provocando el fenómeno denominado "rain fade". Para superar

este fenómeno se necesita bastante más potencia, lo que implica transmisores más potentes o antenas más enfocadas, que provocan que el precio del satélite aumente. La ventaja de las frecuencias elevadas (las bandas Ku y Ka) es que permiten a los transmisores enviar más información por segundo. Esto es debido a que la información se deposita generalmente en cierta parte de la onda: la cresta, el valle, el principio o el fin. El compromiso de las altas frecuencias es que pueden transportar más información, pero necesitan más potencia para evitar los bloqueos, mayores antenas y equipos más caros. Concretamente, las bandas más utilizadas en los sistemas de satélites son:

Banda L.  Rango de frecuencias: 1.53-2.7 GHz.  Ventajas: grandes longitudes de onda pueden penetrar a través de

las estructuras terrestres; precisan transmisores de menor potencia.  Inconvenientes: poca capacidad de transmisión de datos.

Banda Ku.  Rango de frecuencias: en recepción 11.7-12.7 GHz, y en transmisión

14-17.8 GHz.  Ventajas: longitudes de onda medianas que traspasan la mayoría de

los obstáculos y transportan una gran cantidad de datos.  Inconvenientes: la mayoría de las ubicaciones están adjudicadas.

Banda Ka.  Rango de frecuencias: 18-31 GHz.  Ventajas: amplio espectro de ubicaciones disponible; las longitudes

de onda transportan grandes cantidades de datos.  Inconvenientes: son

necesarios

transmisores

muy

potentes;

sensibles a interferencias ambientales. Para ver con más detalle los nombres de las distintas bandas de frecuencia, consulte la siguiente tabla:

Mecanismos de propagación dominante La energía radiada por una antena transmisora puede alcanzar a la receptora a lo largo de muchas trayectorias posibles de propagación. Las ondas que llegan al receptor después de una reflexión o dispersión en la ionósfera se conocen como ondas celestes o bien ondas reflejadas o dispersadas ionosféricamente.

Las ondas

que se

dispersan en la

troposfera se denominan ondas troposféricas. La energía que se propaga en caminos próximos a la superficie terrestre se considera ondas terrestres. Es conveniente dividir la onda terrestre en onda espacial y onda superficial. La onda espacial puede formarse por la onda directa, y la onda reflejada en del suelo. La onda directa es la señal que sigue un camino directo desde el punto transmisor al punto receptor, y la onda reflejada es la que llega al receptor después de haber sido reflejada en la superficie terrestre. La onda espacial también incluye la parte de la energía recibida como resultado de la difracción rodeando la superficie terrestre y aquella refractándose en la atmósfera superior. La onda superficial es una onda guiada a lo largo de la superficie de la Tierra. Se sustrae energía de esa onda superficial para cubrir las pérdidas que hay en la superficie terrestre; así la atenuación de la onda está afectada directamente por las

características eléctricas de la superficie terrestre que encuentra a su paso. Dependiendo de la frecuencia de trabajo existen mecanismos de propagación preferentes, que determinan el camino seguido por las ondas desde el transmisor hasta el receptor. En el caso en particular de microondas sólo interesan las ondas terrestres. Más aún de las ondas terrestres sólo interesan la directa y la reflejada (y la multitrayectoria). Ondas terrestres El problema general de la radiación de una antena vertical sobre tierra plana que tiene conductividad finita fue resuelto originalmente por Arnold Sommerfeld en 1909. Desde entonces se han obtenido soluciones parecidas por otros científicos empleando difer entes modos de atacar el problema. Todos estos dejaron la solución en forma complicada, lo cual hacía que carecían de utilidad práctica. Kenneth Norton redujo las complicadas expresiones de la teoría de Sommerfeld en una forma conveniente

para

su

uso

en

ingeniería.

En

su

discusión

original

Sommerfeld estableció que era posible dividir la intensidad de campo de la onda terrestre en dos partes, una espacial y otra superficial. La onda espacial predomina a gran distancia del suelo mientras que la onda superficial es mayor cerca del suelo. ELEMENTOS DEL ENLACE PUNTO A PUNTO Elementos pasivos, son aquellos que se utiliza para interconectar los enlaces de red de datos, su utilización se define en las normativas internacionales, tales como:  Jacks / Conectores : El conector BNC es un tipo de conector para uso con cable coaxial.

Los conectores para la Fibra Óptica son variados entre los cuales encontramos los siguientes: • FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones. • FDDI, se usa para redes de fibra óptica. • LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. • SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos. • ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

CUBRE CONECTOR: Para la protección del conector macho en cables de hasta 6.5mm de diámetro. Este se adapta al conector ofreciendo un perfecto cavado. Características. Fabricados en PVC Unidad de embalaje, caja de 100 unidades. DOBLADOR

DE

PUNTOS: Cuerpo central del doblador macho y

conectores hembras construido en policarbonato, estos ofrecen una solución económica

para

ampliar

las

señales a transmitir por un cable de 4 pares

trenzados.  CABLE UTP: Es un cable para montaje de red. Características: 

Es un conductor de cobre desnudo.



Aislamiento del conductor de polietileno de alta densidad de

0.08mm de diámetro.  Cable coaxial (consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa.)  Cable de par trenzado (consta de dos hilos de cobre aislados y entrelazados.

Hay dos tipos de cables de par trenzado: cable de par trenzado sin apantallar y el UTP (es el tipo más conocido de cable de par trenzado y ha sido el cableado LAN más utilizado en los últimos años).

 Cable de fibra óptica: El cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datos no se pueden robar. Se utilizan tres tipos de fibras ópticas para la transmisión de datos:  Fibra monomodo. Permite la transmisión de señales con ancho de banda hasta 2 GHz. 

Fibra multimodo de índice gradual. Permite transmisiones de

hasta 500 MHz.  Fibra multimodo de índice escalonado. Permite transmisiones de hasta 35 MHz.

 CANALETA: Es el medio de protección y enrutamiento del cableado de red y cableado eléctrico (canaleta PVC).

 Patch Panel: Los llamados Patch Panel son utilizados en algún punto de una red informática donde todos los cables de red terminan. Se puede definir como paneles donde se ubican los puertos de una red, normalmente localizados en un bastidor o rack de telecomunicaciones. Todas las líneas de entrada y salida de los equipos (ordenadores, servidores, impresora, entre otros), tendrán su conexión a uno de estos paneles.

Antenas Las antenas Direccionales son las mejores en una conexión Punto a Punto, acoplamientos entre los edificios, o para los Clientes de una antena omnidireccional. Tales como:  Yagi, Es una antena que está constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores. El elemento excitado o activo de dicha antena es el equivalente de una antena dipolo de media onda con alimentación central. En paralelo al elemento activo, y a una distancia que va de 0,2 a 0,5 longitudes de onda a cada lado. Las

antenas Yagi son utilizadas principalmente por enlaces punto a punto; tiene una ganancia de 10 a 20 dBi y un ancho de haz horizontal de 10 a 20º.

 Parabólica, es una antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas. Donde ella puede ser transmisora, receptora o full dúplex, suele ser utilizada en frecuencias altas y tiene una ganancia elevada. Este tipo de antena se utiliza para conexiones de enlace punto a punto, lo cual es ideal para comunicaciones a larga distancia y tiene mayor seguridad.

 Backfire, es una pequeña antena direccional que es similar a la antena parabólica. La antena tiene un diámetro de 10 pulgadas (25,40 cm) y se recomienda para punto a multipunto o para sistemas de punto a punto.

 Antena de panel, son antenas direccionales que tienen una pantalla plana de plástico o fibra de vidrio para hacer la antena estéticamente agradable. Este tipo de antena se utiliza para conexiones punto a multipunto WLAN y enlaces punto a punto. La antena de panel se utiliza generalmente por los ISP para las zonas activas debido al alto costo de la antena.

 Helicoidal (modo axial), la antena produce ondas de radio con polarización circular. Los lóbulos principales del patrón de radiación son a lo largo del eje de la hélice, los dos extremos. Dado que en una antena direccional sólo la radiación en una dirección que se quiere, el otro extremo de la hélice se termina en una lámina metálica plana o reflector de la pantalla para reflejar las ondas hacia adelante. son difíciles de construir y difícil de manejar para dirigir y apuntar, el diseño se emplea comúnmente sólo a frecuencias más altas, que van desde VHF hasta microondas. La longitud de la bobina determina la forma direccional de la antena será así como su ganancia; antenas más largas serán más sensibles en la dirección en qué punto.

 Biquad, la antena Biquad es fácil de armar y ofrece una buena directividad y ganancia para las comunicaciones punto a punto. Consiste en

dos cuadros iguales de ¼ de longitud de onda como elemento de radiación y un plato metálico o malla como reflector.

Divisores

Divisores satelitales 

Nuestros divisores satelitales de la línea LIFETIME tienen un

amplio rango de frecuencia de trabajo: 15 – 2150 MHz. 

Disponibles en 2, 3 y 4 vías.



Tienen características “power-pass” en uno o todos los puertos.



Baja pérdida de inserción y baja pérdida de retorno



Su carcaza está construida en nickel con un baño de aleación

de zinc. Cierre “solderback “(blindaje 130 dB RFI) 

Circuito protegido por diodos.

Son utilizados en la distribución de las señales satelitales en unidades residenciales, edificios, condominios, etc. Atenuadores Los atenuadores ópticos son un componente pasivo de muy fácil instalación, permitiendo evitar los problemas derivados de un exceso de potencia, por ejemplo en enlaces ópticos muy cortos, donde pueden llegar a saturarse los receptores, es muy común que se presente esta situación. Los atenuadores de fibra óptica se suelen utilizar para reducir la potencia de señal en enlaces ópticos por una pérdida fija o variable. Estos modelos son: atenuador bulk head (hembrahembra), plug-in fijo (hembra-macho) y variable.

 Los atenuadores de Light Max ofrecen una cubierta ionizada que reduce la intensidad de señal mientras que pasa a través del atenuador. Este método de atenuación permite un mejor rendimiento en comparación a los empalmes atenuados o de fibras compensadas que funcionan absorbiendo la señal. El atenuador es un excelente dispositivo de polarización. En el interior de cada atenuador se cuenta con una fibra “dopada” tipo BuildOut, que sólo permite el paso de la señal de luz de acuerdo a la atenuación requerida sin afectar la forma de la onda. Los atenuadores han demostrado ser elementos críticos de cualquier enlace óptico. Cabe destacar, que ofrece atenuadores FC, ST, SC, LC y MU con terminación en UPC y adicional SC/APC con diferentes dB de atenuación, para ajustarse al rango dinámico del receptor y poder recibir la información enviada. El uso de los atenuadores, ayuda a aumentar la operación de los equipos ópticos, ya que proporcionan estabilidad y una señal más clara de la transmisión. Existen dos categorías de atenuadores, los fijos y los variables. Cuando no se sabe el nivel de atenuación que se necesita, se utiliza el atenuador variable, el cual ayuda a determinar de manera precisa el valor de atenuación que requiere el equipo receptor. La clasificación de atenuadores fijos consiste en reducir una energía óptica por una cantidad fija de atenuación.

ELEMENTOS ACTIVOS  Repetidor: Un repetidor es un dispositivo sencillo utilizado para regenerar una señal entre dos nodos de una red. De esta manera, se extiende el alcance de la red. El repetidor funciona solamente en el nivel físico (capa 1 del modelo OSI), es decir

que sólo actúa sobre la información binaria que viaja en la línea de transmisión y que no puede interpretar los paquetes de información. Por otra parte, un repetidor puede utilizarse como una interfaz entre dos medios físicos de tipos diferentes, es decir que puede, por ejemplo, conectar un segmento de par trenzado a una línea de fibra óptica. En una línea de transmisión, la señal sufre distorsiones y se vuelve más débil a medida que la distancia entre los dos elementos activos se vuelve más grande. Dos nodos en una red de área local, generalmente, no se encuentran a más de unos cientos de metros de distancia. Es por ello que se necesita equipo adicional para ubicar esos nodos a una distancia mayor. Aumenta el alcance de una conexión física, recibiendo las señales y retransmitiéndolas para evitar su degradación, a través del medio de transmisión lográndose un alcance mayor.  HUB: o "CONCENTRADOR"

fue

el

dispositivo

de

conexión

más básico, es más eficaz si se usa en redes locales con un número limitado de máquinas, este no posee componentes electrónicos a diferencia de Switch lo que hace que su trabajo sea más lento y menos eficiente. En este caso, una solicitud destinada a una determinada PC de la red será enviada a todas las PC de la red. Esto reduce de manera considerable el ancho de banda y ocasiona problemas de escucha en la red.

PROPAGACIÓN TROPOSFÉRICA  Efectos de propagación sobre la superficie de la tierra La tierra perturba la propagación de las ondas electromagnéticas, de forma que al establecer cualquier tipo de radiocomunicación en el entorno terrestre aparecerán una serie de fenómenos que modificarán las condiciones ideales de

propagación en el vacío. Estos fenómenos son básicamente tres: onda de superficie, difracción y formación de la onda de espacio. Onda de Superficie: Siguen su curvatura y si la Tierra fuese un conductor perfecto la transmisión alcanzaría distancias enormes, pero no ocurre así. Se inducen tensiones entre las ondas y el suelo que dan lugar a una cierta pérdida de energía que, como hemos dicho, provoca una atenuación o pérdida de la energía de propagación de la onda y, con ello, acortan en gran medida la distancia útil a la que es capaz de llegar la señal radiada por la antena del emisor.

En la propagación tiene una gran importancia la frecuencia de la señal, las ondas de alta frecuencia son atenuadas más rápidamente que las ondas de frecuencias más bajas. Difracción: La difracción es el fenómeno que ocurre cuando una onda electromagnética incide sobre un obstáculo. La tierra y sus irregularidades pueden impedir la visibilidad entre antena transmisora y receptora en ciertas ocasiones. La zona oculta a la antena transmisora se denomina la zona de difracción. En esta zona los campos no son nulos debido a la difracción causada por el obstáculo y, por tanto, es posible la recepción, si bien con atenuaciones superiores a las del espacio libre. Propagación troposférica Se analiza la propagación troposférica debido a que cuando en una transmisión se sobrepasa una frecuencia de 150 MHz, como por ejemplo en modulaciones VHF, UHF y superiores, los modos de propagación por superficie e ionosfera ya no son útiles. En la troposfera las ondas se propagan en capas bajas de la atmosfera. Las antenas que se deben utilizar para estas transmisiones deben tener alturas mucho mayores con respecto a la longitud de onda, es decir se debe cumplir que h>>λ.

Atenuación en espacio libre El espacio libre es el vacío, por lo que no ha pérdida de energía al propagarse una onda por él. Sin embargo, cuando las ondas se propagan por el espacio vacío se dispersan, y resulta una reducción de la densidad de potencia. A esto se le llama atenuación y se presenta en el espacio libre como en la atmosfera terrestre, ya que la atmosfera terrestre no es un vacío contiene partículas que pueden absorber energía electromagnética. A este tipo de reducción de potencia se le llama pérdida por absorción, y no se presenta en ondas que viajan fuera de nuestra atmosfera. La atenuación que sufre la energía electromagnética al propagarse en el espacio libre se define como la relación entre la potencia isotrópica recibida y la potencia isotrópica equivalente radiada: (

=

)

Dónde Potencia isotrópica PRAD: Potencia de Radiación En el espacio libre la intensidad de campo de una onda, decrece directamente con la distancia desde la fuente. Esto es, si la intensidad de campo a 1 Km de la fuente tiene un valor de 100 será 50

por metro, la intensidad a 2 Km

por metro, y a 100 Km será de 1

por metro, y así

sucesivamente. El decremento de la intensidad de campo es causado por el hecho de que la energía de la onda tiene que dispersarse a lo largo de las esferas conforme la distancia de la fuente se incrementa. En la comunicación por radio la atenuación de la onda puede ser más grande que lo que indica la ley de distancia-inversa. Por una parte, la onda no está viajando en el espacio libre. Por otra, la antena receptora rara vez está situada en un lugar libre y en línea de vista entre la antena receptora y trasmisora. Dado que la tierra es esférica y las ondas no pueden penetrar su superficie hasta un punto considerable, la comunicación tiene que ser de tal manera que doble la onda alrededor de la curvatura de la tierra. Este medio existe, pero usualmente

involucra pérdida de energía que incrementa la atenuación de la onda con la distancia. Debido a los gases de la troposfera: Las moléculas de aire (vapor de agua y O2) absorben radiación electromagnética de forma significativa a frecuencias por encima de 15 GHz. Esta atenuación presenta una serie de máximos que son: H2O: 22.5, 183 y 320 GHz. O2: 60 y 119 GHz. Debido a los gases e hidrometeoros: La atmósfera apenas introduce ninguna atenuación por debajo de los 3 GHz, a excepción de los fenómenos ionosféricos. Por encima de 3 GHz aparece: 

Atenuación por lluvia.



Atenuación por niebla.



Atenuación por resonancias moleculares.

Las curvas del ITUR dan el valor de atenuación para trayectos horizontales próximos a tierra. Existencia de partículas líquidas o sólidas que producen un doble efecto: o Absorción: agua y hielo son medios dieléctricos imperfectos que disipan tanto más cuanto mayor es la frecuencia. o Dispersión: la Permitividad compleja del agua es muy distinta de la del aire por lo que se dispersa energía en todas las direcciones. o Debido a la lluvia: Depende fuertemente del tamaño de las gotas y de su deformación al caer y de la cantidad global de agua en el aire. Debido a la dificultad de medir los anteriores parámetros se expresa la atenuación en función de la intensidad de lluvia (I) medida en mm/h. o Varía con la frecuencia hasta unos 100 GHz. o Depende algo de la polarización (H-V). o Se produce por: o La disipación por efecto Joule debido al comportamiento del agua como dieléctrico imperfecto. o La dispersión de la energía en direcciones diferentes a la de propagación.

Efectos de propagación sobre la superficie de la Tierra

El problema general de la radiación de una antena vertical sobre tierra plana que tiene conductividad finita fue resuelto originalmente por Arnold Sommerfeld en 1909. Desde entonces se han obtenido soluciones parecidas por otros científicos empleando diferentes modos de atacar el problema. Todos estos dejaron la solución en forma complicada, lo cual hacía que carecían de utilidad práctica. Kenneth Norton redujo las complicadas expresiones de la teoría de Sommerfeld en una forma conveniente para su uso en ingeniería. En su discusión original Sommerfeld estableció que era posible dividir la intensidad de campo de la onda terrestre en dos partes, una espacial y otra superficial. La onda espacial predomina a gran distancia del suelo mientras que la onda superficial es mayor cerca del suelo. Reflexión sobre Tierra Plana Para la obtención del punto de reflexión para el caso de tierra plana hay que aplicar una relación de triángulos, basada en la geometría planteada en la figura:

Entonces se tiene que:

La diferencia de longitud entre las trayectorias directa y reflejada

r será:

Y como en la práctica hr, ht