T19 Definitivo

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Sistemas de comunicación.

Son todas las formas y modos de transmisión, emisión o recepción de signos, señales, escritos, imágenes o información de cualquier naturaleza por hilo, radioelectricidad, medios ópticos o sistemas electromagnéticos, por ejemplo:

Telefono

Telefax

Teléfono celular

Telefonía satelital

Buscapersonas

Radiocomunicaciones: sistema de comunicación de dos vías de información sonora y de impulsos eléctricos mediante la utilización de ondas electromagnéticas.

Para hacer un buen uso de los sistemas de radiocomunicación debemos de conocer los siguientes conceptos:

Emisor: Elemento que inicia la comunicación y que dispone del mensaje original.

Mensaje: Conjunto de datos, motivado de la comunicación.

Lenguaje: Sistema de señales conocido por el emisor y el receptor.

Transmisor: Sistema encargado de convertir la información (mensaje en forma de onda acústica) en señal de naturaleza eléctrica, procesarla, modularla y emitirla (radiarla en el caso de las radiocomunicaciones) por medio del canal.

Canal: Medio por el que que se propaga la señal y por tanto, transcurre la comunicación. En el caso de las radiocomunicaciones el medio es el espacio libre.

Perturbaciones: Procesos que perjudican la propagación de la señal entre el emisor y el receptor. Son de tres tipos:

Ruido: Señales eléctricas aleatorias e impredecibles producidas por procesos naturales bien internos o bien externos al sistema. Cuando dichas señales se superponen a las señales que contienen la información, el mensaje puede resultar alterado. El filtrado reduce el ruido, pero existe una parte que no puede ser eliminada.

Distorsión: Perturbación en la forma de onda de la señal producida por una respuesta imperfecta del sistema sobre la señal deseada. A diferencia del ruido y la interferencia, desaparece en ausencia de la señal. Si se trata distorsión lineal es corregible mediante ecualizadores.

Interferencia: Contaminación de la señal deseada pos señales externas generadas por el hombre, otros transmisores, líneas de tensión, maquinaria, circuitos eléctricos. Suele introducirse por las antenas receptoras, que perciben más de lo esperado. Su impacto se minimiza mediante el uso de filtros apropiados.

Receptor: Elemento simétrico al transmisor. Se encarga de recibir la señal (onda electromagnética), convertida en señal eléctrica, demodularla, amplificada y convertirla en onda acústica de presión (voz).

Ondas electromagnéticas

Una onda es la propagación de una perturbación. Está puede ser mecánica o electromagnética y a su propagación le asignaremos cierta velocidad.

La longitud de onda se representa con la letra griega (λ) lambda. Es la distancia en línea recta entre dos puntos consecutivos de una onda, que se encuentran en el mismo estado de vibración.

La frecuencia, representada con la letra (f), se denomina así al número de ciclos o longitudes de onda que pasan por un punto en un segundo. Su unidad de medida es el Hertzio.

El período es el tiempo (T) que tarda la onda en recorrer un ciclo, es decir, en volver a la posición inicial, por ejemplo de una cresta a la cresta siguiente.

La amplitud (A) es la máxima distancia que alcanza un punto al paso de las ondas, respecto a su posición de equilibrio.

La velocidad de propagación de la onda (v). Dado que velocidad es espacio dividido el tiempo en que se recorrió dicho espacio, en nuestro caso podemos expresarlo como Longitud de onda/ periodo, y como la inversa del período (1/T) es la frecuencia, entonces tenemos que: v=λ X f.

La frecuencia y la longitud de onda son inversamente proporcionales. Cuanto mayor es la longitud de onda, menor es la frecuencia y viceversa. Las ondas electromagnéticas que se propagan en el vacío, es decir, que no requieren medio que se perturbe para propagarse, lo hacen con la misma velocidad que la luz.

Tipos

Según la dirección en que se produce la perturbación y la dirección de propagación, se habla de ondas transversales y de ondas longitudinales. Las ondas electromagnéticas son siempre de tipo transversal.

Se denomina espectro electromagnético al conjunto de todas las radiaciones de distinta frecuencia en que pueden descomponerse la radiación electromagnética.

Todas las ondas electromagnéticas tienen la misma naturaleza.

Las ondas se extienden desde aproximadamente 1Hz. a 10 elevado a 24 Hz.

El grupo de ondas hertzianas, o también llamadas ondas de radio (objeto de nuestro interés por su utilidad en la comunicación), transcurre desde la frecuencia de 3 KHz. a 3000 GHz.

Las ondas de radio emitidas desde la tierra se propagan por la atmósfera. Al ser esta un medio no homogéneo, aparecen los llamado fenómenos de refracción, reflexión y difracción.

Refracción: Fenómeno consistente en el cambio de dirección que experimentan las ondas al atravesar capas con distintas propiedades. Ej: Lápiz en vaso. En las ondas de radio, este fenómeno es importante en la ionosfera, donde se producen una serie continua de refracciones que permiten a las ondas de radio viajar de un punto del planeta a otro.

Reflexión: Es el cambio que experimenta la onda al chocar contra un objeto que no puede atravesar. La ley de reflexión asegura que el ángulo de incidencia y el de reflexión es el mismo.

Difracción: Es la propiedad mediante la cual la onda ''rodea'' los obstáculos o se propaga a través de una pequeña abertura. Aquellas frecuencias de similar comportamiento se agrupan en lo que denominan bandas. La división de bandas, así como su frecuencia, la podemos ver en el siguiente cuadro.

DISTRIBUCIÓN CONVENCIONAL DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO

Terrestres:

VLF, frecuencias muy bajas, 100.000 m a 10.000 m de longitud de onda, 3 KHz a 30 KHz de gama de frecuencia, enlaces de radio a gran distancia.

LF, frecuencias bajas, 10.000 m a 1.000 m de longitud de onda, 30 KHz a 300 KHz de gama de frecuencia, enlaces de radio a gran distancia, ayuda a la navegación aérea y marítima.

MF, frecuencias medias, 1.000 m a 100 m de longitud de onda, 300 KHz a 3 MHz de gama de frecuencia, radiodifusión.

Ionosféricas:

HF, frecuencias altas, 100 m a 10 m de longitud de onda, 3 MHz a 30 MHz de gama de frecuencia, comunicaciones de todo tipo a media y gran distancia, radiosifusión.

Troposféricas:

VHF, frecuencias muy altas, 10 m a 1 m de longitud de onda, 30 MHz a 300 MHz de gama de frecuencia, T.V. radio FM, protección civil y servicios de bomberos provinciales.

UHF, frecuencias ultra altas, 1 m a 10 cm de longitud de onda, 300 MHz a 3 GHz de gama de frecuencia, radio, radar, ayuda a la navegación aérea, TV, bomberos locales y policía local.

SHF, frecuencias superaltas, 10 cm a 1 cm de longitud de onda, 3 GHz a 30 GHz de gama de frecuencia, radar, enlaces de radio, TV satélite.

EHF, frecuencias extra-altas, 1 cm a 1 mm de longitud de onda, 30 GHz a 300 GHz de gama de frecuencia, comunicaciones entre satélites militares.

KiloHertz KHz 1000Hz

MegaHertz MHz 1000KHz

GigaHertz GHz 1000 MHz

Al emitirse estas por medio de una antena, nos pueden aparecer dos tipos de ondas: las directas o terrestres y las ondas espaciales. Las primeras van paralelas y a baja altura y las segundas se lanzan a la atmósfera y se dividen según la capa en la que actúan.

A nosotros nos interesan los grupos UHF y VHF que son los grupo mas utilizados en radiocomunicaciones de bomberos.

Estaciones Radiotransmisoras

Para establecer una comunciación por medio de ondas hertzianas, hay que realizar una serie de pasos que podemos dividir en:

Con nuestra voz emitimos ondas sonoras que se transforman (modulación) en ondas electromagnéticas por medio de un emisor.

Estas ondas son radiadas al espacio con ayuda de la antena del emisor.

Las ondas se captan y se decodifica la información (demodulación) que contienen, transformándose de nuevo en ondas sonoras audibles en el receptor.

Partes de una estación radiotransmisora:

Emisor o transmisor: Encargado de transformar las corrientes eléctricas del micrófono (señal de baja frecuencia), en corrientes eléctricas de alta frecuencia (señal de alta frecuencia o radiofrecuencia). Consta de:

Micrófono: el cual transforma vibraciones acústicas (sonido) en corriente eléctrica.

Modulador: Modula los impulsos eléctricos e introducirlos en la onda portadora. Suelen colocarse antes y después amplificadores.

Oscilador: Produce las ondas portadoras de muy alta frecuencia, denominadas radiofrecuencia, seleccionadas por el selector de frecuencias.

Antena transmisora o emisora: Transforma las corrientes de radiofrecuencia ya generadas en el transmisor, en ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio a la velocidad de la luz

Antena receptora: Encargada de captar y transformar las ondas electromagnéticas que se propagan en el espacio, en corrientes de radiofrecuencia, para que posteriormente entren en el receptor.

Las principales características de una antena son;

Ganancia de una antena: Indica la capacidad de emisión de una antena. Si comparamos la potencia emitida en la dirección preferente con la potencia emitida en todas direcciones, se obtiene el valor de la ganancia en una antena. Si emite igual en todas direcciones, se denomina antena isotrópica.

Longitud de antena: Las dimensiones de la antena dependen de la longitud de onda (frecuencia) de la señal a emitir o recibir.

Ancho de banda de la antena: Es el rango de frecuencias en las que la antena opera de forma satisfactoria. Cada señal transmitida ocupa un margen de frecuencias. Es lo que se denomina el ancho de banda de dicha señal, que comprende desde la frecuencia más baja hasta la más alta de este rango.

Eficiencia de una antena: Relación entre potencia emitida por la antena y la potencia captada por la antena receptora. Es un factor indicativo de las pérdidas que se producen en el proceso de transmisión.

Receptor: Transforma corrientes de radiofrecuencia en corrientes eléctricas de baja frecuencia, es decir, recoger las ondas electromagnéticas, amplificarlas, demodularlas y convertirlas en señal sonora. Sus partes principales son:

Amplificador: Amplifica las señales captadas, mediante el selector solo captaremos la frecuencia deseada.

Demodulador o detector: Transforma la onda electromagnética en impulsos eléctricos, separando la onda sonora de la portadora.

Altavoz: Transforma las corrientes eléctricas de baja frecuencia en ondas sonoras.

Repetidores: Elemento que permite la conexión de dos tramos de red, regenerando la señal, para alcanzar distancias mayores, permite amplificar la señal, cambiar de frecuencia, etc. De esta forma se puede extender (teóricamente) la longitud de la red hasta el infinito. A grandes rasgos, reciben las señales, las amplifican y las vuelven a enviar. Los elementos principales de un repetidor son:

Transmisor

Antena emisora

Antena receptora

Receptor

Ademas también dispone de un Duplexor, este permite realizar ambas funciones a la vez, conecta rl transmisor y el receptor a una misma antena. Esta compuesto por dos filtros, transmisión y recepción, además dispondrá de suministro eléctrico de emergencia para asegurar las comunicaciones.

Modulación

Para transmitir información mediante ondas es necesario utilizar dos señales combinadas: la onda moduladora y la portadora.

La onda moduladora es una señal de frecuencia baja cuyas variaciones contienen la información que se desea transmitir.

La onda portadora es una señal de frecuencias más alta que actúa como ''soporte'' en la transmisión.

Para transmitir la información se combina la onda portadora con la onda moduladora, este proceso recibe el nombre de modulación.

A través del proceso de modulación se modifica la onda portadora en función de las variaciones de la señal moduladora. El conjunto de ambas señales combinadas constituye una onda modulada. La modulación, según la característica que se modifica, puede ser: en amplitud y en frecuencia.

La modulación la podemos efectuar de dos maneras:

Modulando la amplitud de la onda portadora (AM): La frecuencia sigue siendo la misma, pero variamos la amplitud en función de la fuerza o intensidad de la señal del mensaje. Las señales de radio tendrán gran alcance, pero con muchas interferencias.

Modulando la frecuencia de la onda portadora (FM): Modificar la frecuencia de la onda portadora manteniendo la amplitud, si la señal del mensaje es muy fuerte varía más la frecuencia que si es débil. Es el más utilizado en VHF.

Sistemas analógicos y digitales

Los sitemas digitales tienen la ventaje de que, juntamente con las señales de voz transmitidas en digital, es posible añadir datos (imágenes, vídeo, acceso a datos, aplicaciones, etc) puesto que su naturaleza también es digital. Los digitales son inmunes al ruido no como los analógicos. Las analógicas se pueden amplificar y ecualizar, pero no regenerar, en cambio las digitales si se pueden regenerar tras pasar por un circuito decisor que detecte si cada valor corresponde a un uno o un cero, puede volver a ser creada nuevamente eliminando la distorsión introducida.

Aparatos transmisores receptores

Los elementos utilizados en los servicios para las comunicaciones a distancia básicamente son de tres tipos:

Emisoras fijas: Situadas en parques y centrales de comunicación, se alimentan de la red eléctrica, disponen de suministro de emergencia. Conectados a megafonía, su antena estará en el tejado.

Emisoras móviles: Instaladas en los vehículos, funcionan alimentadas por la corriente de la batería, se pueden conectar a la megafonía del vehículo. La antena ira sobre el vehículo, altavoz y micro separados. El alcance depende de multitud de parámetros como:

Potencia de los dos equipos

Sensibilidad de los equipos

Antenas usadas

Orografía del terreno

Tipo de red utilizada

Fenómenos atmosféricos

Emisoras portátiles: Denominadas walkie-talkies, tienen una potencia radiada muy reducida, aunque tienen autonomía de movimiento. Funcionan con batería, aunque también pueden hacerlo a pilas, llevan la antena incorporada en el propio aparato.

Los elementos comunes en los tres tipos de emisoras son:

Micrófono: Recoge la voz del interlocutor y la transforma en señal eléctrica.

P.T.T: Botón que hay que apretar para iniciar la comunicación.

Altavoz: Convierte la señal eléctrica que llega al receptor en ondas sonoras audibles

Interruptor: on/off: Es el elemento que pone en marcha el equipo, puede estar integrado en el mando de volumen o ser un elemento aparte.

Mando de volumen: Ajusta el nivel de sonido del altavoz, no afecta a la emisión.

En el uso de equipos fijos hay que tomar ciertas precauciones tanto para la propia seguridad como para el correcto funcionamiento y conservación:

No se deben tocar las antenas mientras están transmitiendo, ya que pueden producir quemaduras.

La corriente continua de los equipos no presenta consecuencias graves, pero si la de fuentes de alimentación y otros circuitos.

Nunca transmitir sin antena conectada, se produciría una avería grave.

Importancia de la polaridad al conectar equipos.

Cargar los equipos, cuando estén totalmente descargados.

Antes de transmitir con un equipo, asegurarse que el canal esta libre.

Modos de transmisión

Solo emplean un conjunto de frecuencias autorizadas por la Dirección General de Comunicaciones. Denominaremos Rx a la frecuencia del canal de recepción y Tx a la del canal de transmisión. Destacaremos 3 tipos de transmisión de un canal:

Simpléx: unidireccional (Ej: el busca)

Semidúplex: unidireccional alterno (Ej: walkie-talkie)

Dúplex: bidireccioanl (Ej: teléfono)

Método Símplex:

Una estación siempre actúa como fuente y la otra siempre como colector. Permite la transmisión de la información en un único sentido. También se conoce como canal directo. Cubren zonas muy concretas, permite las comunicaciones en dicha zona sin interferir otras zonas de trabajo contiguas y todos los equipos pueden comunicarse entre sí siempre que estén en la zona de cobertura. La zona de cobertura será su mayor limitación. Un ejemplo serían los radio-taxis.

Método Semidúplex (half dúplex):

Los repetidores cuando reciben la señal de radio procedente de un elemento, la reciben en una frecuencia, la que emite dicha radio. Pero cuando la ''repiten'' lo hacen en otra frecuencia distinta, a este modo de trabajo se le denomina semidúplex.

Una estación A en un momento actúa como fuente y otra estación B actúa como colector y en el momento siguiente, la estación B actuará como fuente y la A como colector. Permite la comunicación en ambas direcciones, aunque en momentos diferentes. Gracias a los subtonos, varias personas ajenas pueden usar la misma frecuencia sin estorbarse unos a otros.

Método Dúplex (full dúplex)

En el que dos estaciones A y B actúan como fuente y colector, transmitiendo y recibiendo información simultáneamente. Permite la transmisión en ambas direcciones y de forma simultánea, con dos frecuencias distintas. A veces la variación de unos simples metros en nuestra situación puede ser la diferencia entre la posibilidad de tener cobertura o estar incomunicados. Un ejemplo sería una conversación telefónica.

Sistemas de Radiocomunicaciones Móviles

La estructura de una red de este tipo es sencilla, pues sólo dispone de una estación fija, dónde se realiza todo el proceso de gestión de llamadas realizadas por los terminales móviles que están conectados a ella. Existen dos tipos de redes según el servicio que prestan:

Red de frecuencia fija. Permite la comunicación en cualquier situación, seleccionando el canal en el momento de establecer la comunicación y, en caso de que no exista ninguno libre, el sistema retiene la llamada hasta que encuentre alguno. Es utilizado en servicios públicos de seguridad y emergencia, donde cada uno tiene asignado una determinada banda de frecuencia.

Red troncal o compartida (TRUNKING): Esta es el tipo de red utilizada en bomberos. Son redes en las que los canales son compartidos por todos los usuarios de la red, realizándose una asignación dinámica de los mismos, siendo el sistema el que se encarga de la gestión de las llamadas, estableciendo una lista de espera con llamadas pendientes, ordenadas según criterios de prioridad establecidos de antemano. Las redes trunking aprovechan las frecuencias al máximo agrupándolas para un conjunto determinado de equipos. En los sistemas troncales el usuario no elige la frecuencia, es dinámica y automática. Una característica que añade valor a las redes trunking es la privacidad, mientras que en la red PMR cualquiera que esté en nuestra frecuencia puede escuchar la conversación, en las redes troncales es imposible. Hay tres formas de asignar canales en las redes trunking:

Por transmisión, en la que el canal se asigna cada vez que se oprime el PTT, con el riesgo de que no haya canales disponibles.

Por mensaje es en la que el canal es permanente para toda al conversación.

Mixta, en la que se calcula un tiempo para el uso de la frecuencia.

Los beneficios de las redes trunking son los siguientes:

Mejor calidad de comunicación

Mejor aprovechamiento del espectro de radio

Asignación dinámica de los canales comunes

Encriptación integral de la información de un extremo a otro

Cada grupo de usuarios es una red virtual independiente

Acceso a base de datos desde los terminales móviles

El estándar TETRA marca a pauta para el protocolo de señalización de las redes troncales digitales, así como su interoperabilidad con otras redes. Es el sistema de radio digital aprobado por el European Telecommunications Standards Institute (ETSI), entidad normalizadora europea en materia de comunicaciones. Se trata de un sistema digital y completamente abierto.

Lenguaje radiofónico

Las condiciones en las cuales se percibe una señal de radio no son siempre ideales, perdiéndose a veces palabras o resultando de difícil comprensión. Para ello se invento un código fonético internacional, el código ICAO, para deletrear palabras y números en ciertas situaciones.

Dicho código es:

A. ALFA

B. BRAVO

C. CHARLlE

D DELTA

E ECHO

F. FOXTROT

G. GOLF

H HOTEL

I. INDIA

J. JULlET

K. KILO

L. LIMA

M MIKE

N. NOVEMBER

O OSCAR

P. PAPA

Q. QUEBEC

R. ROMEO

S. SIERRA

T TANGO

U. UNIFORM

V. VICTOR

W. WHISKEY

X. X-RAY

Y. YANKEE

Z ZULU

Para los números emplearemos los siguientes:

O. NEGATIVO

1. PRIMERO

2. SEGUNDO

3. TERCERO

4. CUARTO

5. QUINTO

6. SEXTO

7. SEPTIMO

8. OCTAVO

9. NOVENO