Sistema de comunicación troncalizado (página 2)

"Es un sistema en el cual los usuarios comparten todos los canales disponibles (frecuencias asignadas), evitando así que dependan de un canal determinado y no puedan transmitir su mensaje si este se encuentra ocupado".

Para una mejor comprensión del sistema troncalizado describiremos el funcionamiento de un sistema convencional:

En un sistema convencional cada grupo de usuarios cuenta con un canal determinado. Si un usuario desea comunicarse con otro usuario de otro grupo, debe cambiar su radio al canal respectivo. De esta manera si el canal al cual está asignado el usuario se encuentra ocupado este no puede transmitir su mensaje.                            

En el sistema troncalizado, se crean grupos de usuarios independientes de los canales o frecuencias con que se cuente. De tal manera que cuando un usuario desea realizar un llamado, bien sea de voz o datos, el sistema automáticamente le asigna un canal libre. Si en ese momento no se encuentra ningún canal libre, queda en una cola de espera por un determinado tiempo. Este tiempo es programable al igual que otras muchas facilidades.    

Un ejemplo sencillo de como funciona un sistema troncalizado, es comparándolo con las filas de clientes de los establecimientos bancarios, donde los clientes realizan una sola fila y el primero que se encuentre en ella es atendido por el cajero que quede disponible.

Sistema troncalizado

El sistema troncalizado es totalmente computarizado, por lo tanto posee elementos de control que permiten detectar rápidamente las fallas que se presenten en su  funcionamiento. Así mismo dependiendo de la marca del sistema, posee mecanismos automáticos para evitar que el sistema falle completamente en caso de que algún componente quede fuera de servicio. Además todos los parámetros de operación son programables de acuerdo a las necesidades de los usuarios.

El sistema debe incluir todo el hardware y el software necesario para su operación, administración y mantenimiento, puesto que cada fabricante desarrolla su propia tecnología. Lo anterior es muy importante tenerlo en cuenta en el momento de definir el pliego de condiciones, puesto que cada fabricante es propietario del software con el que funciona su sistema.

Ventajas que ofrece un sistema Troncalizado:

• Llamada individual.
• Llamada a un grupo dentro de otro grupo mayor.
• Llamada de emergencia con prioridad absoluta.
• Lista de llamadas recibidas en espera de ser atendidas.
• Desvío de llamadas en ausencia del destinatario.
• Almacenamiento de mensajes vocales.
• Bloqueo de un canal, asignado temporalmente a un grupo.
• Transmisión de datos, facsímil, etc.
• Consultas a bases de datos.
• Mensajes cortos sin ocupación de canal.

Además presenta las siguientes características:

Los Sistemas Radio Trunking son sistemas de radiocomunicaciones móviles para aplicaciones privadas, formando grupos y subgrupos de usuarios, con las siguientes características principales:

• Estructura de red celular (independientes de las redes públicas de telefonía móvil)

• Los usuarios comparten los recursos del sistema de forma automática y organizada.

• Cuando se requiere, por el tipo de servicio, es posible el establecimiento de canales prioritarios de emergencia que predominarían sobre el resto de comunicaciones del grupo.

Son sistemas que han ido estandarizando las diferentes interfaces desde su introducción en el año 1997. En la actualidad se está produciendo un proceso de estandarización con los sistemas digitales.

Tipos de modulación

El sistema de comunicación troncalizado tiene cabida entre los sistemas de comunicación digital; aunque el termino comunicación digital abarca un área extensa de las técnicas comunicacionales, que incluye la transmisión digital y radio digital.

En esencia las comunicaciones electrónicas son: la transmisión, la recepción, y el procesamiento de la información con el uso de los circuitos electrónicos.

La figura 1.1 Muestra un diagrama de bloque simplificado de un sistema de comunicación electrónica:

 Que abarca tres secciones principales: una fuente, un destino y un medio de transmisión. La información se propaga a través de un sistema de comunicación en la forma de símbolos, que puede ser analógico (proporcional), como la voz humana, información de imagen de video, o música, o digital (discreta), como lo números binarios codificados, códigos alfa/numéricos, símbolos gráficos, códigos operacionales del microprocesador, o información de bases de datos.

   Sin embargo, con frecuencia la información fuente no es apropiada para ser transmitida, en su forma original, y se debe convertir a una forma mas apropiada, antes de la transmisión, y con los sistemas de comunicación analógica se convierte a forma digital, antes de la transmisión, y con los sistemas de comunicación analógica, los datos digitales se convierten a señales analógicas antes de la transmisión.

La transmisión digital es la transmisión de pulsos digitales, entre dos o más puntos, de un sistema de comunicación. El radio digital es la transmisión de portadoras analógicas moduladas, en forma digital, entre dos o más puntos de un sistema de comunicación.

Los sistemas de transmisión digital requieren de un elemento físico, entre el transmisor y el receptor, como un par de cables metálicos, un cable coaxial, o un cable de fibra óptica. En los sistemas de radio digital, es nuestro caso el sistema troncalizado, El medio de transmisión es el espacio libre o la atmósfera de la tierra.

Las bandas de frecuencias empleadas son varias y diversas, dependiendo de la aplicación:

 La figura 1.2 muestra un sistema de comunicación de transmisión digital.

Los elementos que distinguen un sistema de radio digital de un sistema de radio AM, FM, o PM, es que en un sistema de radio digital, las señales de modulación y demodulacion son pulsos digitales, en lugar de formas de onda analógicas. El radio digital utiliza portadoras analógicas al igual que los sistemas convencionales.

En esencia hay tres técnicas de modulación digital que se suelen utilizar en los sistemas de radio digital: Transmisión (modulación) por desplazamiento de frecuencia (FSK), transmisión (modulación) por desplazamiento de fase (PSK), y modulación de amplitud en cuadratura (QAM).

Transmisión (modulación)  por Desplazamiento de Frecuencia (FSK):

La transmisión por desplazamiento de frecuencia (FSK), es una forma, en alguna medida simple, de modulación de bajo rendimiento. El FSK binario es una forma de modulación angular de amplitud constante, similar a la modulación en frecuencia convencional, excepto que la señal modulante es un flujo de pulsos binarios que varía, entre dos niveles de voltaje discreto, en lugar de una forma de onda analógica que cambia de manera continua.

Transmisión (modulación) por Desplazamiento de Fase (PSK):

Transmitir por desplazamiento de fase es otra forma de modulación angular, modulación digital de amplitud constante. El PSK es similar a la modulación en fase convencional, excepto que con PSK la señal de entrada es una señal digital binaria y son posibles un numero limitado de fases de salida.

Transmisión por desplazamiento de fase binaria (BPSK):

 Con la transmisión por desplazamiento de fase binaria, son posibles dos fases de salida para una sola frecuencia de la portadora (binario significa 2 elementos). Una fase de salida representa un 1 lógico y la otra un 0 lógico. Conforme la señal digital de entrada  cambia de estado, la fase de la portadora de salida se desplaza entre dos ángulos que están 180º  fuera de fase.

Transmisión por desplazamiento de fase cuaternaria QPSK o 4PSK:

La  transmisión por desplazamiento de fase cuaternaria QPSK o, en cuadratura PSK, como a veces se le llama, es otra forma de modulación digital de modulación angular de amplitud constante. La QPSK es una  técnica de codificación M-ario, en donde m= 4 (de ahí el nombre de cuaternaria que significa "4").

Con QPSK son posibles cuatro fases de salida para una sola frecuencia de la portadora. Debido a que hay cuatro fases de salida diferentes, tiene que haber cuatro condiciones de entrada diferentes. Ya que la entrada digital a un modulador de QPSK es una señal binaria (base 2), para producir cuatro condiciones de entrada se necesita más de un solo bit de entrada. Con dos bits hay cuatro posibles condiciones: 00, 01, 10,11. En consecuencia, con QPSK, los datos de entrada binarios se combinan en grupos de 2 bits llamados dibits. Cada código dibit genera una de las cuatro fases de entrada posibles. Por tanto, para cada dibit de dos bits introducidos al modulador, ocurre un solo cambio de salida. Así que la razón de cambio en la salida (razón de Baudio), es la mitad de la razón de bit en la entrada.

PSK de ocho Fases

Un PSK de ocho fases (8-PSK), es una técnica para codificar M-ario en donde M =8. Con un modulador de 8-PSK, hay ocho posibles fases de salida. Para codificar ocho fases diferentes, los bits que están entrando se consideran en grupos de tres bit, llamados tribits (23 = 8).

PSK de dieciséis fases:

El PSK de dieciséis fases (16-PSK), es una técnica de codificación M-ario, en donde M=16; hay dieciséis diferentes fases de salida posibles. Un modulador de      16-PSK  actúa en los datos que están entrando en grupos de cuatro bits (24= 16), llamados quadbits (bits en cuadratura). La fase no cambia hasta que cuatro bits no han sido introducidos al modulador.

Modulación de amplitud en cuadratura (QAM)

La modulación de amplitud en cuadratura (QAM), es una forma de modulación digital en donde la información digital está contenida, tanto en la amplitud como en la fase de la portadora transmitida.

QAM de ocho

El QAM de ocho (8-QAM), es una forma de modulación digital de codificación M-ario, donde M=8. A diferencia del 8-PSK, la señal de salida del modulador de 8-QAM no es una señal de amplitud constante.

QAM de dieciséis

Así como el dieciséis PSK, el 16-QAM es un sistema M-ario, en donde M=16. Actúa sobre los datos de entrada en grupos de cuatro (24=16). Como en el 8-QAM, tanto la fase y la amplitud de la portadora de la transmisora son variados.

Ejemplo Esquematizado De Un Sistema De Comunicación Troncalizado:

El ejemplo de una red troncalizada pertenece a un trabajo de grado realizado por un estudiante de la universidad de los andes (ULA), cuyo titulo del trabajo dice lo siguiente:

"Optimización del sistema troncalizado de microondas Barinas – Apure, perteneciente a petróleos de Venezuela sociedad anónima  (PDVSA-SUR) a través de estudios en el campo y análisis basado en computador"

Descripción De La Red De Transmisión De PDVSA

La red troncalizada de transmisión de petróleos de Venezuela se extiende a lo largo de todo el país y con características idénticas en cuanto a infraestructura y equipos, solo difieren los radioenlaces en las condiciones de operación de acuerdo a la ubicación geográfica.

Configuración y capacidad:

La configuración actual de la red troncal de transmisión, esta definida por las estaciones terminales: La Campiña, La Salina, El Menito, Pto la cruz, Anaco, Barinas y Cardón.

En la siguiente figura se ilustra la red de transmisión de PDVSA Occidente.

Banda de operación (cobertura):

Los radioenlaces que conforman la red troncal de transmisión operan en las bandas de 2GHz, 6GHz y 8GHz (debidamente permisazas por CONATEL), con canales de hasta 40MHz de ancho de banda.

Equipo de radio utilizado:

En este sistema se emplea un sistema de radio a microondas CRT-190 que ha sido diseñado para la transmisión de señales digitales a 34/8 Mbps con modulación 4PSK en radio enlaces de gran longitud con capacidad media.

En el diseño de este sistema se han empleado las más recientes técnicas electrónicas y mecánicas para incrementar la fiabilidad, reducir el consumo de energía y realizar una estructura mecánica muy compacta.

Estas características hacen que el sistema sea idóneo para la realización de radio enlaces incluso en zonas geográficas  extremadamente adversas y en las que no existen fuentes de energía del tipo tradicional.

Tecnología utilizada:

En los circuitos de RF y IF se han utilizado las tecnologías de capa fina y capa gruesa en los semiconductores empleados respectivamente; en los circuitos de banda base  se han introducido circuitos específicos proyectados pos la siemens telecomunicación que desempeñan funciones muy complejas con dimensiones reducidas, además de los circuitos integrados y componentes miniaturizados.

Transceptor tipo Heterodino:

En el transceptor  se ha utilizado la configuración heterodina que simplifica la modulación 4PSK, trabajando a 70 MHz y efectúa también el ajuste del modulador en las diversas bandas de RF y la sensibilidad al ruido.

Antenas

Una antena es un sistema conductor metálico capaz de radiar y recibir ondas electromagnéticas de manera que se utiliza como la interfase entre un transmisor y el espacio libre o el espacio libre y el recetor.

La antena que se utilice deberá producir una radiación que permita la cobertura mínima necesaria para establecer un enlace satisfactorio, limitando la radiación en otras direcciones.

Existen diferentes  tipos de antenas que permitirán enviar (transmitir) y captar (recibir) las señales de radio digital

Tipos de antenas

Existen dos tipos principales de antenas:

• Las antenas lineales

            Son antenas cuyos elementos radiantes son lineales, es decir, los conductores que las forman tienen una sección de grosor despreciable respecto a la longitud de onda de trabajo y respecto a su longitud física total .Se utilizan extensamente en bajas frecuencias, se pueden utilizar en altas frecuencias y se pueden agrupar en arreglos que trabajan en bandas hasta la UHF. Ejemplos de antenas lineales son:

·         El monopolo vertical

·         El dipolo y su evolución, la antena Yagi

·         La hélice

• De apertura

·                      La antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas para direccionar el haz electromagnético de forma que concentran la emisión y recepción de su sistema radiante en una dirección, formando ángulos sólidos, la más conocida y utilizada en la actualidad es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio terrestres como satelitales, la ganancia de dichas antenas estará relacionada con la superficie de la parábola, a mayor tamaño mayor colimación del haz tendremos y por lo tanto mayor ganancia en una menor apertura angular. El elemento radiante es el Iluminador, el cual puede iluminar en forma directa a la parábola o en forma indirecta mediante un sub reflector, dependiendo del diseño de la misma. El iluminador está generalmente ubicado en el foco de la parábola.

Antenas empleadas en el ejemplo planteado

Todas las antenas de los radio enlaces son de la marca Comelit y de dos modelos diferentes, la antena modelo C-START37-077. es una parábola con protector frontal rígido aerodinámico para el iluminador, iluminador ajustable para realizar cambios en su polarización, de diámetro de 3.7 metros, ganancia de 47.4 dB, para operar en un rango de frecuencias que incluye la de trabajo 8GHz, el otro tipo de antena utilizada es la C-START30-077,  que es una parábola con protector rígido aerodinámico para el iluminador, iluminador ajustable para realizar cambios en su polarización, de diámetro de 3.0 metros, ganancia de 45.5 dB, para operar en un rango de frecuencias que incluye la de trabajo 8GHz.

Una antena parabólica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar un reflector parabólico. Las antenas parabólicas pueden ser usadas como antenas transmisoras o como antenas receptoras. En las antenas parabólicas transmisoras el reflector parabólico refleja la onda electromagnética generada por un dispositivo radiante que se encuentra ubicado en el foco del reflector parabólico y los frente de ondas que genera salen de este reflector en forma más coherente que otro tipo de antenas, mientras que en las antenas receptoras el reflector parabólico concentra la onda incidente en su foco donde también se encuentra un detector. Normalmente estas antenas en redes de microondas operan en forma full duplex, es decir, trasmiten y reciben simultáneamente Las antenas parabólicas suelen ser utilizadas a frecuencias altas y tienen una ganancia elevada.

Tipos de antenas parabólicas

Hay varios tipos de antenas parabólicas, los más extendidos son los siguientes:

• La antena parabólica de foco primario, que se caracteriza por tener el reflector parabólico centrado respecto del foco.
• La antena parabólica offset, que se caracteriza por tener el reflector parabólico desplazado respecto del foco. Son más eficientes que las parabólicas de foco primario.
• La antena parabólica Cassegrain, que se caracteriza por llevar un segundo reflector cerca de su foco, el cual refleja la onda radiada desde el dispositivo radiante hacia el reflector en las antenas transmisoras, o refleja la onda recibida desde el reflector hacia el dispositivo detector en las antenas receptoras.

Antenas de foco primario

Estas antenas también son llamadas antenas paraboidales. La superficie de la antena es una parábola de revolución con el alimentador en el foco. Estas antenas tienen un rendimiento máximo del 60%(aproximadamente).

 Sistemas Que Utilizan Antenas Parabólicas

Entre los sistemas que utilizan antenas parabólicas destacan los siguientes:

• Satélites de comunicaciones.
• SAR Radar de Apertura Sintética, de uso militar y para radar meteorológico
• Receptores de televisión vía satélite.
• Radioenlaces.
• Estaciones de radioaficionado.
• Sondas espaciales.
• Estaciones de seguimiento de sondas espaciales.
• Radiotelescopios.

Aplicaciones De Los Sistemas Troncalizados

Se utilizan para los sistemas de radio y satélite modulados digitalmente, en la Industria de la Seguridad Previene y controla las situaciones de emergencia gracias a la comunicación inmediata entre los guardias y los oficiales in situ.

·         Permite comunicaciones instantáneas con oficinas locales como el departamento de seguridad o de bomberos por ejemplo.

·         En Venezuela una de las aplicaciones mas evidentes de los sistemas de radio  troncalizado es el sistema de emergencias 171.

Industria del Comercio

·         Alto nivel de satisfacción del cliente; tiempos de respuesta al cliente rápidos gracias a las comunicaciones instantáneas entre los empleados.

• Coordinación mejorada de las actividades de trabajo entre el almacén y la sala de ventas, comprobaciones rápidas de precio e inventario.

Industria de Hotelería y Turismo

·         Tiempos de respuesta más rápidos para atender las solicitudes de los clientes. Mayor  Seguridad  en los hoteles.

Industria de Manufactura

·         Optimiza el transporte de materiales al lugar de trabajo y facilita las comunicaciones entre las líneas de producción y los supervisores.

·         Reduce el tiempo de inactividad y las demoras, lo que acelera el ciclo de trabajo.

·         Comunicaciones claras en lugares de producción ruidosos.

Industria de la Construcción

·         Reduce el "tiempo perdido" mejorando las comunicaciones entre los supervisores y los grupos de trabajo.

• Permite coordinar las tareas de manera eficiente y entregar más rápidamente los materiales.
• Optimiza el transporte de materiales de construcción al lugar de trabajo para obtener ciclos más rápidos.
• En la telefonía celular también tiene sus aplicaciones los sistemas troncalizados.

En general son muchas las aplicaciones de los sistemas troncalizados en la actualidad pues permiten manejar grandes volúmenes de usuarios y un mejor aprovechamiento del espectro radioeléctrico.

Aspecto legal de los sistemas troncalizados En Venezuela según las normas de CONATEL:

Comisión Nacional De Telecomunicaciones (CONATEL)

FUNDAMENTO JURÍDICO

Aunque las telecomunicaciones en Venezuela se presentan como una actividad económica libre para las personas, la Constitución y la Leyes establecen el marco regulatorio necesario para asegurar el interés del Estado en su prestación. Así, el Estado detenta los poderes de regulación, supervisión y control sobre la actividad

Pero no se reserva la prestación de los servicios de telecomunicaciones, alentando, por el contrario, la participación de los particulares en la prestación de los servicios de telecomunicaciones e interviniendo cuando se hace necesario para asegurar el acceso universal a la información.

La Superintendencia para la Promoción y Protección de la Libre Competencia (Pro-Competencia), CONATEL será responsable de promover la inversión en el sector y resguardar la libre competencia, al tiempo que se constituirá en un árbitro efectivo de las controversias que se susciten entre operadores de telecomunicaciones. Asimismo, tiene atribuida la función de velar por la calidad de los servicios prestados en el país y elaborar los planes y políticas nacionales de telecomunicaciones.

La nueva Comisión Nacional de Telecomunicaciones, en suma, tiene atribuida la misión de crear las bases para permitir la prestación de más y mejores servicios de telecomunicaciones, a todos los niveles y en todo el territorio nacional, asegurando de tal forma el acceso universal a la información y la consolidación de una verdadera sociedad del conocimiento.

La Ley Orgánica de Telecomunicaciones procura condiciones de competencia entre los diferentes operadores y prestadores de servicios, estableciendo disposiciones en materia de precios y tarifas, interconexión y recursos limitados (numeración, espectro radioeléctrico y vías generales de telecomunicaciones), generando así el desarrollo y la utilización de nuevos servicios, redes y tecnologías que impulsan la integración geográfica y la cohesión económica y social, al igual que la convergencia eficiente de servicios de telecomunicaciones.

Conclusión

En  los últimos años han ocurrido cambios muy inesperados en la forma en como nos comunicamos hoy día los seres humanos; el vertiginoso crecimiento de las tecnologías de la telecomunicación han permitido una evolución asombrosa  al punto, que nos podemos comunicar a través de dispositivos electrónicos, si se quiere en cualquier parte del plantea y hasta fuera de él, pero lo mas sorprendente es la forma en como se logra esa comunicación que a los ojos de una persona normal pasa desapercibida.

Hace algunos años las grandes masas se comunicaban y aun lo siguen haciendo de una manera "eficiente", a través de las líneas telefónicas sean inalámbricas o no; "eficiente" por que la comunicación es efectiva, en este sistema si algún usuario desea comunicarse con otro, al establecer comunicación ocuparía el espectro de frecuencia en ese instante y ningún otro usuario podrá comunicarse sino hasta que el primero corte la comunicación ya establecida. Un sistema de comunicación con esas características se hace ineficiente. El sistema de comunicación Troncalizado permite que los usuarios compartan todos los canales disponibles (frecuencias), evitando que dependan de un canal determinado y no puedan transmitir su mensaje si este se encuentra ocupado. Por las razones expuestas, el sistema de comunicación troncalizado se perfila como una excelente opción a la hora de elegir un buen sistema de comunicación, pues se adopta prácticamente a cualquier necesidad que tengan los usuarios. En general son muchas las aplicaciones de los sistemas troncalizados en la actualidad pues permiten manejar grandes volúmenes de usuarios y un mejor aprovechamiento del espectro radioeléctrico. La presente investigación es el resultado de un esfuerzo en conjunto de quienes trabajaron por la consecución de llenar los mínimos requisitos para defender el tema asignado y estudiado.

Bibliografía

Sistemas De Comunicación Electrónica

Autor:

Editorial: Prentice Hall

Notas Del Trabajo De Grado

"Optimización del sistema troncalizado de microondas Barinas – Apure, perteneciente a petróleos de Venezuela sociedad anónima  (PDVSA-SUR) a través de estudios en el campo y análisis basado en computador"