Buch lesen: "Caracterización de los elementos y equipos básicos de instalaciones de telecomunicación en edificios. ELES0208"

Capítulo 1

Tipos de instalaciones de telecomunicaciones

1. Introducción

Existen una serie de instalaciones, que son las que se irán desarrollando a lo largo de todo este manual, que son denominadas instalaciones singulares, debido a que no es frecuente su implementación en viviendas domésticas habituales, sino que están destinadas a dar soporte técnico de algún tipo, principalmente en edificios.

En este primer capítulo, se abordará el estudio inicial de cada uno de estos tipos de instalaciones, a un nivel muy introductorio para que después a lo largo de los sucesivos capítulos, se vaya estudiando cada tipo de instalación singular existente.

Por tanto, el capítulo comenzará introduciendo las instalaciones destinadas a captar y distribuir señales de radio y televisión. Posteriormente, se hará hincapié en las instalaciones de telefonía y redes de ordenadores. También se hará un recorrido por las instalaciones de distribución de señales de telecomunicaciones por cable en general, que tan demandas están hoy día en los edificios y que, como se verá, se deben acoger a una normativa especial.

Siguiendo con la introducción a todos los tipos de instalaciones singulares, no podría faltar el estudio de las instalaciones de megafonía y sonorización de locales, así como el famoso vídeoportero, tan común y necesario en todas las comunidades de vecinos, que corresponde a la instalaciones dedicadas a los sistemas de portería electrónica, vídeoportería y control de accesos.

2. Instalaciones de captación y distribución de señales de radiodifusión sonora y televisión

Las instalaciones de captación y distribución de señales de radiodifusión sonora y televisión son las encargadas de captar las señales de televisión y radio provenientes de las emisoras correspondientes y distribuirlas por todo el edificio para que todos los vecinos disfruten de los citados servicios.

Hasta hace relativamente poco tiempo, lo habitual era que cada inquilino de una vivienda dispusiera de un único televisor o receptor de radio y con una simple antena para cada equipo se disfrutaba de estos servicios. Pero, hoy día, todo ha cambiado. Hoy se necesitan televisores en el salón, la cocina, los dormitorios, etc., por lo que será necesario hacer instalaciones colectivas y no disponer de una antena para cada dispositivo, ya que además de caro, sería algo engorroso y poco estético.

Las instalaciones colectivas, por tanto, constarán de un sistema de captación (antena) común y de una distribución de forma específica (cableado), para que la señal de radio y televisión llegue a todas las dependencias de la vivienda.

Si el principal avance para que las instalaciones necesitaran de una captación común de señales de radio y televisión fue provocado por la fuerte demanda de puntos de televisión en las viviendas, otro empujón más a la necesidad de realizar captaciones y distribuciones comunes ha sido el auge de las nuevas tecnologías y el paso de la antigua televisión analógica a la digital, comúnmente conocida como TDT.

Para entender estos sistemas, además de otros básicos, en materia de instalaciones de televisión y radio, se van a introducir una serie de conceptos básicos, así como consideraciones importantes, en los sucesivos subepígrafes.

Actividades

1. Compruebe cuántas instalaciones singulares hay en el edificio donde se esté.

2. Reflexione sobre cómo las señales de radio y televisión pueden llegar a los hogares.

2.1. Conceptos básicos de comunicaciones

Se van a exponer ahora una serie de conceptos básicos no solo utilizados en el área de radio y televisión, sino que servirán para comprender todas las comunicaciones a distancia o telecomunicaciones (radio, televisión, internet, megafonía, teléfono, etc.).

Lo primero que se debe saber es que, en todo proceso de comunicación a distancia, la información viaja por el aire en forma de ondas. En realidad, el modelo de propagación comprende un profundo estudio eléctrico y magnético que queda fuera del estudio de este manual, pero lo que sí debería quedar claro es el resultado final de ese estudio.

Este consistirá en comprender que, desde donde se genere la información a transmitir (emisora de radio o televisión), existen unas antenas que lanzan a la atmósfera unos impulsos electromagnéticos que se propagan por el aire en forma de ondas. En el destino (antenas receptoras de radio y televisión), esas ondas son interpretadas por las correspondientes antenas y transformadas en señales capaces de ser reproducidas en televisores y radios.

Nótese, por tanto, que existen antenas emisoras de ondas y antenas receptoras de ondas.

Para comprender cómo viajan por el aire esos impulsos electromagnéticos, se recurre a un modelo matemático mediante el que se puede representar el viaje realizado por esas ondas, a través de una gráfica que muestra la potencia que ha ido teniendo la onda a lo largo de dicho viaje y el tiempo que ha durado.

Para comprender mejor todo este proceso, se estudiarán a continuación una serie de conceptos relacionados con este modelo de representación.

Frecuencia

La frecuencia es el número de repeticiones que tiene una onda en cada segundo. Se representa mediante la letra F. Es la frecuencia con la que se repiten los mismos valores en una onda. Como se observa en la figura anterior, la forma de la onda se va repitiendo y todas las repeticiones que se den en un segundo (marcado en el eje de tiempos X) será la frecuencia de esa onda. A esas repeticiones, también se les puede denominar ciclos, por tanto, sería lo mismo hablar de ciclos por segundos o, traducidos al Sistema Internacional de Unidades, hercios (Hz). Como unidades que son, se pueden encontrar magnitudes de kilo, mega, giga, etc., es decir, 1 kHz = 1.000 Hz, y así sucesivamente.

Ejemplo

Las distintas figuras representan ejemplos de ondas a distintas frecuencias.

Onda 1: sus ciclos duran 0,01 s. Es decir, se repite cada 0,01 s. Por tanto, con una sencilla regla de 3, se sabrá que, si en 0,01 s se repite una vez, en 1 s se repetirá 100 veces. De esta forma, se dice que tendrá una frecuencia de 100 ciclos/s o, lo que es lo mismo, 100 Hz.

Onda 2: en este caso, en 0,01 s hay 2 repeticiones, es decir, la onda se repite más frecuentemente. Concretamente, cada 0,005 s. Por tanto, en 1 s habrá 200 repeticiones o, lo que es lo mismo, 200 Hz.

Periodo

Es la duración o el tiempo (en segundos) que tarda cada ciclo de una onda en repetirse. Es decir, el tiempo que transcurre de una repetición a otra, lo que en la figura se ha representado como la duración de un ciclo de la onda. Matemáticamente, coincide con la inversa de la frecuencia y se mide en segundos. Su representación es mediante la letra T. Así:

Ejemplo

Estudiando la gráfica del ejemplo anterior:

1 Onda 1: sus ciclos se repiten cada 0,01 s, por tanto, su periodo será: T = 0,01 s.

2 Onda 2: en cada 0,01 s hay 2 ciclos, por tanto, su periodo será de: T = 0,005 s.

Amplitud

La amplitud es el valor de potencia de la onda, aunque también puede expresar tensión o decibelios, que se estudiarán más adelante. Se mide según el valor que alcance la onda en la escala del eje Y.

En definitiva, si los conceptos anteriores reflejaban condiciones de tiempos y repeticiones, este concepto representa la magnitud física con la que la señal es recibida. Es el valor de la señal. Si representa potencia, se mide en vatios (W).

Recuerde

La frecuencia se puede medir en repeticiones por segundo, ciclos por segundo o, como normalmente se encontrará en todos los libros, en Hz (hercios).

El periodo se mide en segundos y coincide con la inversa de la frecuencia.

La amplitud se mide normalmente en vatios (potencia), aunque también en voltios (tensión) o decibelios (medidas relativas).

Aplicación práctica

Imagine que su empresa adquiere un nuevo equipamiento de telecomunicaciones y, en las hojas de características, le informan que las señales que dicho equipamiento es capaz de manejar tienen la siguiente forma:

Su encargado le pide que le informe sobre el periodo con el que el nuevo equipamiento es capaz de trabajar. ¿Cómo la calcularía?

SOLUCIÓN

Ya se sabe que el periodo es el tiempo que tarda cada ciclo de onda en repetirse, pero, lejos de estar contando los segundos que hay entre crestas de señal, tarea que pudiera resultar muy engorrosa, sobre todo con altas frecuencias, se podría aplicar la conocida relación: T = 1/F. Por tanto, usted le podría informar a su encargado de que:

1 La onda 3: T = 1/F = 1/440 = 0,0022 s = 2,2 ms.

2 La onda 4: T = 1/F = 1/880 = 0,0011 s = 1,1 ms.

Actividades

3. De los conceptos estudiados, ¿cuáles se basan en el eje X y cuáles en el Y?

4. Reflexione sobre cómo el doble de repeticiones de una onda corresponde con el doble de frecuencia.

5. Busque información acerca del proceso inverso que sufren periodo y frecuencia.

2.2. Transmisión de señales

Particularmente para radio y televisión, las ondas se generan en emisoras, que no son más que centros en donde existen generadores de ondas de un determinado tipo, que son capaces de transportar las señales de televisión y radio por el aire. Por tanto, cuando se generan ondas en estos centros, tanto los equipos transmisores como las antenas transmisoras someten a las señales a una serie de procesos para adaptarlas al servicio que vayan a propagar (radio o televisión) y al medio por donde viajarán, que normalmente será por la atmósfera.

Cuando se habla de generar ondas de un determinado tipo, se refiere a acondicionarlas a unos valores de frecuencia, periodo, amplitud, etc., apropiados, para que puedan propagar el servicio para el que han sido creadas. Este epígrafe está centrado en radio y televisión, pero cualquier sistema de telecomunicaciones se basa en los mismos fundamentos: generadores de ondas que generan señales con unas determinadas características (amplitud, frecuencia, periodo, etc.), que son capaces de propagar un determinado servicio (televisión, internet, megafonía, etc.), que otros dispositivos (receptores) son capaces de captar y reproducir.

Las telecomunicaciones se basan en unos equipos que generan señales en forma de ondas, para que otros dispositivos las reciban y procesen.

2.3. La señal analógica y la señal digital

Como ya se ha adelantado, además de por necesidad, otro de los motivos del auge de las instalaciones singulares en edificios ha sido el paso de la era analógica a la era digital, lo que comúnmente se conoce en el campo de radio y televisión como el paso a la TDT.

Esta evolución no solo ha afectado al sector televisivo, sino que todas las nuevas tecnologías y las telecomunicaciones en general han dado el salto a las comunicaciones digitales.

Por tanto, las emisoras (en el caso de radio o televisión) o los equipos transmisores de telecomunicaciones al aire en general, se tendrán que proveer del equipamiento necesario para acondicionar dichas señales y que puedan ser enviadas en formato analógico o digital.

Comunicaciones analógicas

Las comunicaciones analógicas fueron las primeras que se implantaron. Su modelo matemático es sencillo y muy similar al estudiado sobre la propagación de señales por la atmósfera.

Los dispositivos que generan comunicaciones analógicas lo hacen inyectando impulsos eléctricos a los cables que tienen conectados, para que, posteriormente, una antena los radie por el aire en forma de ondas tal y como las estudiadas.

Para la creación de estos tipos de señales, se necesita poco equipamiento.

Ejemplo

Ejemplos claros de estos tipos de comunicaciones se tienen en el teléfono fijo convencional, la televisión analógica, la radio (recibida por los transistores de radio o antenas de TV, no por la TDT, que es digital), los faxes, los datáfonos, etc.

Las señales que genera el correspondiente transmisor o generador de ondas no experimentan grandes cambios antes de ser radiadas al exterior, al contrario que ocurrirá con las señales digitales, como se verá a continuación.

Centrando el estudio en radio y televisión, se destacarán las señales analógicas de ambos servicios.

Señales analógicas de radio

Su modo de propagación es el aire y, en concreto, saltando a través de los repetidores o incluso desde las emisoras hasta las antenas de los aparatos de radio. De una forma u otra es una propagación terrestre, es decir, la señal siempre viaja a través de elementos situados en la superficie terrestre (ya se estudiará que existe un método vía satélite).

Serían las conocidas AM y FM:

1 AM: corresponde a la abreviatura de Amplitud Modulada, es decir, las distintas emisoras lanzan señales al aire, diferenciándose unas de otras en la amplitud de la señal. De ahí la posibilidad de que existan distintas emisoras, con distintos programas de radio, cada uno con unas señales con distinta amplitud.

2 FM: corresponde a Frecuencia Modulada. En este caso, lo que varía de unas señales a otras es la frecuencia. Cada emisora de radio lanza al exterior sus señales a una frecuencia distinta, para que, en los receptores de radio, se pueda sintonizar la deseada. Corresponden concretamente al rango de frecuencias de 87 a 108 MHz.

Actividades

6. Busque información sobre los distintos tipos de comunicaciones analógicas que se pueden encontrar en la vida cotidiana.

7. Observe cómo una radio FM dispone de una escala de frecuencias 87-108 MHz, que corresponderían a todos los tipos de señales que ese dispositivo sería capaz de recibir y reproducir.

Señales analógicas de televisión

Las señales analógicas de televisión también se propagan a través de elementos situados sobre la superficie terrestre (repetidores de televisión, antenas terrestres, etc.). En la fase de recepción, las antenas destinadas a captar señales de televisión serán distintas a las de radio, ya que son señales con diferentes propiedades.

Igual que las emisoras de radio tienen que adaptar sus señales para ser propagadas por el aire y que se puedan reproducir en los transistores de radio de los hogares, en la televisión ocurre lo mismo. Las emisoras de televisión lanzan al exterior señales adecuadas para que se puedan radiar por la atmósfera y se puedan reproducir en los televisores, en base a dos formatos:

1 NTSC: es el sistema usado principalmente en EE.UU. y sus señales son creadas en las emisoras para reproducciones en la televisión de hasta 29,9 fotogramas por segundo.

2 PAL: este es el modelo usado en Europa y sus señales pueden originar emisiones de hasta 25 fotogramas por segundo.

La calidad de las emisiones televisivas, además de los fotogramas por segundo (a mayor número de fotogramas por segundo, las imágenes son más reales), se miden por las líneas de televisión o LTV. Es decir, una televisión analógica, será más nítida, cuanto más líneas de televisión contenga.

Comunicaciones digitales

Las comunicaciones digitales han sido la revolución que ha provocado el auge y el crecimiento de las nuevas tecnologías en la mayoría de los sectores profesionales.

No dejan de ser señales propagadas por algún medio, con unos orígenes similares a los estudiados, pero incluyen la novedad de que los impulsos eléctricos que representan las ondas estudiadas se convierten a ceros y unos, siendo estos la cantidad mínima de información que se transmite a los dispositivos que hablan en digital.

Es decir, a las ondas que normalmente generaban los dispositivos transmisores se les dará una vuelta de tuerca más y se codificarán en ceros y unos. Así, una gráfica que represente una señal con su amplitud, su fase, su periodo, etc., tendrá su correspondiente gráfica equivalente de ceros y unos.

Definición

Codificación digital

Se entiende por codificación al proceso de conversión de un sistema de datos de origen a otro sistema de datos de destino. En el caso de las señales estudiadas, con la codificación digital se estará traduciendo una señal analógica con su fase y amplitud definidas a su equivalente en formato de ceros y unos.

Para convertir una señal analógica en digital, se establece un criterio, es decir, una regla que defina como va a ir produciéndose la conversión de analógico a digital.

Ejemplo

En este caso en concreto, se ha considerado que, mientras que la onda permanezca con valores de amplitud positivos, su traducción a digital será 1, y, en los negativos, será 0.

Cada sistema necesitará de unos criterios y las conversiones se realizarán según las necesidades.

Por tanto, hoy día, las máquinas, los dispositivos, los aparatos electrónicos, etc., son elementos que hablan y se entienden entre ellos a través del lenguaje de ceros y unos.

Ejemplo

Para enviar un mensaje por el móvil, por ejemplo, los caracteres son traducidos a impulsos eléctricos y estos impulsos, a su vez, codificados a ceros y unos, por lo que la letra A podría equivaler a la secuencia 0001, la letra B al 0002 y así sucesivamente.

Cada sistema tiene su forma de codificación a ceros y unos, pero lo que sí es común para todos es una serie de conceptos que convendría tener muy claros, como son los que se describen a continuación.

Bit

Es la unidad mínima de información que pueden intercambiar dos equipos electrónicos. Toda la información que sea capaz de procesar un dispositivo digital (un documento, un correo electrónico, una fotografía, un vídeo, etc.) y desee transmitirla hacia otro equipo receptor, hacia internet, etc., viajará por el medio correspondiente (cableado o no) en forma de ondas codificadas en ceros y unos a una determinada velocidad. Cada cero o uno, se dice que es un bit de información. Existirán, por tanto, unos equipos, que se estudiarán más adelante, encargados de traducir la información real que se desee transmitir a otro dispositivo, a un código de ceros y unos, denominado código binario (por ejemplo la emisora que desea enviar un programa televisivo en formato digital para que la reciban otras personas en sus hogares). Igualmente, deben existir unos equipos que realicen la operación contraria, es decir, que conviertan los ceros y unos recibidos a información real: vídeos, imágenes, audios, etc., entendibles por el ser humano.

Definición

Código binario

Lenguaje compuesto únicamente por dos elementos, ceros y unos. La numeración natural sería un código decimal, ya que la componen 10 elementos, del 0 al 9.

Unidades de medida de la velocidad

Toda esa información codificada en ceros y unos viajará a unas determinadas velocidades, dando así origen a las unidades Kbps, Mbps, Gbps, etc. Estas son unidades de medida de velocidad de información para comunicaciones digitales. Significan kilo bits por segundo, mega bits por segundo y giga bits por segundo, respectivamente. El bit, como unidad que es, tiene sus respectivas escalas de mil, millón, etc., por tanto, 1 Kb estará haciendo referencia a 1.000 bits, 1 Mb a un millón de bits y 1 Gb a mil millones de bits. Por tanto, hablar de 1 Kbps estará indicando una comunicación en la que los datos transmitidos lo hacen a una velocidad de 1.000 bits cada segundo. Igualmente, con 1 Mbps, se estaría hablando de velocidades de transmisión de 1 millón de bits cada segundo, y así sucesivamente con toda la escala.

Son ceros y unos la información que intercambian los equipos digitales.

Sabía que...

En muchas ocasiones, la velocidad de envío de información se puede usar para medir otro parámetro, como es la cantidad de información que se puede enviar a la red. Este parámetro es denominado ancho de banda.

Televisión y radio digital

La comunicación digital ha sido la última revolución experimentada en estos servicios. Hasta ahora, las comunicaciones de radio y televisión eran analógicas, pero los últimos avances experimentados han provocado la emisión de señales en formato digital, con el aumento de calidad y definición que ello conlleva.

Al hablar de digital, no se puede hacer en base a líneas de televisión (LTV) como en las comunicaciones analógicas. En este caso, se hablará de los famosos píxeles y, cuantos más tenga un televisor, una pantalla de ordenador, una cámara, etc., las imágenes serán más nítidas, tendrán mejor resolución. Un píxel, al fin y al cabo, no es más que millones de ceros y unos, que, traducidos a información entendible, forman pequeños cuadraditos de imágenes.