Post on 16-Apr-2015
description
1
Tema 2Tema 2TRANSMISIÓN EN TRANSMISIÓN EN
TELEFONÍATELEFONÍA
Parte 2
2
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.1 Tecnologías de la transmisión2.1 Tecnologías de la transmisión
En el canal de comunicación, la multiplexación:En el canal de comunicación, la multiplexación: Aumenta la capacidad de los medios de comunicación, disminuyendo el coste.Aumenta la capacidad de los medios de comunicación, disminuyendo el coste. El sistema de transmisión se emplea para establecer varias comunicaciones El sistema de transmisión se emplea para establecer varias comunicaciones
simultáneamente.simultáneamente. La razón fundamental es optimizar el medio de comunicación permitiendo el La razón fundamental es optimizar el medio de comunicación permitiendo el
máximo de comunicaciones simultáneas.máximo de comunicaciones simultáneas. Básicamente consiste en distribuir las señales y enviarlas juntas, para después Básicamente consiste en distribuir las señales y enviarlas juntas, para después
separarlas diferenciando unas de otras. separarlas diferenciando unas de otras. La distribución puede ser:La distribución puede ser:
en frecuencia (FDM), ocupando bandas de frecuencia diferentes. Todas se envían a la en frecuencia (FDM), ocupando bandas de frecuencia diferentes. Todas se envían a la vez pero con un ancho de banda limitado.vez pero con un ancho de banda limitado.
en tiempo (TDM), ocupando “ranuras” temporales diferentes. Solo una se envía a la en tiempo (TDM), ocupando “ranuras” temporales diferentes. Solo una se envía a la vez, pero con el máximo ancho de banda.vez, pero con el máximo ancho de banda.
en código (CDM): todas a la vez, con el máximo ancho de banda, pero con un en código (CDM): todas a la vez, con el máximo ancho de banda, pero con un “código” diferente cada una.“código” diferente cada una.
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaMULTIPLEXACIÓN Y DEMULTIPLEXACIÓN DE SEÑALES
3
Las técnicas FDM, TDM y CDM, se usan actualmente en telefonía móvil, Las técnicas FDM, TDM y CDM, se usan actualmente en telefonía móvil, como veremos en temas posteriores, a veces combinadas. También, una como veremos en temas posteriores, a veces combinadas. También, una variante de FDM (COFDM) es empleada por la TDT, etc.variante de FDM (COFDM) es empleada por la TDT, etc.
En este tema, introducimos las dos primeras técnicas desde el punto de la En este tema, introducimos las dos primeras técnicas desde el punto de la transmisión en la red telefónica.transmisión en la red telefónica.
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
4
2.7 Técnica MDF (FDM)2.7 Técnica MDF (FDM)Multiplexación por División de Multiplexación por División de
frecuenciasfrecuencias
5
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.7 Multiplexación por división de frecuencia2.7 Multiplexación por división de frecuencia
Multiplexación por división de frecuencia (FDM ó MDF)Multiplexación por división de frecuencia (FDM ó MDF) Cada señal se modula con una portadora diferenteCada señal se modula con una portadora diferente Las portadoras están separadas para que los canales no se Las portadoras están separadas para que los canales no se
solapensolapen Ejemplos: Ejemplos:
emisoras de radio o TV: todas las emisoras transmiten al mismo tiempo, emisoras de radio o TV: todas las emisoras transmiten al mismo tiempo, pero cada una usa una frecuencia diferente para no interferirse. La antena pero cada una usa una frecuencia diferente para no interferirse. La antena del usuario recibe todas las señales.del usuario recibe todas las señales.
Radioenlaces telefónicos analógicos: por la misma antena se transmiten Radioenlaces telefónicos analógicos: por la misma antena se transmiten cientos de canales, modulados de forma analógica, al equipo receptor.cientos de canales, modulados de forma analógica, al equipo receptor.
Telefonía móvil 1G: cada usuario transmite por un canal de radio de Telefonía móvil 1G: cada usuario transmite por un canal de radio de diferente frecuencia de todos los ofrecidos por la estación base, diferente frecuencia de todos los ofrecidos por la estación base, modulándose la voz en FM.modulándose la voz en FM.
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
FDM (MDF) telefónico
MUXDEMUX
Canal 1 de voz
Canal 2 de voz
:Canal n de voz n canales de voz transmitidos,
multiplexados en frecuencia
Canal 1 de voz demultiplexado
Canal n de voz demultiplexado
6
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.7 Multiplexación por división de frecuencia2.7 Multiplexación por división de frecuencia
Multiplexación por división de frecuencia (FDM) telefónicaMultiplexación por división de frecuencia (FDM) telefónica La modulación más empleada es AMLa modulación más empleada es AM
El resultado de la modulación es El resultado de la modulación es La frecuencia portadoraLa frecuencia portadora Las frecuencias suma con la moduladora (BLS)Las frecuencias suma con la moduladora (BLS) Las frecuencias diferencia con la moduladora (BLI)Las frecuencias diferencia con la moduladora (BLI)
Según el modo de transmisión se envíanSegún el modo de transmisión se envían f(p), BLS, y BLIf(p), BLS, y BLI BLS y BLI, sin portadora f(p), eliminándola mediante filtradoBLS y BLI, sin portadora f(p), eliminándola mediante filtrado BLI únicamente (o BLS), eliminando el resto mediante filtrado, lo que BLI únicamente (o BLS), eliminando el resto mediante filtrado, lo que
se denomina modulación por Banda Lateral Única (BLU)se denomina modulación por Banda Lateral Única (BLU)
En telefonía se emplea modulación en Banda Lateral Única En telefonía se emplea modulación en Banda Lateral Única (BLU) sin portadora, siendo eliminado todo menos la BLI (BLU) sin portadora, siendo eliminado todo menos la BLI (modulación por BLU inferior)(modulación por BLU inferior)
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Nota: ver pag. 60 y 61 de la 1ª parte.
7
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.7 Multiplexación por división de frecuencia2.7 Multiplexación por división de frecuencia
Multiplexación por división de frecuencia (FDM) telefónicaMultiplexación por división de frecuencia (FDM) telefónica En telefonía, se traslada el BW vocal telefónico (extendido de 300-En telefonía, se traslada el BW vocal telefónico (extendido de 300-
3400Hz hasta 0-4KHz a una parte más alta del espectro de 3400Hz hasta 0-4KHz a una parte más alta del espectro de frecuencias, modulando cada señal con portadoras separadas 4 KHz.frecuencias, modulando cada señal con portadoras separadas 4 KHz.
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Canal 1
Canal 2
Canal 3
60 64 68 72
Frecuencia (KHz)
0 4 f (KHz)
60 64 68 7260 64 68 72
60 64 68 72
Canal 1 Canal 2 Canal 3
Seña
les
voca
les
orig
inal
es
Señales desplazadas en frecuencia
Señales multiplexadas
f (KHz)
0 4 f (KHz)
0 4 f (KHz)
....
...
BLI
modulación suma de señales moduladas
BLI
BLI
8
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.7 Multiplexación por división de frecuencia2.7 Multiplexación por división de frecuencia
Técnica de la FDM telefónicaTécnica de la FDM telefónica Se consigue transportar hasta miles de Se consigue transportar hasta miles de
canales por el mismo enlace (coaxial, canales por el mismo enlace (coaxial, radio)radio)
Se utiliza modulación en grupoSe utiliza modulación en grupo Se forma un Se forma un grupogrupo primario de 12 primario de 12
canales de 4KHz con doce portadoras canales de 4KHz con doce portadoras (64, 68 ,72,...,108KHZ) que ocupa la (64, 68 ,72,...,108KHZ) que ocupa la banda de 60 a 108KHzbanda de 60 a 108KHz
Uniendo 5 grupos primarios, Uniendo 5 grupos primarios, modulándolos con portadoras de orden modulándolos con portadoras de orden superior, se tiene un superior, se tiene un grupo secundariogrupo secundario (60 canales, fp=420KHz,...) o (60 canales, fp=420KHz,...) o supergruposupergrupo
Uniendo 5 supergrupos, modulándolos Uniendo 5 supergrupos, modulándolos con portadoras de orden superior: con portadoras de orden superior: grupo terciariogrupo terciario o o grupo maestrogrupo maestro (300 (300 canales)canales)
Con 3 grupos terciarios se forma el Con 3 grupos terciarios se forma el grupo cuaternario de 960 canales...grupo cuaternario de 960 canales...
Existen estándares que llegan a Existen estándares que llegan a agrupar hasta 230.000 canales (920 agrupar hasta 230.000 canales (920 MHz). MHz).
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Multiplex FDMFDM de cuatro canales
9
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.7 Multiplexación por división de frecuencia2.7 Multiplexación por división de frecuencia
Técnica FDM. Aplicaciones en transmisión entre Técnica FDM. Aplicaciones en transmisión entre centrales telefónicas .centrales telefónicas . Sistemas coaxiales multicanales terrestresSistemas coaxiales multicanales terrestres
Transmisión dúplexTransmisión dúplex Dos bandas de frecuencias idénticas, una en cada sentidoDos bandas de frecuencias idénticas, una en cada sentido
Sistemas coaxiales multicanales submarinosSistemas coaxiales multicanales submarinos Transmisión virtual dúplexTransmisión virtual dúplex Dos bandas de frecuencias distintas, una para cada sentidoDos bandas de frecuencias distintas, una para cada sentido
Sistemas multicanales de radio por microondasSistemas multicanales de radio por microondas Antena única para emisión-recepciónAntena única para emisión-recepción Bandas de frecuencias distintas, una para cada sentidoBandas de frecuencias distintas, una para cada sentido
Los sistemas de transmisión FDM de gran capacidad, están fuera de Los sistemas de transmisión FDM de gran capacidad, están fuera de servicio, y sólo se usan como emergencia de los equipos digitalesservicio, y sólo se usan como emergencia de los equipos digitales
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
10
2.8 Modulación por impulsos 2.8 Modulación por impulsos codificados codificados
MIC (PCM: Pulse Code Modulation) MIC (PCM: Pulse Code Modulation)
11
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
La red telefónica fue creada para transportar una señal La red telefónica fue creada para transportar una señal analógica:ofrece un ancho de banda de 300-3400 Hz a cada analógica:ofrece un ancho de banda de 300-3400 Hz a cada abonado.abonado.
Con la puesta en servicio de Con la puesta en servicio de centrales de conmutación digitalcentrales de conmutación digital La central telefónica que recibe la voz de su abonado transforma esta La central telefónica que recibe la voz de su abonado transforma esta
señal analógica en una señal digital.señal analógica en una señal digital. La La digitalizacióndigitalización se denomina MIC o PCM: se denomina MIC o PCM:
El ancho de banda de la señal es de 4 KHz. (amplía algo el rango El ancho de banda de la señal es de 4 KHz. (amplía algo el rango de frecuencias: 0 a 4KHz, en vez de 300-3400Hz).de frecuencias: 0 a 4KHz, en vez de 300-3400Hz).
Se toman 8000 muestras/segundo y 8 bits/muestra: 8000 ·8 = Se toman 8000 muestras/segundo y 8 bits/muestra: 8000 ·8 = 64Kbps de velocidad binaria.64Kbps de velocidad binaria.
El El proceso de digitalizaciónproceso de digitalización requiere cuatro operaciones: requiere cuatro operaciones: MuestreoMuestreo CuantificaciónCuantificación CompresiónCompresión CodificaciónCodificación
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
010011010110101011010
t
d(t)
MUESTREO CUANTIFICACIÓNCOMPRESIÓN CODIFICACIÓNf(t)
t
frecuencia de muestreo
12
f(t)
t
tt
Valores originales de las muestrasValores cuantificados
f(t)
f(t)
0 0 1 10 0 1 00 0 0 10 0 0 01 0 0 11 0 1 0
Muestreo
CuantificaciónSe aproximan al valormás cercano de una cierta cantidad de valores posibles
CodificaciónSe codifican en binario
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.6 Modulación MIC o PCM2.6 Modulación MIC o PCM
Señal
Proceso de digitalización básico: muestreo, cuantificación, codificaciónProceso de digitalización básico: muestreo, cuantificación, codificación
Se toman valoresinstantáneos de la señal (muestras)
13
Muestreo (I) Toma de muestras (medición) de la señal analógica en determinados
valores de tiempo
Teorema de Nyquist (teorema del muestreo)Si una señal f(t) limitada en banda a B Hz se muestrea fc ≥ 2B entonces no
se pierde información en el proceso y es posible reconstruir la señal original f(t) a partir de la muestreada
La frecuencia de muestreo debe ser:
fmuestreo ≥ 2 fmax (de la señal)
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
Muestreo de la señal analógica
14
Muestreo (II)
En telefonía, donde el ancho de banda es de 300 a 3400 Hz ancho de banda es de 300 a 3400 Hz (4KHz), se muestrea a 8KHz. (4KHz), se muestrea a 8KHz.
La señal se muestrea 8.000 veces por segundo (una vez cada La señal se muestrea 8.000 veces por segundo (una vez cada 125 125 µµs) para extraer frecuencias de 0 a 4 KHz (teorema del s) para extraer frecuencias de 0 a 4 KHz (teorema del muestreo de Nyquist)muestreo de Nyquist)
Cada muestra genera Cada muestra genera un byteun byte de información de información
Se forma una señal discreta muestreada
El muestreo equivale a una modulación PAM (modulación de impulsos en amplitud).
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
15
f(t)
t
Muestreo (III)
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
MUESTREO
frecuencia de muestreo
señalanalógica
f(t)
fm(t)
t
°
°
° °
°
°°
0.601263
0.2943020.326483
0.645823 0.586528
-0.120152 -0.156337
señal muestreada
(infinito número de valores
posibles en las muestras)
16
Muestreo (IV)
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
fmuestreo ≥ 2 fmax
Características de Conversión A/D de
Varias Señales
17
Cuantificación: Asignación de los valores de las muestras de la señal analógica a
valores discretos, predefinidos, de un conjunto finito de valores. La cuantificación asigna a la muestra de f(t) el valor de amplitud más
cercano a su valor original de entre los N valores discretos predefinidos, lo que produce un error
El error de cuantificación disminuye mientras más valores discretos se definan, aumentando el número de intervalos de cuantificación
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación MIC o PCM2.8 Modulación MIC o PCM
f(t)
Valores originales de las muestrasValores cuantificados
t
N1
N2
N3
N4
N5
N6
ec {
intervalo de cuantificación (i.c.)
ec = error de cuantificación = Valor original – Valor cuantificado
N = Número de valores discretos
18
Cuantificación
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
CUANTIFICACIÓNseñal cuantificada
(N valores posibles)
señal muestreada
(infinito número de valores posibles de
las muestras)
fm(t)
t
°
°
° °
°
°°
0.601263
0.2943020.326483
0.645823 0.586528
-0.120152 -0.156337
fm(t)
.7 .6 .5 .4 .3 .2 .1
-.1 -.2
19
Compresión:Compresión: Mediante compresor-expansor instantáneoMediante compresor-expansor instantáneo
Mediante ley de compresión Reduciendo el tamaño de los intervalos de cuantificación (i.c.) para
las muestras débiles y aumentando el tamaño de los i.c. de las muestras grandes.
Las leyes de compresión pueden ser: Continuas: los i.c. son todos de amplitud distinta, creciendo
desde muy pequeños (muestras pequeñas) a los grandes (muestras grandes).
De segmentos: la gama de funcionamiento se divide en una serie de
grupos. dentro de cada grupo los i.c. tienen la misma amplitud. la amplitud es distinta de n grupo a otro.
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
20
Cuantificación lineal (i.c. iguales) Todos los i.c. tienen la misma amplitud No se utiliza cuantificación lineal, pues no permitiría una buena
S/N para las muestras débiles (como son la mayoría en telefonía)
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
111110101100011010001000
muestras deentrada
i.c.
cuan
tifica
dor
linea
l
Ve
Vs
8 i.c. código de 3 bits: 3 2 = 8
21
Ve
Vs i.c.
cuan
tifica
dor
NO
lin
eal
Cuantificación no lineal (i.c. no uniformes) En la cuantificación no lineal se aplica una “ley de
compresión” que permita una S/N alta para muestras débiles
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
muestras deentrada
111110101100011010001000
Ej: con 8 i.c. se necesita codificar con un código de 3 bits: 3 2 = 8
22
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
Sistemas de cuantificación no lineal (I) Mediante dispositivo compresor (emisor) y expansor (receptor)
Las muestras se hacen pasar por un compresor instantáneo que amplifica las débiles y se las cuantifica mediante un cuantificador lineal (i.c. iguales), siendo después codificadas
En el receptor se realiza el proceso contrario: decodificación y luego expansión, para recuperar las muestras
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
CODIFICADOR8 BITS
transmisión
CUANTIFICADOR LINEAL
COMPRESOR INSTANTÁNEO
256 i.c.
23
Sistemas de cuantificación no lineal (II) Mediante dispositivo que realiza la ley de compresión
Las leyes de compresión pueden ser: Continuas: los i.c. son todos de amplitud distinta, creciendo desde muy
pequeños (muestras pequeñas) a los grandes (muestras grandes) De segmentos:
la gama de funcionamiento se divide en una serie de grupos dentro de cada grupo los i.c. tienen la misma amplitud la amplitud es distinta de n grupo a otro
Hay dos leyes de compresión recomendadas por la UIT-T y ambas son de segmentos:
Ley A, utilizada en los MIC europeos Ley μ, utilizada en los MIC americanos
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
24
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
Sistemas de cuantificación no lineal (III) Ley ALey A
Formada por 16 segmentos. Formada por 16 segmentos. Cada segmento está dividido en 16 i.c. iguales dentro del Cada segmento está dividido en 16 i.c. iguales dentro del
segmento, pero desiguales de un segmento a otro.segmento, pero desiguales de un segmento a otro. Los 4 segmentos centrales son iguales.Los 4 segmentos centrales son iguales. La ley A es una aproximación a una ley logarítmica.La ley A es una aproximación a una ley logarítmica.
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
25
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
Sistemas de cuantificación no lineal (III) Ley ALey A
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Numeración de segmentos en la Ley A
segmentosnegativos
segmentospositivos
26Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ley A (1)Ley A (1)
La amplitud de una muestra de voz es tal que cae en el segmento 15 de un cuantificador por ley A.Dentro de este segmento, la muestra cae en el i.c.5.
Codificar la muestra según la ley A
muestras positivas
muestras negativas
27
La codificación de la muestra será un número binario de 8 bits, y recibe el nombre de palabra MIC, donde:Bit 1: define la polaridad de la muestra (1 positiva, 0 negativa)Bits 2,3,4: define el segmento de recta dentro del cual cae la amplitud de la muestraBits 5,6,7,8: define el intervalo que representa a la muestra, en el segmento ya localizado
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ley A (2)Ley A (2)
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
1 2 3 4 5 6 7 8
palabra MIC
P SEG I.C.
muestra positivacuantificadaen el ejemplo
28
Con el bit de polaridad y los tres bits de segmentos, codificamos los 16 segmentos de la ley A ( 8 posit., 8 negat.):
CODIGOS DE SEGMENTOS16............1111 8............000015............1110 7............000114............1101 6............001013............1100 5............001112............1011 4............010011............1010 3............010110............1001 2............0110 9.............1000 1...........0111
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ley A (3)Ley A (3)
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
29
Y con los cuatro bits de intervalo, codificamos los 16 i.c. dentro de cada segmento:
CÓDIGOS DE INTERVALOS16............1111 8............011115............1110 7............011014............1101 6............010113............1100 5............010012............1011 4............001111............1010 3............001010............1001 2............0001 9.............1000 1.......... 0000
segmento 14
segmento 16
La muestra cae en el intervalo de cuantificación 5 del segmento 15
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
1 23 4
5
161
2 3
15
Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ley A (4)Ley A (4)
segmento 15
1110
muestra +
30
segmento 14
segmento 16
intervalo de cuantificación 5
0100
segmento 15
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
1 23 4
5
161
2 3
1514
Código de 8 bits (palabra MIC) del segmento 15, i.c. 5
P SEG I.C.
1 2 3 4 5 6 7 8
1 1 1 0 0 1 0 0
Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ejemplo de cuantificación-codificación empleando la Ley A (5)Ley A (5)
1110
1er bit en ser transmitidomuestra +
31
1) Se codifican las muestras como palabras MIC (1ª línea) y se realizan las inversiones de bits pares en la 2ª para obtener la trama a transmitir.
Ejemplo 1. Técnicas MIC (I)
En canales consecutivos de una trama MIC se transmiten cinco muestras de voz que han sido previamente cuantificadas mediante la ley A. Las amplitudes de las muestras caen en los segmentos e intervalos de cuantificación de la Ley A siguientes: Canal 1 (s7, i.c.1), canal 2 (s3, i.c.6), canal 3 (s11, i.c.6), canal 4 (s14, i.c.5), canal 5 (s2, i.c.14).
(Para aplicar el código HDB3, suponer que en el bit 8 del canal 0 de la trama hay un bit V con polaridad positiva.)
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
códigos de los 16 i.c. dentro de cada segmento:16............1111 8............011115............1110 7............011014............1101 6............010113............1100 5............010012............1011 4............001111............1010 3............001010............1001 2............0001 9.............1000 1.......... 0000
códigos de los 16 segmentos de la ley A ( 8 posit., 8 negat.):16............1111 8............000015............1110 7............000114............1101 6............001013............1100 5............001112............1011 4............010011............1010 3............010110............1001 2............0110 9.............1000 1...........0111
canal 1 canal 2 canal3 canal4 canal51 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1
32
2) La trama obtenida se puede codificar con los códigos de línea de transmisión telefónica siguientes:
HDB3-RZ canal 1 canal 2 canal3 canal4 canal51 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
AMI-RZ canal 1 canal 2 canal3 canal4 canal51 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
Ejemplo 1. Técnicas MIC (II)
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
canal 1 canal 2 canal3 canal4 canal51 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 80 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1
0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 00 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0
0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0
En HDB3 se han resaltado en color los cambios de grupos de cuatro 0 (ver pag. 53 parte 1).
33
canal 1 canal 2 canal3 canal4 canal51 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
Ejemplo 1. Técnicas MIC (III).SOLUCIÓN COMENTADA DEL CÓDIGO HDB3.Como se dice: “Para el código HDB3, suponer que en el bit 8 del canal 0 de la trama hay un bit V con
polaridad positiva”, entonces el bit 2 del canal 1 tendrá polaridad negativa pues sigue la ley de alternancia de polaridades como en AMI y los bits 6 y 8 también seguirán codificándose como AMI.
Sin embargo, en el canal 2 hay dos grupos de cuatro 0 consecutivos. En HDB3, debemos sustituirlos como vimos en la página 54:
0000 se sustituye por B00V0000 se sustituye por B00V cuando el número de impulsos entre la violación anterior V y la que se cuando el número de impulsos entre la violación anterior V y la que se va a introducir es par (0,2,4,...)va a introducir es par (0,2,4,...)
0000 se sustituye por 000V0000 se sustituye por 000V cuando el número de impulsos entre la violación anterior V y cuando el número de impulsos entre la violación anterior V y la que se va a introducir es imparla que se va a introducir es impar
Donde Donde BB es un bit 1 que es un bit 1 que cambia de polaridadcambia de polaridad respecto al anterior pulso, y respecto al anterior pulso, y VV es un bit 1 que tendrá es un bit 1 que tendrá la la misma polaridadmisma polaridad que el pulso anterior. que el pulso anterior.
Entonces, el primer grupo ( bits 1,2,3,4 canal 2, en naranja), Entonces, el primer grupo ( bits 1,2,3,4 canal 2, en naranja), el transmisor HDB3el transmisor HDB3 lo lo cambiará por cambiará por 00010001,, este último con la misma polaridad que el anterior pulso (negativa en este caso), este último con la misma polaridad que el anterior pulso (negativa en este caso), mientras que el segundo grupo (color rojo), que no está separado por ningún pulso ( 0 pulsos = par) lo mientras que el segundo grupo (color rojo), que no está separado por ningún pulso ( 0 pulsos = par) lo cambiará por cambiará por 1001.1001.
Con los mismos criterios sustituimos los grupos de cuatro ceros consecutivos que aparecen Con los mismos criterios sustituimos los grupos de cuatro ceros consecutivos que aparecen en los canales 3 y 4. Se aprecia que, cuando no hay que sustituir grupos de 4 ceros, el transmisor HDB3 en los canales 3 y 4. Se aprecia que, cuando no hay que sustituir grupos de 4 ceros, el transmisor HDB3 funciona igual que un transmisor AMI-RZ bipolar (se ha dejado en negro).funciona igual que un transmisor AMI-RZ bipolar (se ha dejado en negro).Los últimos tres bits del canal 5 se han dejado en 0, pero realmente necesitaríamos conocer el valor del primer bit del canal 6 para saber cómo seguiría el código de línea que el transmisor envía.
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.8 Modulación PCM (MIC)2.8 Modulación PCM (MIC)
0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0
34
2.9 Técnica MDT2.9 Técnica MDT(Multiplexación por División en el Tiempo)(Multiplexación por División en el Tiempo)
35Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.9 Técnica MDT2.9 Técnica MDT
f (Hz)60 64 68 72
Canal 1 Canal 2 Canal 3
Multiplexación por división en el tiempo (MDT ó TDM) (I)
La multiplexación por división de frecuencias (FDM) se hace normalmente cuando las señales son analógicas.
Los canales transmiten durante todo el tiempo. Pero el BW de cada canal es limitado.
Sin embargo las compañías telefónicas transmiten generalmente la voz de forma digital entre sus centrales.
Una de las razones que motivó la digitalización de la voz fue su mejor adecuación a la multiplexación por división del tiempo.
36
Multiplexación por división en el tiempo (II)
TDM es un sistema de transmisión binario de alta velocidad donde los grupos de bits que forman cada canal transportan la información del usuario.
La TDM asigna a cada canal de información (señal binaria a baja
velocidad) todo el BW del sistema de transmisión durante un cierto tiempo o ranura temporal.
Los canales transmiten durante una fracción de tiempo.
Pero el BW (velocidad de transmisión) de cada canal es el máximo.
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.9 Técnica MDT2.9 Técnica MDT
tiempo
Canal 1 Canal 2 Canal 3 Canal 1 Canal 2
Ej: TDM de 3 canales
1010110100111000110110110001111100000000110110110001111100111000
Canal 1Canal 3
trama
37
Multiplexación por división en el tiempo (III)
La TDM puede ser:
TDM Síncrono, si los intervalos de tiempo son constantes.
TDM Asíncrono, si los intervalos de tiempo son de longitud variable.
La información transmitida es una sucesión contínua de tramas. Una trama está formada por los canales e información
adicional para su correcta transmisión: sincronización, señalización, control de errores.
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.9 Técnica MDT2.9 Técnica MDT
38
2.10 Multiplexación2.10 Multiplexación Trama del sistema europeo de treinta Trama del sistema europeo de treinta
canales (MIC o PCM)canales (MIC o PCM)
39
Multiplexación MIC (PCM) de 30 canales (I)
Los multiplex digitales combinan las técnicas MIC con las MDT
Canal MIC: la señal analógica de voz se convierte en otra digital de 8 bits por muestra y 64 Kbit/s:
8000 muestras/s x 8 bits/muestra = 64Kbit/s
El periodo de tiempo entre dos muestras consecutivas de un mismo canal es el tiempo de trama
El periodo de tiempo ocupado por una muestra de un canal es el intervalo de tiempo
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.10 Trama MIC de 30 canales2.10 Trama MIC de 30 canales
tiempo
Canal 1 Canal 2 Canal 3 Canal 1 Canal 2 Canal 1Canal 3
trama intervalo de tiempo
10101101001110001101101100011111000000001101101100011111
40
Multiplexación MIC (PCM) de 30 canales (II) En telefonía
la separación entre dos muestras consecutivas de la misma señal es 125μs (tiempo de trama = 125μs)
y la duración del intervalo dependerá del número de canales que se quieran multiplexar
La UIT ha recomendado dos multiplex MIC distintos: 30 canales, usado en Europa 24 canales, usado en EEUU, Canadá y Japón
El multiplex MIC europeo realmente tiene 32 intervalos de tiempo numerados de 0 a 31
30 para información: intervalos 1-15 y 17-31 1 para señalización: intervalo 16 1 para sincronización: intervalo 0
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.10 Trama MIC de 30 canales2.10 Trama MIC de 30 canales
41
Multiplexación MIC (PCM) de 30 canales (III) La duración de un intervalo será:
125μs/32=3,9 μs Cada intervalo consta de 8 bits, la duración de cada bit será:
Tbit = 3,9 μs / 8 = 488ns La velocidad de transmisión de información será:
8000 tramas/s x 32 interv/trama x 8 bit/intervalo = 2048Kbit/s también v=1/Tbit = 1/488ns = 2048Kbit/s
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.10 Trama MIC de 30 canales2.10 Trama MIC de 30 canales
Nivel usuario: E0
0 16 31
canal sincronismo
“ señalización
00 77
E0 : 8 bits (64kbps) 3,9 μs
E1= 32 E0 = 2,048 MbpsNivel 1:
Trama E1
1 bit = 488ns
42
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.11 Sistemas de línea2.11 Sistemas de línea
2.11 Sistemas de línea2.11 Sistemas de línea
43
Son necesarios para transmitir las señales Son necesarios para transmitir las señales
Equipo terminal de línea:Equipo terminal de línea: Prepara la señal MIC para su transmisiónPrepara la señal MIC para su transmisión
Se usan Repetidores (amplificadores) en sistemas de transmisión Se usan Repetidores (amplificadores) en sistemas de transmisión analógicos por coaxial y radio.analógicos por coaxial y radio.
Se usan Regeneradores (amplificadores digitales) en sistemas de Se usan Regeneradores (amplificadores digitales) en sistemas de transmisión digitales por coaxial.transmisión digitales por coaxial.
Sistemas de línea digital por FOSistemas de línea digital por FO Usados en la actualidadUsados en la actualidad Conversores óptico-eléctrico + regenerador + conversor eléctrico-Conversores óptico-eléctrico + regenerador + conversor eléctrico-
ópticoóptico
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.11 Sistemas de línea2.11 Sistemas de línea
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
44
2.12 2.12 Los medios de transmisión
45
Son parte de los sistemas de transmisión. Permiten el transporte de una señal (normalmente eléctrica u
óptica) a una velocidad denominada velocidad de propagación. Los principales medios de transmisión utilizados hoy en día son:
Guiados Pares de cobre Cable coaxial Fibra óptica
No guiados Radiocomunicaciones Satélite
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.12 Medios de Transmisión2.12 Medios de Transmisión
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
46
El cable de pares: Consiste en dos conductores aislados entre si y con el exterior, trenzados de
forma que cada uno se encuentre expuesto a la misma cantidad de ruido inductivo externo.
Los conductores son de cobre y tienen una sección entre 0,4 y 0,9 mm de diámetro.
En algunos casos parar evitar interferencias los pares trenzados se acompañan de una pantalla metálica, que aumenta el rendimiento. A dichos cables se les denomina STP (Shielded Twister Pair), frente a los cables sin apantallar denominados UTP (Unshielded Twister Pair).
Como vimos en el Tema 1, en las redes de acceso por pares de cobre este tipo de cables se agrupan en cables de mayor capacidad denominados multipares, que llevan hasta 2400 pares.
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.12 Medios de Transmisión2.12 Medios de Transmisión
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
47
Cable coaxial: Son cables construidos con dos conductores concéntricos de cobre, uno interno
por el que circula la señal útil y otro externo que rodea al anterior actuando a modo de pantalla.
El conductor central tiene un diámetro superior al de los cables de pares (entre 1 y 5 mm). Podemos señalar como características principales del cable coaxial:
Menor atenuación por unidad de longitud que el cable de pares Mejor respuesta en frecuencia (debido a la mayor sección del conductor) Mayor inmunidad frente al ruido (por su apantallamiento) Coste mas elevado De manejo más difícil
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.12 Medios de Transmisión2.12 Medios de Transmisión
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
48
Fibra óptica: Permite transportar la luz e la banda de infrarrojos. Se utiliza para transmitir
señales digitales (caracterizadas por presencia de luz ‘1’ y ausencia de luz ‘0’). La fibra óptica está compuesta por dos capas de vidrio concéntricas con distinto
índice de refracción, lo que provoca que un haz de luz incidente con una cierto ángulo de entrada se propague a lo largo de la fibra.
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.12 Medios de Transmisión2.12 Medios de Transmisión
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
49
Podemos señalar como principales características de la FO: Baja atenuación por Km (del orden de 0,2 dB/Km), lo que permite separar
mucho los repetidores (varios cientos de kilómetros) Total inmunidad frente al ruido (es normal una BER < 10-10) Gran capacidad de transmisión (BW: varios Gbits/s) Son seguros (difíciles de “pinchar”) Coste relativamente elevado, pero decreciente Usan señales de potencias muy bajas (mW) El manejo de la fibra óptica es complejo, sobre todo en el caso de
empalmes (que pueden ser mecánicos o por fusión) y conectorización.
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.12 Medios de Transmisión2.12 Medios de Transmisión
Roberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de TelefoníaRoberto Díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
50
Radiocomunicaciones: Permiten el intercambio de información mediante la transmisión y
recepción de ondas electromagnéticas a través del espacio libre, que se propagan a la velocidad de la luz (c=300.000 Km/s).
Las antenas permiten tanto la emisión como la recepción de señales, y pueden ser básicamente de dos tipos:
omnidireccionales (emiten la misma energía en todas las direcciones) direccionales (de mayor ganancia en una dirección concreta).
Por lo general cuanto mayor es la frecuencia de la señal, las ondas tienden a comportarse como un haz de luz (son más direccionales) y su alcance límite es la visibilidad óptica entre emisor y receptor (aprox. 50 Km).
Las señales transportadas pueden ser analógicas (TV o radiodifusión) o digitales (TDT, radioenlaces, GSM).
En ocasiones se utilizan uno o más satélites para lograr la reflexión de las ondas electromagnéticas y cubrir así grandes distancias.
Tema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍATema 2 TRANSMISIÓN EN TELEFONÍA 2.12 Medios de Transmisión2.12 Medios de Transmisión
51
Visita estos enlaces:Visita estos enlaces:http://es.wikipedia.org/wiki/Radiocomunicaci%C3%B3n
Para ver tipos de antenas. Observa una antena dipolo.http://es.wikipedia.org/wiki/Antena
Antenas y radiocomunicaciones se tratan en otras asignaturas del ciclo
52
2.14 Modulaciones digitales 2.14 Modulaciones digitales
53
TÉCNICAS DETÉCNICAS DE
TRANSMISIÓN:TRANSMISIÓN:
Ejemplos de usoEjemplos de uso
AnalógicaAnalógica
DigitalDigital
AnalógicaAnalógica Voz por línea Voz por línea telefónica analógicatelefónica analógica
Voz por telefonía RDSIVoz por telefonía RDSI
DigitalDigital Datos por modem Datos por modem telefónicotelefónico
Datos por red LANDatos por red LAN
IInnffoorrmmaacciióónn
Señal transmitida de transmisor a receptor
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
SEÑAL DE INFORMACIÓN Y SEÑAL TRANSMITIDA: TÉCNICAS Y EJEMPLOS
54
ESQUEMA GENERAL DE COMUNICACION
Transmisor
Receptor
MEDIOPar trenzado.Coaxial.Fibra Optica.Radio.Infrarrojos.
ReceptorOrigen Destino
MODULACIONAM FMASK FSK PSK QAM
CODIFICACIONNRZ AMI ManchesterPCM
Canal de comunicaciones
Mensaje
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
55
ModuladoraModuladora
PortadoraPortadora
AnalógicaAnalógica DigitaDigitall
AnalógicaAnalógicaAM, FM, PMAM, FM, PMEj: radio FMEj: radio FM
ASK, FSK, PSK:ASK, FSK, PSK: amplitude, amplitude, frequency and phase shift frequency and phase shift keyingkeyingQAMQAM Ej: Ej: modemsmodems
DigitalDigital PAM, PDM (o PWM), PAM, PDM (o PWM), PPM, PCMPPM, PCM: pulse : pulse amplitude, duration (o amplitude, duration (o wide), position, code wide), position, code modulation. modulation.
Codificación NRZ, RZCodificación NRZ, RZ, , BifaseBifase, , ManchesterManchester,2B1Q,2B1Q
Ej. RDSIEj. RDSI
MULTIPLEXACIONESFDM, TDM, STDM, CDM, WDM
TÉCNICAS DE TRANSMISIÓN
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
56
Recordemos: Conceptos de modulaciónRecordemos: Conceptos de modulación PortadoraPortadora Señal moduladoraSeñal moduladora ModuladorModulador Señal moduladaSeñal modulada
Modulador
frecuencia portadora f(p)
señalModuladora
f(m)
señalmodulada
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
57
Modulaciones digitalesModulaciones digitales
58
Alternativas para transmitir información Alternativas para transmitir información digital:digital:
Actuar sobre la amplitud (Amplitude Shift Keying)Actuar sobre la amplitud (Amplitude Shift Keying) Actuar sobre la frecuencia (Frequency Shift Actuar sobre la frecuencia (Frequency Shift
Keying)Keying) Actuar sobre la fase (Phase Shift Keying)Actuar sobre la fase (Phase Shift Keying) Combinaciones de amplitud y fase (Quadrature Combinaciones de amplitud y fase (Quadrature
Amplitude Modulation)Amplitude Modulation)
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
59
Modulaciones digitalesModulaciones digitales
ASK
FSK
PSK
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
60
Modulaciones digitalesModulaciones digitales Velocidad de modulaciónVelocidad de modulación
Baudios = símbolos/segBaudios = símbolos/seg En algunos sistemas en que el número de baudios está muy En algunos sistemas en que el número de baudios está muy
limitado (p. ej. módems telefónicos), se intenta aumentar el limitado (p. ej. módems telefónicos), se intenta aumentar el rendimiento poniendo varios bits por baudio:rendimiento poniendo varios bits por baudio:
2 símbolos: 1 bit/s por baudio2 símbolos: 1 bit/s por baudio4 símbolos: 2 bits/s por baudio4 símbolos: 2 bits/s por baudio8 símbolos: 3 bits/s por baudio8 símbolos: 3 bits/s por baudio
Esto requiere definir 2Esto requiere definir 2nn símbolos (n=Nº de bits por baudio). Cada símbolos (n=Nº de bits por baudio). Cada símbolo representa una determinada combinación de amplitud símbolo representa una determinada combinación de amplitud (voltaje) y fase de la onda. (voltaje) y fase de la onda.
La representación de todos los símbolos posibles de un sistema de La representación de todos los símbolos posibles de un sistema de modulación se denomina modulación se denomina constelación.constelación.
Velocidad de transmisiónVelocidad de transmisión bps = bits/seg = b/sbps = bits/seg = b/s
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
61
SímbolosSímbolos: agrupaciones de bits: agrupaciones de bits Aumenta la tasa binaria sin aumentar BW (o disminuye Aumenta la tasa binaria sin aumentar BW (o disminuye
BW manteniendo la tasa binaria)BW manteniendo la tasa binaria) Agrupa parejas, tríos,... de bits, formando símbolosAgrupa parejas, tríos,... de bits, formando símbolos
1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0
2 2 3 0 2 3 3 0
bits
símbolos
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
62
ASK: Amplitude Shift KeyingASK: Amplitude Shift Keying A cada bit o símbolo se le asigna una amplitud A cada bit o símbolo se le asigna una amplitud
distintadistinta Caso particular: On–Off Keying (OOK)Caso particular: On–Off Keying (OOK)
‘‘1’ : tono de frecuencia f1’ : tono de frecuencia fpp ‘‘0’ : nivel cero0’ : nivel cero
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
63
Ejemplo 1: Halla la velocidad en baudios y en bps de un Ejemplo 1: Halla la velocidad en baudios y en bps de un modulador ASK que usa 2 ciclos de portadora de 2V de modulador ASK que usa 2 ciclos de portadora de 2V de amplitud para representar el “1” y dos ciclos de portadora de amplitud para representar el “1” y dos ciclos de portadora de 1V para el “0”. La frecuencia de la portadora es de 1KHz1V para el “0”. La frecuencia de la portadora es de 1KHz
- El periodo de la portadora es: T=1/f = 1/1000Hz=0,001seg- El tiempo de un símbolo dura dos ciclos: tsimb= 2·T = 0,002seg- La velocidad en baudios (símbolos/seg) será: vbaud= 1/ tsimb = 1/0,002 = 500 baudios- Para obtener la velocidad en bps (bits por segundo) primero
necesitaremos saber el número de bits por símbolo:símbolos = 2n_bits 2 símbolos = 2n= 21 ; n = 1 vbps= 500baudios · 1 bit/símbolo =
= 500símbolos/seg · 1 bit/símbolo = = 500 bit/seg = 500bps
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
64
Inconveniente: alto BER para una determinada SNR Inconveniente: alto BER para una determinada SNR (relación señal-ruido)(relación señal-ruido)
Señal digital
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
65
ConstelacionesConstelaciones muestran gráficamente el mapeo de símbolosmuestran gráficamente el mapeo de símbolos
En el caso de ASK-OOK:En el caso de ASK-OOK: 1 símbolo = 1 bit (2 niveles / símbolo)1 símbolo = 1 bit (2 niveles / símbolo) Distintas amplitudes para símbolos distintos Distintas amplitudes para símbolos distintos
0 A
‘0’ ‘1’ Amplitud
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
66
Modulación FSK Modulación FSK Cada símbolo transmite un pulso a una frecuencia distintaCada símbolo transmite un pulso a una frecuencia distinta
Nivel ‘1’: Tono de frecuencia fNivel ‘1’: Tono de frecuencia f11
Nivel ‘0’: Tono de frecuencia fNivel ‘0’: Tono de frecuencia f00
Secuencia de bits
Señal transmitida
Señal digital
f0f1
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
67
PSK: Phase Shift KeyingPSK: Phase Shift Keying Cada símbolo se codifica con una fase distintaCada símbolo se codifica con una fase distinta Representación de las modulaciones en 2-DRepresentación de las modulaciones en 2-D
Eje horizontal: componente de señal en fase ( I )Eje horizontal: componente de señal en fase ( I ) Eje vertical: componente de señal en cuadratura Eje vertical: componente de señal en cuadratura ( Q ) (desfase de 90º)( Q ) (desfase de 90º)
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
68
I
Q
I
Q
I
Q
I
Q
BPSKQPSK
8-PSK 16-PSK
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
PSK: Phase Shift KeyingPSK: Phase Shift Keying Cada símbolo se codifica con una fase distintaCada símbolo se codifica con una fase distinta Representación de las modulaciones en 2-DRepresentación de las modulaciones en 2-D
Eje horizontal: componente de señal en fase ( I )Eje horizontal: componente de señal en fase ( I ) Eje vertical: componente de señal en cuadratura ( Q ) (desfase de Eje vertical: componente de señal en cuadratura ( Q ) (desfase de
90º)90º)
Ejemplos de Ejemplos de constelaciones PSKconstelaciones PSK
69
Secuencia de bits
Secuencia de símbolos
Señal transmitida
Ejemplo de modulación QPSKEjemplo de modulación QPSK
1010110010111100110100100010
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
70
Modulaciones QAMModulaciones QAM Combinan distintas fases y amplitudes (Quadrature Combinan distintas fases y amplitudes (Quadrature
Amplitude Modulation)Amplitude Modulation) Agrupaciones de N bits Agrupaciones de N bits
2 bits : 4-QAM2 bits : 4-QAM 3 bits : 8-QAM3 bits : 8-QAM 4 bits: 16-QAM4 bits: 16-QAM 6 bits: 64-QAM6 bits: 64-QAM ……
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
71roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Comparación de la señal en las modulaciones QAM y QPSK
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
72
Modulaciones QAMModulaciones QAM
I
Q Q
I
4-QAM 16-QAM Equivalente a QPSK 4 símbolos (2 bits)
16 símbolos (4 bits)
símbolosímbolo fasefase
0000 ππ/4/4
0101 33ππ/4/4
1010 -3-3ππ/4/4
1111 --ππ/4/4
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
73
1
2
3
2
Ejemplo: 16-QAMEjemplo: 16-QAM Cada 4 bits se genera una señal transmitida, una combinación Cada 4 bits se genera una señal transmitida, una combinación
de las fases y amplitudes posibles.de las fases y amplitudes posibles.
Secuencia de bits
Símbolo en fase
Símbolo en cuadratura
Señal transmitida
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
011011100011100000101010 11011101
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
74
Ejemplo: Modulación 8-QAMEjemplo: Modulación 8-QAM
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
75
Constelaciones de algunas modulaciones habituales
Binaria
simple
1 bit/símb.
1
0
2B1Q
(RDSI)
2 bits/símb.
2,64 V
0,88 V
-0,88 V
-2,64 V 00
01
10
11
QAM de 32 niveles
(Módems V.32 de 9,6 Kb/s)
5 bits/símbolo
11111 11000
0110100011
00100
QAM de
4 niveles
2 bits/símb.
01
0010
11
Portadora
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Nota: 2B1Q es el código de línea de la RDSI y tiene 4 símbolos de 2 bits. Se podría interpretar como una “modulación” sobre portadora digital.
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
76
Modulaciones más utilizadas Modulaciones más utilizadas
ADSLADSLHasta 16Hasta 16Hasta 65536Hasta 65536VariasVarias
CATV descendenteCATV descendente88256256256QAM256QAM
CATV descendenteCATV descendente66646464QAM64QAM
CATV ascendente, CATV ascendente, LMDSLMDS
44161616QAM16QAM
CATV ascendente, CATV ascendente, satélite, LMDSsatélite, LMDS
2244QPSKQPSK(4QAM)(4QAM)
UtilizaciónUtilizaciónBits/símboloBits/símboloSímbolosSímbolosTécnicaTécnica
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
77
Ejemplo 2: Halla la velocidad en baudios y en bps de un Ejemplo 2: Halla la velocidad en baudios y en bps de un modulador 8-QAM que usa 2 ciclos de portadora para modulador 8-QAM que usa 2 ciclos de portadora para representar cada símbolo. La frecuencia de la portadora es de representar cada símbolo. La frecuencia de la portadora es de 2KHz. Realiza su constelación.2KHz. Realiza su constelación.
- El periodo de la portadora es: T=1/fp = 1/2000Hz=0,0005seg
- El tiempo de un símbolo dura dos ciclos: tsimb= 2·T = 0,001seg- La velocidad en baudios (símbolos/seg) será: vbaud= 1/ tsimb = 1/0,001 = 1000 baudios- Para obtener la velocidad en bps (bits por segundo) primero
necesitaremos saber el número de bits por símbolo, y como un modem 8-QAM genera 8 símbolos:
símbolos = 2n_bits 8 símbolos = 2n = 23 ; n = 3 vbps= 1000baudios · 3 bit/símbolo =
= 1000símbolos/seg · 3 bit/símbolo = = 3000 bit/seg = 3000bps = 3Kbps
- La constelación puede ser como la de un ejemplo anteriorroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
78
Algunos ejemplos de uso de los conceptos aprendidos en
telecomunicaciones
79
El MODEM (1966) A comienzos de la década de
1960, AT&T diseñó el primer MODEM, al que llamó “Dataphone”. Este dispositivo convertía datos en señales acústicas que podían ser transportadas por la red telefónica.
Los primeros trabajaban a 300 y 1200 bps, con modulación FSK. A finales de la década de 1960, aparecieron módems de 4800 bps, con modulación PSK, y de 9600 bps usando QAM con constelaciones de 16 puntos.
Modem
Terminal Remoto
Computadora Central
Líneas Telefónicas
Modem
roberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefoníaroberto díaz Ies Politècnic Castelló CFGS STI Sistemas de Telefonía
Tema 2 TRANSMISIÓN Tema 2 TRANSMISIÓN Modulaciones digitalesModulaciones digitales
80