La ingeniería de telecomunicaciones es un subcampo de la ingeniería electrónica que busca diseñar e idear sistemas de comunicación a distancia. [1] [2] El trabajo abarca desde el diseño básico de circuitos hasta desarrollos masivos estratégicos. Un ingeniero de telecomunicaciones es responsable de diseñar y supervisar la instalación de equipos e instalaciones de telecomunicaciones, como sistemas complejos de conmutación electrónica y otras instalaciones de servicios telefónicos antiguos , cableado de fibra óptica , redes IP y sistemas de transmisión de microondas . La ingeniería de telecomunicaciones también se superpone con la ingeniería de radiodifusión .
Las telecomunicaciones son un campo diverso de la ingeniería conectado con la ingeniería electrónica , civil y de sistemas . [1] 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 hoy en día en las telecomunicaciones por cable son el par trenzado , los cables coaxiales y las fibras ópticas . Los ingenieros de telecomunicaciones también brindan soluciones relacionadas con modos inalámbricos de comunicación y transferencia de información, como servicios de telefonía inalámbrica, comunicaciones por radio y satélite , Internet , Wi-Fi y tecnologías de banda ancha .
Los sistemas de telecomunicaciones generalmente son diseñados por ingenieros de telecomunicaciones que surgieron de las mejoras tecnológicas en la industria del telégrafo a finales del siglo XIX y en 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 en el 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 redes de computadoras, redes telefónicas públicas conmutadas (PSTN), [ cita necesaria ] redes de radio y redes de televisión. La comunicación informática a través de Internet es uno de los muchos ejemplos de telecomunicaciones. [ cita necesaria ] Las telecomunicaciones desempeñan un papel vital en la economía mundial, y los ingresos de la industria de las telecomunicaciones se han situado en poco menos del 3% del producto mundial bruto. [ cita necesaria ]
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 a lo largo de cinco kilómetros (tres millas) el 6 de enero de 1838 y, finalmente, a lo largo de sesenta y cuatro kilómetros (40 millas) entre Washington, DC y Baltimore el 24 de mayo de 1844. La invención patentada resultó lucrativa y en 1851 las 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 por primera vez las telecomunicaciones transatlánticas. Los cables transatlánticos anteriores instalados en 1857 y 1858 sólo funcionaron durante unos días o semanas antes de fallar. [4] El uso internacional del telégrafo ha sido a veces denominado " Internet victoriano ". [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 necesario para dichos servicios en ambos países. La tecnología creció rápidamente a partir de ese momento, y a mediados de la década de 1880 se construyeron líneas interurbanas y centrales telefónicas en todas las ciudades importantes de los Estados Unidos. [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 mediante radio. Sin embargo, no existió 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 mediante haces 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 .
A lo largo de varios años, a partir de 1894, el inventor italiano Guglielmo Marconi construyó el primer sistema completo de telegrafía inalámbrica de éxito comercial basado en ondas electromagnéticas aéreas ( transmisión de radio ). [10] En diciembre de 1901, establecería una 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 sombras de medios tonos , que fueron, según la mayoría de las personas, las primeras imágenes reales para televisión. [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 eso se conoció como televisión mecánica . Formó la base de las transmisiones semiexperimentales realizadas por la British Broadcasting Corporation a partir del 30 de septiembre de 1929.
El primer satélite estadounidense que retransmitió 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 estadounidense Dwight D. Eisenhower . En 1960 la NASA lanzó un satélite Echo ; El globo de película de PET aluminizado de 30 m (100 pies) sirvió como reflector pasivo para comunicaciones por radio. Courier 1B , construido por Philco , lanzado también en 1960, fue el primer satélite repetidor activo del mundo. Hoy en día, los satélites se utilizan para muchas aplicaciones, como GPS, televisión, Internet y telefonía.
Telstar fue el primer satélite de comunicaciones comerciales activo y de retransmisión directa . 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 PTT (Correos) Nacional francesa para desarrollar comunicaciones por satélite, fue lanzada por la NASA desde Cabo Cañaveral en julio. El 10 de diciembre de 1962 se realizó el primer lanzamiento espacial con patrocinio privado. 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 aplicación, e históricamente más importante, de los satélites de comunicación fue la telefonía intercontinental de larga distancia . La Red Telefónica Pública Conmutada fija retransmite llamadas telefónicas desde teléfonos fijos a una estación terrestre , donde luego son transmitidas 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 finales del siglo XX, pero todavía prestan servicio 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, el norte de Canadá, China, Rusia y Groenlandia .
Después de que se estableció el servicio telefónico comercial de larga distancia a través de satélites de comunicación, una serie de otras telecomunicaciones comerciales también se adaptaron a satélites similares a partir de 1979, incluidos teléfonos móviles por satélite , radio por satélite , televisión por satélite y acceso a Internet por satélite . La primera adaptación de la mayoría de estos servicios se produjo en la década de 1990, cuando los precios de los canales comerciales de transpondedor por satélite continuaron cayendo significativamente.
El 11 de septiembre de 1940, George Stibitz pudo transmitir problemas utilizando un teletipo a su calculadora de números complejos en Nueva York y recibir los resultados calculados en el Dartmouth College de New Hampshire . [14] Esta configuración de una computadora centralizada o computadora central con "terminales tontas" remotas siguió siendo popular durante las décadas de 1950 y 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 una computadora centralizada. El 5 de diciembre de 1969 surgió una red de cuatro nodos. 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 se basa Internet hoy se especificaron mediante el proceso de Solicitud de comentarios. En septiembre de 1981, el RFC 791 introdujo el Protocolo de Internet versión 4 (IPv4) y el 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.
_administrator_with_the_380th_Expeditionary_Security_Forces_Squadron,_tests_a_fiber_optic_wire_130320-F-ME639-036.jpg/1280px-thumbnail.jpg)
La fibra óptica se puede utilizar como medio para telecomunicaciones y redes de computadoras porque es flexible y puede agruparse en cables. Es especialmente ventajoso para 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 cubrir largas distancias con pocos repetidores .
En 1966, Charles K. Kao y George Hockham propusieron fibras ópticas en los Laboratorios STC (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 (alrededor de 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 que comenzó en 1975, se desarrolló el primer sistema comercial de comunicaciones por fibra óptica, que funcionaba con una longitud de onda de aproximadamente 0,8 μm y utilizaba láseres semiconductores de GaAs. Este sistema de primera generación operaba a una velocidad de bits de 45 Mbps con una separación entre repetidores de hasta 10 km. Poco después, el 22 de abril de 1977, General Telephone and Electronics envió el primer tráfico telefónico en vivo a través de fibra óptica con 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. Se utilizaban en aquella época 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 año 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 a la comercialización de diversos servicios para el consumidor que requieren un uso intensivo de ancho de banda, como el vídeo bajo demanda. , el tráfico de datos del Protocolo de Internet aumentaba exponencialmente, a un ritmo más rápido que el que había aumentado la complejidad de los circuitos integrados bajo la Ley de Moore . [dieciséis]
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 radiodifusión , los transmisores son componentes necesarios de muchos dispositivos electrónicos que se comunican por radio , como teléfonos móviles ,
Medio de transmisión por el que se transmite la señal. Por ejemplo, el medio de transmisión de sonidos suele ser el aire, pero los sólidos y 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 cable 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 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 ( sumidero de información ) que recibe y convierte la señal nuevamente en 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 transportan a una forma utilizable. Se utiliza con antena . La información producida por el receptor puede ser en forma de sonido (una señal de audio ), imágenes (una señal de video ) o datos digitales . [17]
Las comunicaciones por cable utilizan cables de comunicación subterráneos (con menos frecuencia, líneas aéreas), amplificadores de señales electrónicas (repetidores) insertados en cables de conexión en puntos específicos y aparatos terminales de varios tipos, según el tipo de comunicaciones por cable utilizadas. [18]
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 utiliza comúnmente en la industria de las telecomunicaciones para referirse a sistemas de telecomunicaciones (por ejemplo, transmisores y receptores de radio, controles remotos, etc.) que utilizan alguna forma de energía (por ejemplo, ondas de radio , energía acústica, etc.) para transferir información sin el uso de cables. [20] La información se transfiere de esta manera tanto a distancias cortas como largas. [ cita necesaria ]
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 ser utilizados en la infraestructura de redes de telecomunicaciones.
Un ingeniero de redes es un ingeniero informático que está a cargo de diseñar, implementar y mantener redes informáticas. Además, supervisan las operaciones de red desde un centro de operaciones de red , diseñan infraestructura troncal o supervisan interconexiones en un centro de datos .
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 la red existente, asignando la ubicación del equipo en el centro de cableado y proporcionando energía, sincronización (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 energía, sincronización y monitoreo de alarmas si actualmente no hay suficientes disponibles para respaldar el nuevo equipo que se está instalando. Finalmente, el ingeniero de CO es responsable de diseñar cómo se distribuirán las enormes cantidades 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.
Como ingenieros estructurales , los ingenieros de CO son responsables del diseño estructural y la ubicación de las estanterías y compartimentos para los equipos que se instalarán, así como de la planta 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 cálculos de atenuación o pérdida gradual de intensidad [ cita necesaria ] y pérdida de bucle para determinar la longitud y el tamaño del cable necesarios para proporcionar el servicio solicitado. Además, se deben calcular y proporcionar los requisitos de energía 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 de 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 implementar un conjunto consistente 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 remoción de equipos existentes. [22] [23]
Se deben considerar varios otros factores, como:
Los ingenieros de planta externa (OSP) a menudo también se denominan ingenieros de campo porque a menudo pasan mucho tiempo en el campo tomando notas sobre el entorno civil, aéreo, sobre y bajo tierra. [ cita necesaria ] 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 un lugar estratégico para alimentar un área de distribución determinada.
Luego se instala la caja de conexión cruzada , también conocida como interfaz del área de servicio , para permitir que las conexiones se realicen más fácilmente desde el centro de cableado hasta el punto de destino y ocupa menos instalaciones al no tener instalaciones dedicadas desde el centro de cableado a cada destino. punto. Luego la planta se lleva directamente a su punto de destino o a otro pequeño cierre llamado terminal, donde también se puede acceder a la planta, si fuera necesario. Se prefieren estos puntos de acceso porque permiten tiempos de reparación más rápidos para los clientes y ahorran grandes cantidades de dinero a las empresas operadoras de telefonía.
Las instalaciones de la planta pueden entregarse a través de instalaciones subterráneas, ya sea directamente enterradas o a través de conductos o, en algunos casos, sumergidas, a través de instalaciones aéreas como postes telefónicos o de electricidad, o mediante señales de radio de microondas para largas distancias cuando cualquiera de los otros dos métodos sea demasiado caro.
Como ingenieros estructurales , los ingenieros de OSP son responsables del diseño estructural y la ubicación de torres celulares y postes telefónicos, así como también de calcular las capacidades de los postes telefónicos o eléctricos existentes a los que se agrega una nueva planta. Se requieren cálculos estructurales cuando se perforan áreas de mucho tráfico, como carreteras, o cuando se unen a otras estructuras, como puentes. También se debe tener en cuenta el apuntalamiento para zanjas o fosos más grandes. Las estructuras de conductos a menudo incluyen revestimientos de lodo 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 cálculos de atenuación o pérdida gradual de intensidad [ cita necesaria ] y pérdida de bucle para determinar la longitud y el tamaño del cable necesarios para proporcionar el servicio solicitado. Además, se deben calcular y proporcionar los requisitos de energía para alimentar cualquier equipo electrónico que se coloque en el campo. Se debe tener en cuenta el potencial de tierra 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 eléctrica mal conectadas a tierra o rotas, y de diversas fuentes de interferencia electromagnética.
Como ingenieros civiles , los ingenieros de OSP son responsables de redactar 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 para abrir zanjas o perforaciones y se deben realizar planos para estos. A menudo, estos dibujos incluyen aproximadamente el 70% de la información detallada necesaria para pavimentar una carretera o agregar un carril de giro a una calle existente. Se requieren cálculos estructurales cuando se perforan áreas de mucho tráfico, como carreteras, o cuando se unen 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 entre las civilizaciones actuales.
Único en la ingeniería de telecomunicaciones es el uso de cable con núcleo de aire, que requiere una extensa red de equipos de tratamiento de aire, como compresores, colectores, reguladores y cientos de kilómetros de tuberías de aire por sistema que se conectan a cajas de empalme 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 de OSP es el rostro y la voz de una empresa operadora de telefonía ante las autoridades locales y otras empresas de servicios públicos. Los ingenieros de OSP a menudo se reúnen con municipios, empresas constructoras y otras empresas de servicios públicos para abordar sus inquietudes y educarlos sobre cómo funciona y opera la empresa telefónica. [ cita necesaria ] Además, el ingeniero de OSP debe asegurar bienes raíces en los que colocar las instalaciones externas, como una servidumbre para colocar una caja de conexión cruzada.
Medios relacionados con la ingeniería de la comunicación en Wikimedia Commons