Elementos de la red ICT

Hola a todos,

En otras entradas de mi blog, habíamos hablado de las antenas, del equipo de cabecera, la fibra óptica,... Ahora voy a desarrollar otros elementos de la red ICT.

1. El cable coaxial: 

Está formado por un conductor grueso por el que circula las señales de información, rodeado en primer lugar por un material aislante dieléctrico que, a su vez, se encuentra rodeado por una malla trenzada de material conductor que hace funciones de masa y aislante de campos electromagnéticos que distorsionarían la señal. En ocasiones, entre la malla y el aislante dieléctrico hay una lámina metálica. Finalmente, la malla se encuentra cubierta por una última capa de aislante plástico. 

Ejemplo de características técnicas de dos cables coaxiales diferentes:

2. Derivadores: 

Son dispositivos que ramifican la señal procedente de una entrada de cable coaxial. Pueden tener distintos números de salidas, así como diferentes pérdidas en derivación (hacia los PAUs de una planta) y en paso (hacia el derivador de la planta inferior).

Derivador de 2 salidas con paso

Derivador final de 4 salidas

En la última tabla podemos ver 5 derivadores distintos. En las especificaciones se observan muy distintas atenuaciones en derivación. Normalmente las atenuaciones mayores son en las plantas próximas a los amplificadores, para evitar en las tomas una potencia excesiva. También las atenuaciones de paso son conocidas como de inserción (como se indican en la tabla adjunta).

2. Puntos de acceso a usuario.

El PAU capta las señales de la ICT comunes y las une en un cable coaxial único. El PAU está situado en el interior de una vivienda familiar. Su número de salidas deben permitir el reparto de la señal de TV y Radio por toda la vivienda. En ocasiones, como en la figura inferior, la señal es repartida a las tomas finales, mediante un repartidor intermedio.

3. Tomas de usuario

También conocidas como BAT (base de acceso a terminal), permiten el acceso de la TV a la señal de la ICT mediante un cable de conexión intermedio. Pueden ser tomas finales (ver imagen superior) o con paso hacia otras tomas (ver imagen inferior)

Símbolo de toma de usuario con paso de señal

Símbolo de toma de usuario sin paso

Toma sin embellecedor

Especificaciones de una toma sin paso

La televisión satélite

 Hola a todos,

En la entrada de hoy voy a hablaros de una de las unidades obligatorias en la normativa ICT 2: La conexión a la televisión satélite.

Primero veamos un vídeo introductorio:

En el vídeo hemos visto cosas interesantes. Gracias a las ecuaciones de la atracción gravitatoria y de la fuerza centrífuga podemos ver la velocidad que puede tener un satélite a una distancia para que se mantenga en órbita. Con estas ecuaciones podemos ir aún más lejos. En un satélite de televisión es imprescindible que  la antena esté orientada a él para poder sintonizarlo. Solo podríamos conseguirlo si el satélite gira a la misma velocidad que la tierra (orbita geoestacionaria). Para conseguir esto, debemos de fijar en las ecuaciones que la velocidad de giro del satélite sea la velocidad de giro de la tierra (1 vuelta = 24x60x60sg, entonces w= vueltas/tiempo = 2π/86400 rad/s). Después, en las ecuación resultante de igualar Fgravitatoria y Fcentríguga, sustituyendo la w encontrada, nos da que el radio de la órbita geoestacionaria (42164km) en la que están todos los satélites que necesitan para su trabajo girar a la misma w que la tierra. Dada la curvatura de la tierra y que las ondas electromegnéticas se propagan en línea recta, resultaría imposible que una antena emisor de EE.UU pudiera emitir una señal electromagnética que por el aire llegara directamente a una antena receptora de Madrid.

El satélite para poder rebotar las señales, necesita una antena receptora, eliminar el ruido de la señal recibida, amplificar dicha señal y volver a emitirla por la antena emisora a una potencia alta para que pueda llegar a las antenas de los edificios en la superficie de la tierra. Todo ello lo realiza el módulo transpondedor del satélite:

La televisión satélite, realmente da dos saltos:

• Primero del proveedor de programas de TV, al satélite 1, hasta el proveedor de canales con satélite propio (sat2).
• Segundo: El proveedor de canales, añade publicidad y lo envia a su sat2 y este rebota la señal hacia los clientes con antena satélite y canales gratuitos y de pago.

¿Por qué la Tv satélite no tiene Buffer y la de internet sí? Por la misma razón que la TV TDT tampoco tiene. Las señales electromagnéticas, no siguen un protocolo TCP/IP de llegada de paquetes de datos, sino que son ondas correlativas en tiempo real y, además, los receptores satélites o de TDT, no tiene la capacidad de memoria que posee un ordenador.

La fibra óptica

 Buenas tardes,

En el post de hoy voy a hablaros de un elemento que ha transformado las telecomunicaciones. Las señales con información pueden ser transportadas por medio de electrones en cables de conductores (Ejemplos: cable coaxiales, par trenzado), en pistas dopadas de materiales semiconductores, por medios de fotones en ondas electromagnéticas y por pulsos de luz en los cables de fibra óptica. Este último medio de transmisión es el tema de la entrada de hoy.

Como explica en el vídeo, dopando el núcleo de vidrio conseguimos que la luz tenga una reflexión total en la capa externa del vidrio, en lugar de una refracción. Esta reflexión, producirá el transporte de la señal luminosa a modo de rebotes a lo largo de la fibra óptica. 

Modulación en los sistemas de telecomunicaciones

Hola a todos,

Hoy voy a hablaros de otro tema fundamental en las telecomunicaciones. La modulación es la forma más general de transmisión de las señales inalámbricas mezclando dos ondas electromagnéticas, una onda para el transporte (onda portadora) y otra con la señal de información (onda moduladora). Las razones de la modulación son:

• La señal de información es muy difícil de transportar por si sola, puesto que requerirían de antenas con distintos tamaños y mucha potencia de emisión.
• Facilidad para dividir en rangos de frecuencias el espectro de radiocomunicaciones gracias a la asignación de ondas moduladoras para cada tipo de emisión de radiocomunicación.
• Mejora la calidad de las señales recibidas, puesto que la modulación protege la información de ruidos e interferencias.

Antes de explicaros los tipos de modulación, os voy a mostrar un vídeo introductorio:

En primer lugar debemos tener muy claro las dos ondas que forman la modulación:

• La señal moduladora es el mensaje, la información que queremos transportar.
• La señal portadora es la onda que utilizamos para transportar la información.

Modulaciones analógicas:

Cuando la señal de información es analógica. Puede ser de tres tipos:

Modulada en amplitud: AM

Modulada en frecuencia: FM

Modulada en fase: PM

Como vemos en el esquema de ondas, en AM se mantiene constante la frecuencia, variando uniformemente la altura de la onda, o amplitud. En FM, la Amplitud es constante y, en cambio varía cíclicamente la frecuencia. PM es algo más difícil de entender, porque lo que varía es el desfase de la onda.

Es importante entender la modulación analógica. Los esquemas se entienden peor que los digitales que veremos a continuación. Especialmente porque la onda moduladora con la señal de información analógica suele representar unos ciclos constantes, cuando esto debería ser sólo en la onda portadora. En el siguiente diagrama se observa que la onda moduladora no es cíclica:

Modulaciones digital:

Cuando la señal de información es digital. Puede ser de tres tipos:

Modulada en amplitud: ASK

Modulada en frecuencia: FSK

Modulada en fase: PSK

Observando la imagen superior. En ASK binario, cuando la amplitud no existe es un 0 y cuando tiene una amplitud constante distinta de 0 es un 1. EN FSK, para frecuencias altas es un 1 y frecuencias bajas es un 0. En PSK, comienzo con fases negativas en un 0 y comienzo con fases positivas es un 1.

Tipos de antenas utilzadas en las ICTs

 Hola a todas,

Hoy voy desarrollar la tercera entrada sobre las antenas, explicando los 3 tipos de antena que existen en las ICTs.

Primero os presento un vídeo que explica los tipos de antenas:

1. Antena Yagi (TDT TV y Radio Digital):

Como se puede observar, todas se basan en un dipolo para la recepción de las ondas, al finalizar la entrada os mostraré un vídeo que habla también de las antenas emisoras, pero que no voy a desarrollar puesto que no son las que presentan las instalaciones ICT.

Los deflectores se encargaran de concentrar las radiaciones que provienen de la parte delantera y minimizar las interferencias de las zonas posterior y laterales.

Los directores y el eje horizontal concentraran las radiaciones de la antena emisora más próxima, por lo que el eje deberá estar orientado hacia ella.

El dipolo, como sabemos, será el encargado de la conversión onda/corriente eléctrica.

 

2. Antena de Radio analógica FM

En este caso solo consiste en un dipolo curvo, cuya parte abierta será orientado hacia la antena de radio más cercana.

3. Antena de TV Satélite

Las antenas para captación de la señal proveniente de los satélites ASTRA e Hispasat, poseen un Reflector parabólico capaz de concentrar las ondas en un foco compuesto de un dipolo, un amplificador y un reductor de ruido. Todo ello en pos de conseguir que las ondas electromagnéticas débiles provenientes de dos lejanos satélites puedan ser reproducidas en los televisores.

Vídeo sobre otros tipos de antenas (no solo para ICTs)

Parámetros de las antenas

Buenas tardes,

A continuación voy a definir los parámetros característicos que determinan el modo de funcionamiento de una antena.

1. Frecuencia de resonancia (o de trabajo): La transformación de energía eléctrica a ondas, y viceversa, es recíproca en frecuencia, por lo que la frecuencia a la que la antena produce resonancia depende del tamaño, la resonancia definirá el área de trabajo de la antena, es decir, en telecomunicaciones la resonancia indica el funcionamiento de la antena, y va desde la frecuencia ideal hasta un pequeño margen de frecuencias superior e inferior.

En el post anterior habíamos visto que Ldipolo = λ/2, a este se lo considera la longitud de onda ideal para reproducir, pero hay un pequeño margen inferior y superior de frecuencias que pueden ser válidas para una antenta. Ejemplo: Margen de frecuencias o ancho de banda de una antena TDT es: 790-862 MHz. Siendo el dipolo construido para las frecuencias de 826 MHZ.

Ejercicio: ¿Cuál será la longitud del dipolo para una antena de TDT? Pista v= e/t -> c=λ/T, por otro lado f= 1/T y Ld = λ/2

f = 826.000.000 Hz

c= 300.000.000 m/s

2. Ancho de banda: Determina el margen de frecuencia capaz de emitir/transformar una antena.

λ=c*T = c/f = 300.000.000/826.000.000 = 0,36 m

Por tanto la longitud del dipolo es: Ld = λ/2 = 0,36/2 = 0,18m

3. Impedancia: Todos los materiales (incluso los muy conductores), ofrecen cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Las antenas también sufren esta resistencia y es importante tenerla en cuenta puesto que al generar una corriente débil a partir de fotones su resistencia debe ser muy pequeña. Se mide en Ohmios.

4. Directividad: En ocasiones nos interesa que la antena no reaccione igual en todas las direcciones para evitar interferencias (TDT), también puede interesarnos concentrar la dirección en un punto (TV Satélite), o, en cambio, emitir en todas las direcciones (antena emisora). Los diagramas de directividad marcan la dirección efectiva de emisión o recepción de las antenas. Ejemplos:

Introducción de las antenas

Hola a todos, 

En la presente entrada de mi blog os voy a hablar de las antenas. Es decir, el elemento de las instalaciones de telecomunicación capaz de emitir/recibir señales mediante ondas electromagnéticas. Podemos decir que las antenas son transformadores de energía eléctrica a electromagnética y viceversa, gracias a las propiedades eléctricas/magnéticas del electrón (electricidad) y del fotón (Ondas electromagnéticas).

Funcionamiento:

El principio fundamental de una antena se basa en la asociación en paralelo de un condensador y una bobina, conocido como circuito resonante paralelo o circuito tanque








En esta asociación, la energía aplicada se almacena en el condensador que crea un campo eléctrico entre sus armaduras. Después, el condensador se descargará a través de la bobina, creando un campo magnético en el ambiente (emitiendo ondas electromagnéticas, es decir, fotones, sin masa, pero con cargas que atraen a otros fotones, repelen al primero y consiguen desplazarse con muy poquita energía). Estos dos campos serán los portadores de la señal (eléctrica en el cable y electromagnética en el ambiente).


En el siguiente vídeo, podéis ver una animación del funcionamiento de una antena:

Una corriente eléctrica siempre puede crear campos electromagnéticos, debido a la dualidad eléctrica/magnética del electrón. Según la disposición de un conductor eléctrico, podemos utilizar las propiedades electromagnéticas de la corriente para producir motores, transformadores, electroimanes o relés. Pero cualquiera de estos elementos no emiten ondas electromagnéticas, como el vídeo explica, la disposición de las antenas, es un dipolo variable, el cual si tiene la capacidad de emitir ondas electromagnéticas. Estas dependen de la corriente o señal que atraviesa el dipolo, es decir, que podemos generarlas a partir de una señal analógica eléctrica. Más tarde las ondas electromagnéticas pueden ser recibidas por una antena y transformadas en la señal eléctrica original. De esta forma hemos conseguido una comunicación a distancia inalámbrica.

En el vídeo hemos visto tres principios importantes de las antenas dipolo:

1. La longitud del dipolo define la longitud de onda de la emisión, ya que Ldipolo = λ/2

2. La antena dipolo es un circuito abierto. Como vemos en el GIF, el circuito de emisión es abierto.

3. La emisión se produce por medio de una corriente inducida, de ahí que en el vídeo aparezca en el centro del dipolo una impedancia inductiva (ZL). En la recepción la antena transmtirá la señal al equipo de cabecera, induciendo su corriente alterna sobre otra bobina del circuito secundario hacia el equipo de cabecera

Ejercicio de ICT con referencias de los elementos de la instalación

Hoy vamos a realizar los cálculos de otra ICT con el siguiente esquema:



Debemos hallar el cálculo de pérdidas en la red de reparto del edificio de cuatro plantas y cuatro viviendas por planta que estamos diseñando hasta las tomas.

Primero se diseña la red, con un derivador por planta con cuatro salidas, en la red de distribución y un PAU-Repartidor de 5 salidas en el registro de terminación de red, de las que inicialmente se conectan tres, alimentando cada una de las tomas previstas. Las otras dos se cierran con cargas de 75 Ω. En cuanto a las tomas se han seleccionado tomas separadoras con dos salidas Radio y Televisión.

Seguidamente se realiza la selección de componentes, poniendo especial cuidado en las referencias de los derivadores, colocando en cada nivel o planta el dispositivo adecuado. Para el coaxial se ha seleccionado un tipo estándar, con malla y vivo de cobre.

Ahora, consultando las atenuaciones que presentan los dispositivos seleccionados en sus características y aplicándolas correctamente se calculan las pérdidas.

Con todos los datos de distancias, referencias de los elementos, considerando que la frecuencia de señal es entre 450 y 850 MHz y que las pérdidas de inserción son sinónimas a las pérdidas de paso, calculamos en una hoja de cálculo las atenuaciones en todas las tomas del edificio. El resultado podéis verlo en la siguiente tabla:

Gráfica de resultados:

Si queréis ver las fórmulas introducidas en la hoja de cálculo, podéis ver la hoja en el siguiente enlace

De esta forma, podemos calcular la amplificación necesaria a la salida del equipo de cabecera, considerando que el nivel mínimo admisible en una toma es 50 dB y que la atenuación máxima de una toma es 38,5 dB según lo calculado. Construimos la ecuación siguiente:

50 dB = Nivel cabecera - Atenuación máxima

50 = Nc - 38,5

Nc = 50 + 38,5 = 88,5 dB

Pulsa para ver el informe que he realizado sobre la ICT en pdf

Hoja de cálculo real: