Introducción a la Radiocomunicación y Sistemas de Televisión

Radiocomunicación: Envío y recepción de información entre dos o más puntos utilizando ondas radioeléctricas.

Sistemas de Televisión

• Terrestre: Utiliza elementos sobre la superficie de la Tierra (red de emisores y repetidores) que requieren visión directa.
• Satélite: La recepción final de la señal se realiza desde un satélite.

Estándares de Televisión y Radio Analógica

• PAL (Phase Alternating Line): Televisión analógica utilizada en Europa. Características: 8 MHz por canal, relación de aspecto 4:3, 625 líneas.
• SECAM (Séquentiel Couleur à Mémoire): Utilizado en Francia, la URSS y algunos países africanos.
• NTSC (National Television System Committee): Estándar americano, 525 líneas.

Sistemas de Radio Analógica

• AM (Amplitud Modulada) u Onda Media: Gran alcance, pero baja calidad de sonido. Sigue la curvatura de la Tierra.
• FM (Frecuencia Modulada): Se transmite en VHF. Mayor calidad de sonido (estéreo), menor alcance. Requiere aparatos complejos.

Inconvenientes de los Sistemas Analógicos

• Número reducido de programas: No se podían reutilizar frecuencias de repetidores cercanos.
• Mal uso del ancho de banda: Cada programa ocupa 8 MHz.
• Servicios limitados: Solo teletexto.
• Problemas de calidad: Ruido y doble imagen.

Televisión Digital Terrestre (TDT) y Radio Digital

La TDT permite la transmisión de más programas (típicamente 4 canales por frecuencia), ofrece sonido multicanal y una mejor calidad de imagen.

Estándares de TDT

• DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial): Estándar utilizado en Europa, Australia y parte de África.
  • Modulación: COFDM.
  • Compresión: MPEG-2.
  • Ancho de banda: 8 MHz por canal.
  • Desventaja: Problemas con el ruido impulsivo.
• ATSC (Advanced Television Systems Committee): Estándar de Norteamérica.
  • Ancho de banda: 6 MHz.
  • Capacidad: 6 programas.
  • Sonido: 5.1.
• ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting – Terrestrial): Estándar de Japón y América del Sur.
  • Ancho de banda: 6 MHz.
  • Ventaja: Mayor protección contra el ruido impulsivo.

Radio Digital

Utiliza la banda VHF, ofreciendo mayor cobertura y la posibilidad de usar una frecuencia única con antenas omnidireccionales.

Estaciones de Radiodifusión y Sistemas Satelitales

Características de las Estaciones de Radiodifusión

• Potencia: Varía significativamente:
  • AM: Pocos kW.
  • FM: Cientos de vatios (W).
  • TDT: 5-20 W.
• Antenas: Principalmente Yagi o de panel.

Satélites Artificiales de Comunicación

Dispositivo situado en el espacio para ser empleado como repetidor. Sus características incluyen bajo consumo de energía, tamaño y peso reducidos, y una vida útil determinada.

Tipos de Órbita Satelital

• Órbita Baja (LEO): Menos de 5000 km. Proporciona cobertura de telefonía. Gira más rápido que la Tierra.
• Órbita Media (MEO): Entre 10 000 km y 21 000 km. Gira más rápido que la Tierra (ejemplo: sistema GPS).
• Órbita Geoestacionaria (GEO): Conocida como el Cinturón de Clarke (36 000 km). Su velocidad es igual a la de la Tierra, lo que permite su uso en sistemas de radio y TV fijos.
• Órbita Alta (HEO): Tarda más que la Tierra en completar su órbita. Actualmente en investigación.

Modulaciones Empleadas en Televisión por Satélite

• DVB-S: Modulación QPSK (desplazamiento de fase de 4 símbolos de 2 bits). Utiliza codificación Reed-Salomon y Viterbi.
• DVB-S2: Mejora del estándar DVB-S, ofreciendo una menor tasa de error y mayor velocidad.

Clasificación de Sistemas de Comunicación

• Sistemas Fijos: El emisor está fijo. Son más fiables y requieren menos mantenimiento, pero tienen un bajo nivel de flexibilidad. Ejemplos: repetidores terrestres, estaciones satelitales, centrales de telefonía, radio y TV.
• Unidades Móviles: Se desplazan y se comunican generalmente mediante satélites.
• Sistemas Transportables: Se encuentran integrados en vehículos que poseen radioenlaces. Se utilizan en situaciones de gran afluencia de gente o para restablecer la conexión rápidamente.

Sistemas de Telefonía Móvil Celular

Se dividen en dos tipos principales:

• Telefonía Móvil Celular (Pública): Permite la comunicación entre cualquier usuario del sistema mediante un número de teléfono (ejemplos: sistemas GSM, TACS).
• Telefonía Móvil Privada: Orientada a grupos específicos (ejemplos: sistemas TETRA, PMR, PAMR).

Evolución Histórica de la Telefonía Móvil

1. 1G (Primera Generación):
   • Aparece en 1980.
   • Estándares: NMT 450 y 900 (Ericsson), TACS (utilizado en España).
   • Características: Mayor alcance, sistema completamente analógico y no encriptado.
2. 2G (GSM y DCS):
   • Utiliza las bandas 935 MHz, 960 MHz y GSM-1800.
3. 2.5G (Transmisión de Datos sobre GSM):
   • Nace el sistema GPRS, que incorpora servicios como SMS y WAP.
   • Posteriormente, aparece EDGE, que ofrece una mayor velocidad de transmisión.
4. 3G (Tercera Generación):
   • Utiliza el estándar IMT-2000.
   • Velocidad: Aumenta por encima de 5 Mb/s.
   • Servicios: Conexión a internet, videollamadas, descarga de música y juegos.
5. 3.5G (HSDPA/HSUPA):
   • HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) es más rápido.
   • Se considera 3.75G por ser una evolución de HSUPA.
   • HSPA alcanza hasta 14 Mb/s de bajada.
6. 4G (Long Term Evolution – LTE):
   • Ofrece hasta 300 Mb/s de bajada.
   • Las llamadas viajan como paquetes de datos (VoIP).
   • Arquitectura más sencilla.
   • Mejora la señal en dispositivos en movimiento.

Arquitectura de Redes Móviles y Componentes de Identificación

Componentes de la Arquitectura de Red

• Estación Base (BTS): Formada por componentes que dan servicio a los usuarios de su celda.
• Controlador de Estación Base (BSC): Asigna las frecuencias y parámetros de una o varias estaciones base.
• Central de Conmutación Móvil (MSC): Establece, mantiene y finaliza la comunicación.
• Registro de Ubicación Base (HLR): Almacena la información de cada servicio dado al usuario.
• Registro de Ubicación de Visitante (VLR): Permite el roaming entre países.

Módulos de Identificación del Terminal

• Módulo de Identificación del Suscriptor (SIM): Tarjeta que contiene los datos necesarios para reconocer al usuario y almacena datos como contactos.
• Identidad Internacional del Suscriptor Móvil (IMSI): Ubicada en la SIM, permite la identificación internacional del usuario.
• IMEI (International Mobile Equipment Identity): Código de 15 cifras que sirve como «DNI» para cada teléfono, permitiendo conocer la ubicación del terminal.

Sistemas Trunking y Radio Móvil Privada (PMR/PAMR)

Sistema Trunking

Orientado a grupos de usuarios para aplicaciones privadas. Antes de cada llamada, se utiliza un código que identifica el terminal. Si el código no corresponde, el terminal puede utilizarse como repetidor.

Características:

• Permiten comunicación punto-multipunto (Push to Talk).
• Utilizan bandas VHF y UHF.

Tipos de Sistemas de Radio Privada

• PMR (Private Mobile Radio): Grupo cerrado de usuarios. La estación base se sitúa en un lugar elevado. Es gratuito (solo requiere gasto de mantenimiento). Utiliza modulación FM.
• PAMR (Public Access Mobile Radio): Depende de un operador móvil para su uso.
• TETRA (Terrestrial Trunked Radio): Sistema bidireccional destinado a cuerpos y fuerzas de seguridad pública y privada, así como a servicios de emergencias.
  • Modulación: DQPSK.
  • Ventajas: Comunicación punto-punto, punto-multipunto y multi-multi. Mayor alcance, infraestructura separada, transportable, resistencia a perturbaciones y capacidad de usar terminales como repetidores.

Identificación y Seguridad en Redes Inalámbricas

Identificación de Terminales en Red

• Dirección MAC (Media Access Control): Identificador de 48 bits, también conocido como dirección física.
• SSID (Service Set Identifier): Identificador de 32 caracteres que se incluye en cada paquete. Tipos:
  • ESSID: Nombre de la red.
  • BSSID: Identificador del punto de acceso.

Seguridad en Redes WLAN

• WEP (Wired Equivalent Privacy): Cifrado para redes WLAN (64 o 128 bits). Es desencriptable mediante software.
• WPA (Wi-Fi Protected Access): Introduce la variación dinámica de las claves, mejorando la seguridad respecto a WEP.
• WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2): Lanzado en 2004. Tipos de autenticación: clave precompartida (PSK) y clave 802.1x (Enterprise).
• Filtrado MAC: Se comprueba la dirección MAC del dispositivo para permitir el acceso. Tipos: lista blanca (solo permitidos) y lista negra (solo denegados).

Conceptos Fundamentales de Radioenlaces

Los radioenlaces transmiten información por el aire. Sus ventajas incluyen la velocidad y la rápida instalación, mientras que sus desventajas son la necesidad de visión directa y las limitaciones de ancho de banda.

• Vano: Distancia entre los dos extremos del radioenlace.
• Radiocanal: Conjunto de frecuencias utilizadas en el radioenlace.
• Repetidor:
  • Pasivo: Cambia la dirección de la señal.
  • Activo: Demodula la señal, la amplifica y la retransmite.
• Frecuencias de Diseño: Generalmente entre 1.5 GHz y 55 GHz (siendo más comunes las frecuencias por encima de 10 GHz).
• Radioenlace Analógico: Utiliza modulación FM o PM.
• Radioenlace Digital: Utiliza modulaciones QPSK y QAM.
• Capacidad de Enlace: Cantidad de información que puede transmitir el sistema.
• Elementos de Reserva: Circuito preparado para ser utilizado en caso de fallo del principal.
• Despejamiento: Debe ser mayor al 60% del radio de la primera zona de Fresnel para asegurar la calidad de la transmisión.