La Ingeniería de Telecomunicaciones es una disciplina de ingeniería centrada en la ingeniería eléctrica e informática que busca apoyar y mejorar los sistemas de telecomunicaciones . [1] [2] El trabajo abarca desde el diseño de circuitos básicos hasta desarrollos masivos estratégicos. Un ingeniero de telecomunicaciones es responsable de diseñar y supervisar la instalación de equipos e instalaciones de telecomunicaciones, como sistemas de conmutación electrónicos complejos y otras instalaciones de servicios telefónicos antiguos , cableado de fibra óptica , redes IP y transmisión de microondas.sistemas. La ingeniería de telecomunicaciones también se superpone con la ingeniería de radiodifusión .
Las telecomunicaciones son un campo diverso de la ingeniería relacionado con la ingeniería electrónica , civil y de sistemas . Ayudan a encontrar el costo del dinero para diferentes tipos de computadoras y objetos tecnológicos. En última instancia, los ingenieros de telecomunicaciones son responsables de proporcionar servicios de transmisión de datos de alta velocidad . Utilizan una variedad de equipos y medios de transporte para diseñar la infraestructura de la red de telecomunicaciones; Los medios más comunes utilizados por las telecomunicaciones por cable en la actualidad son el par trenzado , los cables coaxiales y las fibras ópticas . Los ingenieros de telecomunicaciones también brindan soluciones que giran en torno a modos inalámbricos de comunicación y transferencia de información, como servicios de telefonía inalámbrica, comunicaciones por radio y satélite , e Internet y tecnologías de banda ancha .
Historia
Los sistemas de telecomunicaciones generalmente están diseñados por ingenieros de telecomunicaciones que surgieron de las mejoras tecnológicas en la industria del telégrafo a fines del siglo XIX y las industrias de la radio y la telefonía a principios del siglo XX. Hoy en día, las telecomunicaciones están muy extendidas y los dispositivos que ayudan al proceso, como la televisión, la radio y el teléfono, son comunes en muchas partes del mundo. También hay muchas redes que conectan estos dispositivos, incluidas las redes de computadoras, la red telefónica pública conmutada (PSTN), las redes de radio [ cita requerida ] y las redes de televisión. La comunicación informática a través de Internet es uno de los muchos ejemplos de telecomunicaciones. [ cita requerida ] Las telecomunicaciones desempeñan un papel vital en la economía mundial, y los ingresos de la industria de las telecomunicaciones se han colocado en poco menos del 3% del producto mundial bruto. [ cita requerida ]
Telegrafo y telefono
Samuel Morse desarrolló de forma independiente una versión del telégrafo eléctrico que demostró sin éxito el 2 de septiembre de 1837. Poco después se le unió Alfred Vail, quien desarrolló el registro, un terminal de telégrafo que integraba un dispositivo de registro para grabar mensajes en cinta de papel. Esto se demostró con éxito en tres millas (cinco kilómetros) el 6 de enero de 1838 y, finalmente, en más de cuarenta millas (sesenta y cuatro kilómetros) entre Washington, DC y Baltimore el 24 de mayo de 1844. La invención patentada resultó lucrativa y en 1851 líneas telegráficas en los Estados Unidos. Los estados abarcaban más de 20.000 millas (32.000 kilómetros). [3]
El primer cable telegráfico transatlántico exitoso se completó el 27 de julio de 1866, permitiendo las telecomunicaciones transatlánticas por primera vez. Los cables transatlánticos anteriores instalados en 1857 y 1858 solo funcionaron durante unos días o semanas antes de fallar. [4] El uso internacional del telégrafo a veces se ha denominado " Internet victoriana ". [5]
Los primeros servicios telefónicos comerciales se establecieron en 1878 y 1879 a ambos lados del Atlántico en las ciudades de New Haven y Londres . Alexander Graham Bell poseía la patente maestra del teléfono que se necesitaba para tales servicios en ambos países. La tecnología creció rápidamente desde este punto, con la construcción de líneas interurbanas y centrales telefónicas en todas las ciudades importantes de los Estados Unidos a mediados de la década de 1880. [6] [7] [8] A pesar de esto, la comunicación de voz transatlántica siguió siendo imposible para los clientes hasta el 7 de enero de 1927 cuando se estableció una conexión por radio. Sin embargo, no existía ninguna conexión por cable hasta que se inauguró TAT-1 el 25 de septiembre de 1956 proporcionando 36 circuitos telefónicos. [9]
En 1880, Bell y el co-inventor Charles Sumner Tainter realizaron la primera llamada telefónica inalámbrica del mundo a través de rayos de luz modulados proyectados por fotófonos . Los principios científicos de su invención no se utilizarían durante varias décadas, cuando se implementaron por primera vez en comunicaciones militares y de fibra óptica .
Radio y television
Durante varios años, a partir de 1894, el inventor italiano Guglielmo Marconi construyó el primer sistema completo de telegrafía inalámbrica comercialmente exitoso basado en ondas electromagnéticas aerotransportadas ( transmisión de radio ). [10] En diciembre de 1901, estableció comunicación inalámbrica entre Gran Bretaña y Terranova, lo que le valió el Premio Nobel de Física en 1909 (que compartió con Karl Braun ). [11] En 1900, Reginald Fessenden pudo transmitir de forma inalámbrica una voz humana. El 25 de marzo de 1925, el inventor escocés John Logie Baird demostró públicamente la transmisión de imágenes de siluetas en movimiento en los grandes almacenes Selfridges de Londres . En octubre de 1925, Baird logró obtener imágenes en movimiento con tonos de medios tonos, que según la mayoría de las personas fueron las primeras imágenes de televisión reales. [12] Esto llevó a una demostración pública del dispositivo mejorado el 26 de enero de 1926 nuevamente en Selfridges . Los primeros dispositivos de Baird se basaron en el disco de Nipkow y, por lo tanto, se conocieron como la televisión mecánica . Formó la base de las transmisiones semi-experimentales realizadas por la British Broadcasting Corporation a partir del 30 de septiembre de 1929.
Satélite
El primer satélite estadounidense en retransmitir comunicaciones fue el Proyecto SCORE en 1958, que utilizaba una grabadora para almacenar y reenviar mensajes de voz. Se utilizó para enviar un saludo navideño al mundo del presidente de los Estados Unidos, Dwight D. Eisenhower . En 1960, la NASA lanzó un satélite Echo ; el globo de película de PET aluminizado de 100 pies (30 m) sirvió como reflector pasivo para las comunicaciones por radio. El Courier 1B , construido por Philco , también lanzado en 1960, fue el primer satélite repetidor activo del mundo. Los satélites en estos días se utilizan para muchas aplicaciones, como usos en GPS, televisión, Internet y teléfonos.
Telstar fue el primer satélite de comunicaciones comerciales de retransmisión directa activo . Perteneciente a AT&T como parte de un acuerdo multinacional entre AT&T, Bell Telephone Laboratories , NASA, la Oficina General de Correos Británica y la Oficina Nacional de Correos de Francia para desarrollar comunicaciones por satélite, fue lanzado por la NASA desde Cabo Cañaveral en julio. 10 de 1962, el primer lanzamiento espacial patrocinado de forma privada. El relé 1 se lanzó el 13 de diciembre de 1962 y se convirtió en el primer satélite en transmitir a través del Pacífico el 22 de noviembre de 1963. [13]
La primera e históricamente más importante aplicación para los satélites de comunicaciones fue la telefonía intercontinental de larga distancia . La Red Telefónica Pública Conmutada fija transmite las llamadas telefónicas desde teléfonos terrestres a una estación terrena , donde luego se transmiten a una antena parabólica receptora a través de un satélite geoestacionario en órbita terrestre. Las mejoras en los cables de comunicaciones submarinos , mediante el uso de fibra óptica , provocaron cierta disminución en el uso de satélites para telefonía fija a fines del siglo XX, pero aún prestan servicios exclusivamente a islas remotas como la Isla Ascensión , Santa Elena , Diego García y Isla de Pascua , donde no hay cables submarinos en servicio. También hay algunos continentes y algunas regiones de países donde las telecomunicaciones fijas son raras o inexistentes, por ejemplo , la Antártida , además de grandes regiones de Australia , América del Sur , África , Norte de Canadá , China , Rusia y Groenlandia .
Después de servicio telefónico comercial de larga distancia se establece a través de los satélites de comunicación, una serie de otras telecomunicaciones comerciales también fueron adaptados a los satélites similares a partir de 1979, incluyendo los teléfonos móviles por satélite , radio por satélite , televisión por satélite y conexión a Internet vía satélite . La primera adaptación de la mayoría de estos servicios se produjo en la década de 1990, cuando el precio de los canales comerciales de transpondedor por satélite siguió cayendo significativamente.
Redes informáticas e Internet
El 11 de septiembre de 1940, George Stibitz pudo transmitir problemas usando la teleimpresora a su Calculadora de números complejos en Nueva York y recibir los resultados calculados en Dartmouth College en New Hampshire . [14] Esta configuración de una computadora centralizada o mainframe con "terminales tontos" remotos siguió siendo popular durante la década de 1950 y hasta la de 1960. Sin embargo, no fue hasta la década de 1960 que los investigadores comenzaron a investigar la conmutación de paquetes , una tecnología que permite enviar fragmentos de datos entre diferentes computadoras sin pasar primero por un mainframe centralizado. Una red de cuatro nodos surgió el 5 de diciembre de 1969. Esta red pronto se convirtió en ARPANET , que en 1981 constaría de 213 nodos. [15]
El desarrollo de ARPANET se centró en el proceso de Solicitud de comentarios y el 7 de abril de 1969 se publicó el RFC 1. Este proceso es importante porque ARPANET eventualmente se fusionaría con otras redes para formar Internet, y muchos de los protocolos de comunicación en los que Internet se basa hoy en día se especificaron a través del proceso de Solicitud de comentarios. En septiembre de 1981, RFC 791 introdujo el Protocolo de Internet versión 4 (IPv4) y RFC 793 introdujo el Protocolo de control de transmisión (TCP), creando así el protocolo TCP / IP del que depende gran parte de Internet en la actualidad.
Fibra óptica
La fibra óptica se puede utilizar como medio para las telecomunicaciones y las redes informáticas porque es flexible y se puede agrupar en cables. Es especialmente ventajoso para las comunicaciones de larga distancia, porque la luz se propaga a través de la fibra con poca atenuación en comparación con los cables eléctricos. Esto permite abarcar largas distancias con pocos repetidores .
En 1966, Charles K. Kao y George Hockham propusieron fibras ópticas en STC Laboratories (STL) en Harlow , Inglaterra, cuando demostraron que las pérdidas de 1000 dB / km en el vidrio existente (en comparación con 5-10 dB / km en el cable coaxial) se debió a contaminantes, que potencialmente podrían eliminarse.
La fibra óptica fue desarrollada con éxito en 1970 por Corning Glass Works , con una atenuación lo suficientemente baja para fines de comunicación (aproximadamente 20 dB / km), y al mismo tiempo se desarrollaron láseres semiconductores de GaAs (arseniuro de galio) que eran compactos y, por lo tanto, adecuados para transmitir luz. a través de cables de fibra óptica para largas distancias.
Después de un período de investigación a partir de 1975, se desarrolló el primer sistema comercial de comunicaciones de fibra óptica, que operaba a una longitud de onda de aproximadamente 0,8 µm y utilizaba láseres semiconductores de GaAs. Este sistema de primera generación operó a una tasa de bits de 45 Mbps con un espaciado de repetidor de hasta 10 km. Pronto, el 22 de abril de 1977, General Telephone and Electronics envió el primer tráfico telefónico en vivo a través de fibra óptica a un rendimiento de 6 Mbit / s en Long Beach, California.
El primer sistema de cable de fibra óptica de red de área amplia del mundo parece haber sido instalado por Rediffusion en Hastings, East Sussex, Reino Unido en 1978. Los cables se colocaron en conductos por toda la ciudad y tenían más de 1000 suscriptores. Fueron utilizados en ese momento para la transmisión de canales de televisión, no disponibles por problemas de recepción local.
El primer cable telefónico transatlántico que utilizó fibra óptica fue el TAT-8 , basado en la tecnología de amplificación láser optimizada de Desurvire. Entró en funcionamiento en 1988.
Desde finales de la década de 1990 hasta el 2000, los promotores de la industria y las empresas de investigación como KMI y RHK predijeron aumentos masivos en la demanda de ancho de banda de comunicaciones debido al mayor uso de Internet y la comercialización de varios servicios de consumo intensivos en ancho de banda, como el video a pedido. . El tráfico de datos del protocolo de Internet estaba aumentando exponencialmente, a un ritmo más rápido de lo que la complejidad de los circuitos integrados había aumentado según la Ley de Moore . [dieciséis]
Conceptos
Elementos básicos de un sistema de telecomunicaciones
Transmisor
Transmisor (fuente de información) que toma información y la convierte en una señal para su transmisión. En electrónica y telecomunicaciones, un transmisor o transmisor de radio es un dispositivo electrónico que, con la ayuda de una antena , produce ondas de radio . Además de su uso en la radiodifusión , los transmisores son componentes necesarios de muchos dispositivos electrónicos que se comunican por radio , como teléfonos celulares ,
Medio de transmision
Medio de transmisión por el que se transmite la señal. Por ejemplo, el medio de transmisión de los sonidos suele ser el aire, pero los sólidos y los líquidos también pueden actuar como medios de transmisión del sonido. Muchos medios de transmisión se utilizan como canal de comunicación . Uno de los medios físicos más comunes utilizados en redes es el cable de cobre . El alambre de cobre se utiliza para transportar señales a largas distancias utilizando cantidades relativamente bajas de energía. Otro ejemplo de medio físico es la fibra óptica , que se ha convertido en el medio de transmisión más utilizado para las comunicaciones de larga distancia. La fibra óptica es una fina hebra de vidrio que guía la luz a lo largo de su longitud.
La ausencia de un medio material en el vacío también puede constituir un medio de transmisión de ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio .
Receptor
Receptor ( receptor de información ) que recibe y convierte la señal nuevamente en la información requerida. En las comunicaciones por radio , un receptor de radio es un dispositivo electrónico que recibe ondas de radio y convierte la información que llevan en una forma utilizable. Se utiliza con antena . La información producida por el receptor puede estar en forma de sonido (una señal de audio ), imágenes (una señal de video ) o datos digitales . [17]
Comunicación por cable
Las comunicaciones por cable utilizan cables de comunicaciones subterráneos (con menos frecuencia, líneas aéreas), amplificadores de señal electrónica (repetidores) insertados en cables de conexión en puntos específicos y aparatos terminales de varios tipos, según el tipo de comunicaciones por cable utilizadas. [18]
Comunicación inalámbrica
La comunicación inalámbrica implica la transmisión de información a distancia sin la ayuda de alambres, cables o cualquier otra forma de conductores eléctricos. [19] Las operaciones inalámbricas permiten servicios, como las comunicaciones de largo alcance, que son imposibles o poco prácticos de implementar con el uso de cables. El término se usa comúnmente en la industria de las telecomunicaciones para referirse a sistemas de telecomunicaciones (por ejemplo, transmisores y receptores de radio, controles remotos, etc.) que usan alguna forma de energía (por ejemplo , ondas de radio , energía acústica, etc.) para transferir información sin el uso de alambres. [20] La información se transfiere de esta manera a distancias cortas y largas. [ cita requerida ]
Roles
Ingeniero de equipos de telecomunicaciones
Un ingeniero de equipos de telecomunicaciones es un ingeniero electrónico que diseña equipos como enrutadores, conmutadores, multiplexores y otros equipos informáticos / electrónicos especializados diseñados para utilizarse en la infraestructura de la red de telecomunicaciones.
Ingeniero de redes
Un ingeniero de redes es un ingeniero informático que se encarga de diseñar, implementar y mantener redes informáticas. Además, supervisan las operaciones de red desde un centro de operaciones de red , diseñan la infraestructura de la red troncal o supervisan las interconexiones en un centro de datos .
Ingeniero de oficina central
Un ingeniero de oficina central es responsable de diseñar y supervisar la implementación de equipos de telecomunicaciones en una oficina central (CO para abreviar), también conocida como centro de cableado o central telefónica [21] Un ingeniero de CO es responsable de integrar nueva tecnología en el red existente, asignando la ubicación del equipo en el centro de cableado y proporcionando energía, reloj (para equipos digitales) e instalaciones de monitoreo de alarmas para el nuevo equipo. El ingeniero de CO también es responsable de proporcionar más instalaciones de monitoreo de alarmas, reloj y energía si actualmente no hay suficientes disponibles para soportar el nuevo equipo que se está instalando. Finalmente, el ingeniero de CO es responsable de diseñar cómo se distribuirán las cantidades masivas de cable a varios equipos y marcos de cableado en todo el centro de cableado y de supervisar la instalación y puesta en marcha de todos los equipos nuevos.
Sub-roles
Como ingenieros estructurales , los ingenieros de CO son responsables del diseño estructural y la colocación de estanterías y bahías para el equipo que se instalará y la planta en la que se colocará.
Como ingenieros eléctricos , los ingenieros de CO son responsables del diseño de resistencia , capacitancia e inductancia (RCL) de todas las plantas nuevas para garantizar que el servicio telefónico sea claro y nítido y que el servicio de datos sea limpio y confiable. Se requieren atenuación o pérdida gradual de intensidad [ cita requerida ] y cálculos de pérdida de bucle para determinar la longitud y el tamaño del cable necesarios para proporcionar el servicio solicitado. Además, los requisitos de energía deben calcularse y proporcionarse para alimentar cualquier equipo electrónico que se coloque en el centro de cables.
En general, los ingenieros de CO han visto surgir nuevos desafíos en el entorno del CO. Con la llegada de los centros de datos, las instalaciones de protocolo de Internet (IP), los sitios de radio celular y otros entornos de equipos de tecnología emergente dentro de las redes de telecomunicaciones, es importante que se implemente un conjunto coherente de prácticas o requisitos establecidos.
Se espera que los proveedores de instalación o sus subcontratistas proporcionen requisitos con sus productos, características o servicios. Estos servicios pueden estar asociados con la instalación de equipos nuevos o ampliados, así como con la eliminación de equipos existentes. [22] [23]
Se deben considerar varios otros factores, tales como:
- Normativa y seguridad en la instalación
- Eliminación de material peligroso
- Herramientas de uso común para realizar la instalación y extracción de equipos.
Ingeniero de planta externa
Los ingenieros de plantas externas (OSP) también se denominan a menudo ingenieros de campo porque con frecuencia pasan mucho tiempo en el campo tomando notas sobre el entorno civil, aéreo, aéreo y subterráneo. [ cita requerida ] Los ingenieros de OSP son responsables de llevar la planta (cobre, fibra, etc.) desde un centro de cableado a un punto de distribución o punto de destino directamente. Si se utiliza un diseño de punto de distribución, entonces se coloca una caja de conexión cruzada en una ubicación estratégica para alimentar un área de distribución determinada.
La caja de conexión cruzada , también conocida como interfaz de área de servicio , se instala luego para permitir que las conexiones se realicen más fácilmente desde el centro de cableado al punto de destino y ata menos instalaciones al no tener instalaciones de dedicación desde el centro de cableado a cada destino. punto. Luego, la planta se lleva directamente a su punto de destino oa otro pequeño cierre llamado terminal, donde también se puede acceder a la planta si es necesario. Se prefieren estos puntos de acceso, ya que permiten tiempos de reparación más rápidos para los clientes y ahorran a las empresas de telefonía una gran cantidad de dinero.
Las instalaciones de la planta se pueden entregar a través de instalaciones subterráneas, ya sea directamente enterradas o por conducto o en algunos casos colocadas bajo el agua, a través de instalaciones aéreas como teléfonos o postes de energía, o mediante señales de radio de microondas para largas distancias donde cualquiera de los otros dos métodos es demasiado caro.
Sub-roles
Como ingenieros estructurales , los ingenieros de OSP son responsables del diseño estructural y la colocación de torres celulares y postes telefónicos, así como de calcular las capacidades de los postes telefónicos o eléctricos existentes en los que se está agregando una nueva planta. Se requieren cálculos estructurales cuando se perfora en áreas de mucho tráfico, como carreteras, o cuando se conectan a otras estructuras, como puentes. El apuntalamiento también debe tenerse en cuenta para zanjas o fosos más grandes. Las estructuras de conductos a menudo incluyen revestimientos de lechada que deben diseñarse para soportar la estructura y resistir el entorno que la rodea (tipo de suelo, áreas de alto tráfico, etc.).
Como ingenieros eléctricos , los ingenieros de OSP son responsables del diseño de resistencia, capacitancia e inductancia (RCL) de todas las plantas nuevas para garantizar que el servicio telefónico sea claro y nítido y que el servicio de datos sea limpio y confiable. Se requieren atenuación o pérdida gradual de intensidad [ cita requerida ] y cálculos de pérdida de bucle para determinar la longitud y el tamaño del cable necesarios para proporcionar el servicio solicitado. Además, los requisitos de energía deben calcularse y proporcionarse para alimentar cualquier equipo electrónico que se coloque en el campo. El potencial de tierra debe tenerse en cuenta al colocar equipos, instalaciones y plantas en el campo para tener en cuenta los rayos, la interceptación de alto voltaje de las instalaciones de la compañía de energía averiadas o mal conectadas a tierra y de diversas fuentes de interferencia electromagnética.
Como ingenieros civiles , los ingenieros de OSP son responsables de redactar los planos, ya sea a mano o utilizando software de diseño asistido por computadora (CAD), sobre cómo se ubicarán las instalaciones de la planta de telecomunicaciones. A menudo, cuando se trabaja con municipios, se requieren permisos de excavación o perforación y se deben hacer dibujos para estos. A menudo, estos dibujos incluyen aproximadamente el 70% de la información detallada requerida para pavimentar una carretera o agregar un carril de giro a una calle existente. Se requieren cálculos estructurales cuando se perfora en áreas de mucho tráfico, como carreteras, o cuando se conectan a otras estructuras, como puentes. Como ingenieros civiles, los ingenieros de telecomunicaciones proporcionan la columna vertebral de las comunicaciones modernas para todas las comunicaciones tecnológicas distribuidas en las civilizaciones de hoy.
Único en la ingeniería de telecomunicaciones es el uso de cable con núcleo de aire que requiere una extensa red de equipos de manejo de aire, como compresores, colectores, reguladores y cientos de millas de tubería de aire por sistema que se conecta a cajas de empalmes presurizadas, todas diseñadas para presurizar esta forma especial. de cable de cobre para mantener la humedad fuera y proporcionar una señal limpia al cliente.
Como embajador político y social , el ingeniero OSP es el rostro y la voz de una empresa de telefonía ante las autoridades locales y otras empresas de servicios públicos. Los ingenieros de OSP a menudo se reúnen con los municipios, las empresas de construcción y otras empresas de servicios públicos para abordar sus inquietudes y educarlos sobre cómo funciona y opera la compañía telefónica. [ cita requerida ] Además, el ingeniero de OSP tiene que asegurar los bienes raíces en los que colocar las instalaciones externas, como una servidumbre para colocar una caja de conexión cruzada.
Ver también
- Ingeniería Informática
- Redes de computadoras
- Automatización de diseño electrónico
- Ingeniería Electrónica
- Medios electrónicos
- Comunicación por fibra óptica
- Historia de las telecomunicaciones
- Teoría de la información
- Lista de temas de ingeniería eléctrica (alfabético)
- Lista de temas de ingeniería eléctrica (temáticos)
- Ingeniero profesional
- Radio
- Receptor (radio)
- Telecomunicación
- Teléfono
- Televisión
- Medio de transmision
- Transmisor
- Radio bidireccional
- Comunicación por cable
- Inalámbrica
Referencias
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Otras lecturas
- Dahlman, Erik; Parkvall, Stefan; Beming, Per; Bovik, Alan C .; Fette, Bruce A .; Jack, Keith; Skold, Johan; Dowla, Farid; Chou, Philip A .; DeCusatis, Casimer (2009). Referencia del escritorio de ingeniería de comunicaciones . Prensa académica. pag. 544. ISBN 978-0-12-374648-1.
enlaces externos
- Medios relacionados con la ingeniería de la comunicación en Wikimedia Commons