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Hilos y Señales

Modulo 3


Objetivos del cap ítulo

• Comprender las caracteristicas eléctricas de los cables

• Aprender sobre la puesta a tierra

• Aprender sobre teoría óptica

• Aprender la teoría básica de conexiones inalámbricas

• Aprender sobre las señales en medios de redes


Señales

• Señales eléctricas – Se logra la transmision representando los datos como pulsos electricos en medios de cobre.

• Señales ópticas – Se logra la transmision convirtiendo señales electricas en pulsos de luz.

• Señales inalámbricas – La transmision se logra usando señales de tipo infrarojo, microondas, o ondas de radio a traves del espacio libre.


Señales eléctricas en cable de cobre

Los instaladores deben tener un especial cuidado cuando están instalando cable de cobre:

• Un cable que esta mal terminado puede no transmitir toda la energia del cable al próximo circuito (reflexion)

• Un cable instalado muy cerca de las fuentes de ruido eléctrico (EMI) o de radio (RF) puede actuar como una antena, introduciendo señales erradas que pueden competir con la información que viaja en el cable.


Señales ópticas

Hay dos maneras de enviar señales utilizando la luz como señal de transmision:

•Fibra Óptica - señales ópticas se propagan a través de los hilos llamados fibra óptica.

•Espacio Óptico - las comunicaciones en espacio libre óptico algunas veces toman la forma de infrarojos u otros sistemas de transmisión punto a punto (free spaces optics – FSO)


Señales inalámbricas

• El término inalámbrico es utilizado para describir comunicaciones en las cuales ondas electromagnéticas llevan las señales

• El espectro inalámbrico tiene tres formas diferentes de transmisión:

•Ondas de luz•Radio y microondas•Acústico (ultrasónico)


Señales distorsión y degradación

• Las señales que alcanzan el otro extremo del cable deben ser tan parecidas como sea posible a las que entraron en el cable

• Uno de los más grandes obstáculos para una señal es el esfuerzo que toma pasar a través del cable en sí. Esto es llamado resistencia. La resistencia tiende a disminuir la fuerza de la señal.

• Otra causa de distorsión y degradación es el ruido. El ruido es causado por señales electricas (EMI), radio o microondas (RF), o por señales de cables adyacentes.


Atenuación

• La atenuación es un término general que se refiere a cualquier reducción en la fuerza de una señal

• Algunas veces es llamada perdida, la atenuación es una consecuencia natural de la transmisión de señales en largas distancias.

• La atenuación puede afectar una red pues limita la longitud del cableado de red sobre el cual se puede transmitir información.


Ruido

• El ruido es energia electromagnética (EMI), eléctrica o radio frecuencia (RF) que puede degradar y distorsionar la calidad de las señales y de las comunicaciones de cualquier tipo


Ejemplo de ruido

• Una señal digital claramente definida (1) no siempre alcanza su destino sin algún cambio. Ruido eléctrico (2) puede ocurrir en la línea

1 2


Ejemplo de ruido

• Cuando dos señales chocan, pueden converger en una nueva señal (1). La señal original puede ser interpretada incorrectamente por el dispositivo receptor (2)

1 2


Interferencia ( crosstalk )

• La interferencia ocurre cuando señales de un cable se escapan a cables adyacentes. Esto ocurre frecuentemente en el punto donde el conector se adjunta al cable. Esto es conocico como “near-end crosstalk” o interferencia del final. Si hay mucho cable sin trenzar las señales se emanan a otros pares.


EMI y RFI

• Cualquier dispositivo o sistema que genere un campo electromágnetico tiene el potencial de perturbar la operación de componentes electrónicos, dispositivos y sistemas a su alrededor. Este fenómeno es conocido como interferencia electromágnetica o EMI

• Cualquier dispositivo o sistema que opere sobre frecuencia de radio tiene el potencial de perturbar la operación de componentes electrónicos, dispositivos y sistemas. Este fenómeno es conocido como interferencia de radio frecuencia o RFI


Linea de corriente alterna AC

• La electricidad es llevada hacia las máquinas por cables empotrados en paredes, pisos y techos. En consecuencia, dentro de esos edificios el ruido de la corriente alterna está alrededor de todo el edificio. Si no está dirigida correctamente puede causar problemas para la red.

• Problemas con la puesta a tierra de la energía puede llevar a interferencia con el sistema de datos.


Otras p érdidas

• Pérdidas de la fibra óptica - Las señales ópticas son susceptibles a pérdidas cuando pequeñas partículas estan atrapadas dentro del vidrio.

• Pérdidas de acoplamiento - un acoplador es un conector para dos cables. Como la señal tiene que pasar de un cable a otro, si el acoplamiento no se hizo de forma adecuada, la señal puede sufrir

• Pérdidas inalámbricas - Las pérdidas inalámbricas puedes ser causadas por el clima, vapor de agua, o particulas suspendidas en el aire.


Corriente

• Corriente es el nivel del flujo de las cargas que son generadas cuando se mueven los electrones.

• La letra “I” representa corriente, la cual por definicion fluctúa de positivo a negativo (hablando de DC)

• La unidad de medida para la corriente es el amperio (Amp), y esta representado por la letra “A”


Ley de Ohm

• La ley de Ohm muestra las relaciones entre voltios (unidad de medidas de voltaje) ( E ), ohmnios (unidad de medida de resistencia) ( R ) y amperios (unidad de medida de corriente) (I)

E = I * R

I = E / R

R = E / I


Potencia

• La potencia es medida en Watts. Un Watts está definido como un voltio por un amperio.

• P = I (Corriente) *E (Voltaje)

• La cantidad de energía recibida en en un tiempo determinado se denomina potencia .

• Un secador de cabello de 110 Volts estimado a 1100 Watts usa una corriente estimada de 10 A.

• Un bombillo de 100 Watts requiere de una corriente de alrededor de 1 A (asumiendo que se trabaja a 110 Volts)


El decibel (dB)

‣ Las ondas electromagnéticas transportan potencia eléctrica, medida en milivatios (mW).

‣ Los decibelios (dB) usan una relación logarítmica para reducir las multiplicaciones a simples sumas.

‣ Es más fácil hacer los cálculos mentalmente usando dB.


El decibel (dB)

‣ Si se incrementa la amplitud de una onda electromagnética su potencia aumenta. Este aumento de potencia se llama ganancia .

‣ Si se disminuye la amplitud, su potencia decrece. Esta reducción de potencia se denomina pérdida .


El decibel (dB)

‣ Los decibelios son unidades de medida relativas , a diferencia de los milivatios que constituyen unidades absolutas.

‣ El decibelio (dB) es 10 veces el logaritmo decimal del cociente de dos valores de una variable.

‣ El decibelio usa el logaritmo para permitir que relaciones muy grandes o muy pequeñas puedan ser representadas con números convenientemente pequeños.

‣ En una escala logarítmica, la referencia nunca puede ser cero porque ¡el logaritmo de cero no existe!

Usando dB

Algunos valores comunes y fáciles de recordar:

Por ejemplo:

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dB Valores

•1 dB = 1.26 más poder ganancia o pérdida

•3 dB = 2 más poder ganancia o pérdida




dBm y mW

‣ ¿Que pasa si quisiéramos medir una potencia absoluta en dB?Tenemos que definir una referencia.

‣ La referencia que relaciona la escala logarítmica en dB a la escala lineal en vatios puede ser, por ejemplo esta:

→

‣ La nueva m en dBm se refiere al hecho que la referencia es un mW, y por lo tanto la medida en dBm es una medida de la potencia absoluta referenciada a 1 mW.


dBm y mW

‣ Para convertir potencia en mW a dBm:

‣ Para convertir potencia en dBm a mW:

10 a la ( “Potencia en dBm” dividida por 10 )

10 veces el logaritmo en base 10 de la “Potencia en mW”


dBm y mW

‣ Ejemplo: mW a dBmPotencia del radio: 100mW

→

Medida de ua señal: 17dBm

→

‣ Ejemplo: dBm a mW



Inductania ( inductance )

• Un campo eléctrico formado alrededor de un cable es llamado inductancia.

• Los efectos de resistencia de la inductancia son llamados : reactancia inductiva (inductive reactance).

• La inductancia es medida en unidades llamadas Henries (H).


Capacitancia ( capacitance )

• Capacitancia es cuando dos conductores estan cerca y los movimientos de carga en la capa aislante de uno corresponde a los movimientos del otro.

• La capacitancia es medida en unidades llamadas Faradios (F).


Efecto piel en AC ( skin effect)

• Skin effect significa que mientras más alta la frecuencia menor es la corriente que viaja a través del centro del conductor.

• La corriente migra hacia la circunferencia, o borde exterior

• A más altas frecuencias, el efecto skin es tan pronunciado que los cables no son utilizados.


Señales analógicas


Señales Digitales


Efecto de construcción del cable


Efecto de construcción del cable

• El espesor del conductor determina cuanta corriente puede llevar.

• La capacidad de transportar señal tambien es afectada por la capacitancia del cable.

• Cambios en el diámetro del núcleo, o imperfecciones en su construcción pueden causar desacoples de la impedancia.

• Los componentes químicos del aislante influencia directamente cuánto voltaje el cable puede llevar.


La importancia de la conexión a tierra

• La conexión a tierra resguarda al usuario y a los equipos de un shock eléctrico.

• Diferentes caminos a tierra pueden tener resistencias diferentes, por lo tanto diferentes potenciales de conexión a tierra

• Si dos piezas de algún equipo se conecta entre sí la corriente puede fluir por las diferencias en la conexión a tierra. Esto es llamado lazo o retorno (ground loop )


Puesta a tierra de edificios

• Los elementos de el sistema de puesta a tierra de telecomunicaciones están especificados en TIA/EIA estádar 607 "Commercial building Grounding and Bonding Requirements for Telecommunications"

• El electrodo para el sistema de puesta a tierra del edificio se conecta al sistema de puesta a tierra del sistema de telecomunicaciones a través del lazo conductor para telecomunicaciones.


Conexión a Tierra

• El TMGB (telecommunications main grounding busbar ) esta ubicado en el cuarto principal de telecomunicaciones que es el lugar donde el cableado (por ejemplo) telefónico entra al edificio.

• Cada cuarto de telecomunicación a través del edificio se conecta al TMBG sobre una red de cables de tierra llamados telecommunications bonding backbone (TBB)


Enlaces a Tierra (Bonding)

• En cada cuarto de telecomunicación hay una versión más pequeña del TMGB llamado telecommunications grounding busbar (TGB).

• El TGM se conecta al TMGB vía los cables del TBB. El TGB sirve como un punto local para adjuntar todos los dispositivos q deben ser conectados a tierra.


Refracción

• Refracción es la flexión de la luz. Sucede cuando la luz pasa de un medio a otro de diferente caracteristicas como aire, agua y vidrio.


Indice de refracción

• El índice de refracción es una propiedad de los materiales ópticos y se relaciona con la velocidad de la luz en un material. El índice de refracción es calculado dividiendo la velocidad de la luz a través de un material específico entre la velocidad de la luz en el espacio libre.

n (medio) = c / v (velocidad de la luz en el medio)

• Cada tipo de material tiene un índice de refracción diferente.


Transmisiones inalámbricas

• Inalámbrico es un termino utilizado para describir comunicaciones en las cuales ondas electromagnéticas llevan señales.

• Las transmisiones inalámbricas funcionan enviando ondas a diferentes frecuencias al espacio libre.


Antenas

Para que dos antenas puedan transmitir y enviar información, ellas deben estar en la frecuencia correcta y montadas en la misma orientación, ya sea horizontalmente o verticalmente. Esto es llamado polarización.


Ancho de banda

El ancho de banda es usado para describir:

• Que tan rápido los datos fluyen en un camino de transmisión dado (Velocidad de Canal – bps)

• El rango de frecuencia que una señal ocupa dado un medio (Espacio de Frecuencias)

• Por ejemplo para los dispositivos digitales, el ancho de banda es usualmente expresado en bits por segundo (bps) o bytes por segundo (Bps)

• Por ejemplo para dispositivos analógicos, el ancho de banda es expresado en ciclos por segundos, o hertzios (Hz)


Telefon ía

• Telefonía es la ciencia de traducir sonidos a señales eléctricas, transmitirlas a su destino correcto, y luego volver a convertirlo en sonido.


Modems

• Una línea telefónica puede ser usada para enviar datos, pero es necesario convertir las señales digitales a señales analógicas para que el circuito de telefonía pueda trabajar con ellas.

• Un módem convierte los altos y bajos niveles de voltaje de una señal digital a una alta y baja frecuencia de una señal análogica. Este proceso es llamado modulación. En el otro extremo el proceso inverso se lleva a cabo, la señal analógica es demodulada de nuevo a señal digital


Banda base ( baseband )

• El término banda base describe un sistema de comunicaciones mediante el cual el medio sólo lleva una señal.

• Esa señal puede tener muchos componentes, pero desde las perspectiva del cable de cobre o de fibra es la única señal alrededor.


Notación x Base

• La notación para redes banda base es xBASE-y donde x es la velocidad de la transmisión o el ancho de banda, y la y es el tipo de medio

Ejemplos:

• 10BASE-T (Uses par trenzado con una longitud máxima de segmento de 100 m)

• 100BASE-FX (fibra óptica)


Banda ancha ( broadband )

• Describe un tipo de transmisión de datos en el que un único medio (cable de fibra o cobre) puede llevar varios canales a la vez.


Dudas o Sugerencias!!!Dudas o Sugerencias!!!

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