Formando Campeones!

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE TABASCODIVISION TELEMATICA

Proyecto de carrera:Manual de Comunicaciones Almbricas de la divisin de Tecnologas de la informacin, rea: redes y telecomunicaciones

Presentan:Uriel Hernndez Villanueva Crhisthian Armando Campuzano Valenzuela

Asesor de proyecto: Lic. Amir Alonso Carrillo Andrade

Asesor de la materia: Lic. Jos Luis Martnez Rivera

28 de noviembre de 2005

INDICEIntroduccin I. Marco metodolgico I.1 I.2 I.3 I.4 I.5Objetivo general..................................................................................................3 Objetivos especficos..........................................................................................3 Antecedentes y justificacin del

tema4 Alcance proyecto.5 Impacto proyecto.6 del del

II. Marco terico II.1Lneas de transmisin .............................7 II.1.1 Concepto de lnea de transmisin...7 II.1.1.1 Ondas electromagnticas Transversales.9 II.1.1.2 Caractersticas de las ondas EM...............................9 II.1.2 Tipos de lnea de transmisin...............................................................9 II.1.2.1 El alambre.12 II.1.2.2 Lnea de transmisin paralelo12 II.1.2.3 Lnea de transmisin coaxial....................................................14 II.1.3 Circuitos equivalentes de lneas de transmisin......15 II.1.3.1 Lneas uniformemente distribuidas...15 II.1.3.2 Caractersticas de transmisin......16 II.1.3.3 Impedancia caracterstica...16 II.1.3.4 Constante de propagacin.....................................20 II.1.4 Ondas incidentes y reflejadas..22 II.1.4.1 Lneas resonantes y no resonantes..23 II.1.4.2 Coeficiente de reflexin........................23

II.1.5 Ondas estacionarias..23 2.1.5.1 Relacin de onda estacionaria...24 II.1.6 Impedancia entrada...............................................................25 II.1.7 Reflctrometria II.1.8 Estudio de en el seales dominio en del la tiempo...25 red.................................................................27 de

II.2

Cable trenzado..............................................34 II.2.1 Definicin II.2.2 Reconocimiento fsico.............................................................34 II.2.3 Familias II.2.4 Par trenzado sin de blindaje del cable

par par

trenzado........................................34

par (UTP)

trenzado.......................................................................36 .....................................................37 2.2.4.1 Aspectos tcnicos del UTP40 II.2.5 Categora II.2.6 Categora 5 6 y y 5e.42 7...43 II.2.7 Par trenzado con blindaje (STP)................................................43 II.2.8 Par trenzado con lamina de aluminio (FTP)..45 II.2.9 Conectores de par trenzado.45 II.2.9.1 Conector RJ-11...........................................45 II.2.9.2 Conector RJ-4546 II.2.10 Adaptadores 47 II.2.11 Aplicacin II.2.12 Ventajas de del par par trenzado...48 trenzado.49 II.2.13 Desventajas del par trenzado.49 II.2.14 Comparacin de cables49

II.3

Cable coaxial.51 II.3.1 Definicin de cable coaxial...51 II.3.2 Caractersticas fsicas...51 II.3.3 Tipos de cable coaxial...53 II.3.3.1 Cable coaxial de banda base....53 II.3.3.2 Cable coaxial de banda ancha..54 II.3.4 Redes de cable coaxial.55 II.3.5 Caractersticas conector.57 II.3.6 Conectores de cable coaxial....57 II.3.6.1 Conector BNC..57 II.3.6.2 Conector TNC..58 II.3.6.3 Conector TWINAXIAL.58 II.3.7 Acopladores58 II.3.8 Divisores de seal.58 II.3.9 Amplificadores59 II.3.10 Aplicacin y manejo del cable coaxial...59 del

II.4

Fundamentos II.4.1 Concepto

de

las

comunicaciones de

va

fibra fibra

ptica...61 ptica...61 II.4.2 Reflexin..6 4 II.4.3 Refraccin.... ...64 II.4.4 Difraccin.6 5 II.4.5 Reflexin en ngulo critico 65 II.4.6 Tipos de fibra ptica segn su material.....66 II.4.6.1 Fibra de vidrio-vidrio66 II.4.6.2 Fibra de vidrio-plstico66 II.4.7 Tipos de fibra ptica segn su el perfil de ndice.....66 II.4.7.1 Fibra de perfil de ndice escalonado.67

II.4.7.2 Fibra de perfil de ndice graduado...............67 II.4.7.3 Fibra de perfil de ndice escalonado monomodo.....................68 II.4.8 Atenuacin de la fibra ptica................................................................68 II.4.9 Distorsin cromtica.............................................................................69 II.4.10 Distorsin modal e intermodal..............................................................70 II.4.11 Mezcla de modos..................................................................................71 II.4.12 Perdidas por dispersin de Rayleigh....................................................71 II.4.13 Tipos de fibra ptica segn el modo de transmisin de la luz..............71 2.4.13.1 Fibra de ndice escalonado multimodo...................................71 2.4.13.2 Fibra de ndice graduado multimodo..72

II.5

Arquitectura

de

los

sistemas

de

comunicaciones

de

fibra

ptica......................72 II.5.1 Fuentes de luz...........72 II.5.2 Caracterstica luz..................73 II.5.3 Diodo emisor de luz de emisin superficial 73 II.5.4 Diodo emisor de luz de emisin lateral.................................................74 II.5.5 Caracterstica de operacin de los diodos de inyeccin lser 75 II.5.6 Diodo de inyeccin lser...75 II.5.7 Detectores y receptores pticos........................................................76 II.5.8 Fotodiodo semiconductor......................................................................77 II.5.9 Fotodiodo PIN.......................................................................................77 II.5.10 Fotodiodo de avalancha 78 II.5.11 Conectores..7 9 II.5.12 Acopladores y tipos de empalmes (splices).............80 de operacin de los diodos emisores de

II.6

Tendencias

de

las

tecnologas

de

fibra

ptica81 II.6.1 Red ptica sincrona (SONET)82 II.6.2 Trama y subtrama de una red ptica sincrona82 II.6.3 Arquitectura digital asncrona (SDH).84 II.6.4 Trama y subtrama de una red de arquitectura.....................................84 II.6.5 Red de arquitectura..............................................................................84

II.6.6 Digital asncrona...................................................................................85 II.6.7 Jerarqua de seales digitales.86 II.6.8 FDDI.86

II.7

Telefona ..87

digital.........

II.7.1 Filosofa de la conmutacin telefnica..............87 II.7.2 Sealizacin ISDN........87 II.7.3 Sealizacin R2...........88 II.7.4 Sealizacin DTMF............................88 II.7.5 Modulacin PCM.....................88 II.7.6 Sealizacin CAS..89 II.7.7 Sealizacin .89 II.7.8 Teorema de Nyquist....................89 CCS............

III. Marco de aplicacinIII.1 III.2 III.3 Definicin conceptos.91 Problemas .92 Ejercicios Reflctrometra...93 de de

III.4 III.5III.6 III.7

Elaboracin

de

UTP

(Straight

Trough)

.....94 Elaboracin de UTP (Cross-Over)

.96 Elaboracin de UTP (rollover)...98 Elaboracin de un cable para video (coaxial).101 Elaboracin de un cable para osciloscopio (punta de prueba).102

III.8

IV. Conclusiones....103 V. Recomendaciones...104 VI. Referencia bibliografica.105 VII. Anexos...106

Glosario

IntroduccinEl manual de comunicaciones almbricas para la carrera de Tecnologas de la informacin, rea: Redes y Telecomunicaciones esta hecho conforme al temario actualizado de la asignatura, en el marco terico se incluyen los siete temas en el que se divide este. El primero de estos se refiere a Lneas de transmisin que la funcin principal de este tema es que se comprenda el comportamiento de los parmetros y caractersticas de las mismas para asegurar su desempeo; el cable par trenzado en el cual conoceremos las partes que lo componen, ventajas, desventajas y principales aplicaciones en el rea de telecomunicaciones, cable coaxial en este apartado se determinaran sus caractersticas, funciones, su aplicacin y sus principales conveniencias; conoceremos los principios pticos, factores que dan lugar alas atenuaciones y las precauciones, todo esto en el capitulo de fundamentos de las comunicaciones va fibra ptica; en el tema siguiente se le dar continuacin ya entrando a los componentes de los sistemas de fibra ptica; en las tendencias en la tecnologa de fibra ptica se conocer las redes de alta velocidad que basan su transmisin en sistemas de fibra ptica; telefona digital, aqu se conocern los principios de la telefona digital y conmutador telefnico. En el marco de aplicacin se vera los diseos de las prcticas realizadas por unidad de tema en las cuales se incluyen: resoluciones de problemas matemticos tales como coeficientes de reflexin, impedancia caracterstica, clculos de capacitancia e inductancias; por otra parte contiene practicas como lo son el reconocimiento de los diferentes tipos de cables que se usan en el rea de telecomunicaciones como lo es el cable par trenzado, cable coaxial y la fibra ptica. En el modulo de fibra ptica se muestra la identificacin de los diferentes tipos de diodos que son de vital importancia en los sistemas de fibra ptica. configuraciones de extensiones y conmutadores telefnicos. Se incluye algunas

I. Marco metodolgico1.1 Objetivo General.Elaborar el manual de la asignatura de comunicaciones almbricas para la carrera de tecnologas de la informacin, rea: redes y telecomunicaciones.

1.2 Objetivos Especficos.Investigar, recopilar y analizar la informacin acerca de los temas de la asignatura de comunicaciones almbricas. Actualizar los conceptos temticos que se incluyen en el manual. Realizar las prcticas descritas en el temario de la asignatura de comunicaciones almbricas.

1.3 Antecedentes y justificacin del tema.Con el desarrollo de la civilizacin y de las lenguas escritas surgi tambin la necesidad de comunicarse a distancia de forma regular, con el fin de facilitar el comercio entre las diferentes naciones e imperios. Las comunicaciones han ido evolucionando con el paso de los aos debido al desarrollo de tecnologas y el descubrimiento de nuevas formas de comunicar, voz, datos, videos o imgenes a travs de los medios existentes. Es por esta razn que se elaboro un manual de la asignatura de comunicaciones almbricas para la carrera de tecnologas de la informacin y comunicaciones la cual sustituyo la carrera de telemtica, debido ha esta reestructuracin cambiaron las unidades temticas que integran la asignatura as como las practicas que se realizan para aplicar los conocimientos adquiridos. Es as como se elaboro este manual el cual contiene las unidades temticas de la asignatura de comunicaciones almbricas para la carrera por unidad. de tecnologa de la informacin y comunicaciones, incluye conceptos actualizados como el desarrollo de las prcticas a realizar

1.4 Alcance del proyecto.Este manual contiene el desarrollo de las unidades temticas que se integran en la asignatura de comunicaciones almbricas, es un manual creado para apoyar tanto al profesor que impartir la clase como para los alumnos que ser de gran utilidad, por su contenido actualizado. Tambin contara con los diseos y desarrollo de las prcticas a realizar por unidad a lo largo de la asignatura. El alumno realizara las practicas ah descritas para cumplir uno de los objetivos de la asignatura de comunicaciones almbricas que es el de aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo de la asignatura.

1.5 Impacto del proyectoEl manual surge con la idea de proporcionar una herramienta que sirva a los profesores para llevar a cavo la enseanza de la materia de comunicaciones almbricas, as como gua de estudio para los alumnos de tecnologas de la informacin. Adems de que el alumno como maestro lleven la materia de forma sencilla.

2.1 Lneas de transmisin 2.1.1 Concepto de lnea de transmisinPara transportar seales de radiofrecuencia desde un equipo a otro o desde un trasmisor hasta la antena se utilizan. Cables o alambres conductores diseados especialmente para ese trabajo. Los llamamos colectivamente "lneas de transmisin". Una lnea de transmisin ideal no irradia energa ni tiene prdidas. Las ms comunes hoy en da son las de cable coaxil, muy parecidos (a veces los mismos) a los empleados en la instalacin domstica de videocable. Se construyen diversos tipos de lneas, por ejemplo: las realizadas con dos alambres separados por un espacio de aire, conocidas como "lneas abiertas (Open Wire)", las "lneas de cinta (Twin Lead)" (muy populares hasta hace no mucho tiempo para conectar las antenas de TV domsticas al aparato receptor), "lneas de par retorcido (Twisted Pair)", etc. En prrafos siguientes se describen con cierto detalle algunas de las ms populares. Las lneas de trasmisin tienen distintas propiedades que importan de acuerdo al uso que se planea darles como por ejemplo la impedancia caracterstica, la potencia que soporta, las prdidas que introduce; hay que tenerlos en cuenta para elegir la ms apropiada para cada aplicacin Una lnea de trasmisin es un dispositivo pasivo realizado con materiales conductores que es capaz de transportar energa de un punto a otro, por eso tambin son lneas de trasmisin los tendidos elctricos, los cables de redes de computadoras o las lneas telefnicas. Los radioaficionados empleamos casi todas las clases en nuestro hobby. Para conducir seales de radio pueden consistir en un simple cable unifilar, un cable de dos hilos paralelos separados por un aislante continuo, un cable coaxil, un par de conductores paralelos separados cierta distancia (lnea abierta), un tubo hueco de seccin circular o rectangular (gua de onda), etc. La lnea de trasmisin ms utilizada en la estacin de aficionados moderna es la coaxil, con sus distintas variantes pero los dems tipos siguen teniendo vigencia en numerosas instalaciones. Una lnea de Transmisin es un sistema conductor metlico que se utiliza para transferir energa elctrica de un lugar a otro. Una lnea de transmisin puede ser de dos o ms conductores separados por un aislante, como un par de cables o un sistema de par de hilos. Puede ser tan corta como unas cuantas pulgadas o tan larga como varios miles de millas segn su funcin y necesidad. Se pueden usar para propagar CD o CA de baja frecuencia; tambin pueden usarse para propagar frecuencias muy altas (como frecuencias de ondas de radio e intermedias). Cuanto ms grande sea la frecuencia de propagacin en una lnea de transmisin las caractersticas de la lnea de transmisin se vuelven mas complicadas y su comportamiento es espacial a los de frecuencias constantes. As pues, una lnea de transmisin se puede definir como un dispositivo para transmitir o guiar energa de un punto a otro. Usualmente se desea que la energa sea transportada con un mximo de eficiencia, haciendo las prdidas por calor o por radiacin lo ms pequeas posible.

Las lneas de transmisin pueden ser de muchas formas y tamaos. Es conveniente clasificarlas en base a las configuraciones de sus campo E y H, es decir, en base a los modos que pueden transmitir. De esta manera, las lneas de transmisin se pueden dividir en dos grupos principales: 1) Las que son capaces de transmitir el modo Transversal Electromagntico (TEM). 2) Las que son capaces de transmitir nicamente modos de orden ms alto. En un modo TEM ambos, el campo elctrico y el campo magntico, estn completamente en la direccin de propagacin.

2.1.1.1 Ondas electromagnticas transversalesLa propagacin de energa elctrica a lo largo de una lnea de transmisin ocurre en forma de ondas electromagnticas trasversales (TEM). Una onda es un movimiento oscilatorio. La vibracin de una partcula produce vibraciones similares en las partculas cercanas provocando una reaccin en cadena. Una onda TEM se propaga principalmente en un no conductor (dielctrico) que separa los dos conductores de una lnea de transmisin. Por lo que una onda se propaga a travs del medio. Para una onda transversal, la direccin de desplazamiento es perpendicular a la direccin de propagacin. Pero una onda donde el desplazamiento es en direccin de su propagacin se llama onda longitudinal, un ejemplo de ondas longitudinales son las ondas de sonido y las del agua. Se llama longitud a la distancia entre el mismo punto de dos ondas sucesivas, en la direccin de su propagacin; amplitud, a la distancia entre el pice de una onda y su seno; frecuencia, al numero de ondas completas que pasan cada segundo por un punto dado; y perodo, al tiempo que tarda una onda completa en pasar por un punto dado. Una onda electromagntica (EM), se produce por la aceleracin de una carga elctrica. En un conductor, la corriente y voltaje siempre estn acompaados de por un campo elctrico (E) y un campo magntico (H), en la regin del espacio colindante.

La figura muestra las relaciones espaciales entre los campos E y H de una onda electromagntica. Los campos de E y H son perpendiculares, el uno al otro (en ngulo de 90), en todos los puntos. A esto se le conoce como cuadratura de espacio. Las ondas electromagnticas que viajan a lo largo de una lnea de transmisin, desde la fuente ala carga, se llaman ondas incidentes, y aquellas que viajan desde la carga nuevamente hacia la fuente se llaman ondas reflejadas.

Las curvas de la figura siguiente, representan valores instantneos de E= campo elctrico y H= campo magntico, en funcin de x en el instante t = 0 con velocidad de propagacin igual a c.

2.1.1.2 Caractersticas de las ondas electromagnticasVelocidad de onda. Las ondas viajan a distintas velocidades, dependiendo del tipo de onda y las caractersticas del medio de propagacin. Las ondas electromagnticas transversales viajan a la velocidad de la luz, c= 186 283 mi/s o 299 793 000 m/s, redondeado a 186 000 mi/s y 3 x 10^8 m/s. Sin embargo, en el aire las ondas TEM viajan ligeramente ms despacio y las ondas electromagnticas viajan ms lentas alo largo de una lnea de transmisin. Frecuencia y longitud de onda. Las oscilaciones de una onda electromagntica son peridicas y repetitivas. Por lo tanto, se caracterizan por una frecuencia. La proporcin en la que la onda peridica se repite es su frecuencia. La distancia de un ciclo ocurrido en el espacio se llama longitud de onda y se determina por la siguiente ecuacin fundamental: Distancia = velocidad x tiempo Si el tiempo para un ciclo se sustituye en la ecuacin anterior, obtenemos la longitud de un ciclo, que se llama longitud de onda y cuyo smbolo es la letra minscula griega lambda () = velocidad x periodo =vxT Y ya que T = 1/ f, = v/ f Para la propagacin en el espacio libre, v = c; por lo tanto, la longitud e un ciclo es:

2.1.2 Tipos de lneas de transmisinPodemos clasificar las lneas de transmisin en general como balanceadas o desbalanceadas. Las lneas de transmisin alanceadas de dos cables, llevan corriente por ambos cables; un conductor es utilizado para llevarla seal y el otro se usa para regresarla. Este tipo de transmisin se conoce con el nombre de transmisin diferencial o balanceada. La seal que se propaga a lo largo de la lnea de transmisin se mide como la diferencia de potencial entre los dos cables. La Figura 1 muestra un sistema de transmisin balanceada. Los dos conductores de la lnea de transmisin balanceada, llevan la misma corriente con respecto a la tierra elctrica pero sus direcciones son opuestas.

Las corrientes que fluyen por una lnea de transmisin en direcciones opuestas se conocen con el nombre de corrientes de circuito metlico. Las corrientes que fluyen en las mismas direcciones se conocen como corrientes longitudinales. La interferencia por ruido se induce por igual en ambos cables, produciendo corrientes longitudinales que se cancelan en la carga. Cualquier par de cable se puede operar en el modo balanceado siempre y cuando ninguno de los cables est con el potencial a tierra. Esto incluye el cable coaxial que tiene dos conductores centrales y una cubierta metlica. Por lo general la cubierta metlica se conecta a tierra para evitar indeferencia esttica al penetrar a los conductores centrales. La Figura 2 muestra el resultado de las corrientes metlicas y longitudinales en una lnea de transmisin balanceada.

Una lnea de transmisin desbalanceada, se da cuando a la salida de la lnea de transmisin se conecta una impedancia cuyo valor difiere del valor de la impedancia caracterstica de la lnea, producindose ondas estacionarias superpuestas sobre una onda progresiva.

Slo en el caso hipottico de que la impedancia conectada al final de la lnea fuese igual a la impedancia caracterstica de la lnea, no se producirn ondas estacionarias y toda la energa se transmitira por ondas progresivas. Es en este caso, de una adaptacin perfecta de impedancias, cuando se transmite la mxima energa del comienzo al final de la lnea. En la prctica es muy difcil eliminar por completo las ondas estacionarias debido a que siempre existir desequilibrio de impedancias. Este es un problema que preocupa cuando se hace transmisin de seales radioelctricas, debido a que al tratar de eliminar en definitiva las ondas estacionarias son prcticamente imposibles. Con la transmisin de seal desbalanceada, el cable de tierra puede ser la referencia a otros cables que llevan seales. Si este es el caso, el cable a tierra debe ir en donde va cualquiera de los cables de seal. Muchas veces esto crea un problema porque una longitud de cable tiene resistencia, inductancia, y capacitancia, por lo tanto, puede existir una pequea diferencia de potencial, entre cualquiera de los dos puntos, en el cable de tierra. Es decir, el cable de tierra no es un punto de referencia perfecto y es capaz de inducir un ruido en l. Un cable coaxial estndar de dos conductores es una lnea desbalanceada. El segundo cable es la cubierta, que generalmente va conectado a tierra. La Figura 3 nos muestra dos sistemas de transmisin desbalanceado. La diferencia de potencial de cada cable de seal se mide con respecto al cable de tierra. Las lneas de transmisin balanceadas pueden conectarse a lneas desbalanceadas, y viceversa, por medio de unos transformadores especiales llamados balunes.

Tipos de cables. La transmisin de datos binarios en el cable se hace aplicando voltaje en un extremo y recibindolo en otro extremo. Algunos de estos cables se pueden usar como medio de transmisin: Cable Recto, Cable Coaxial, Cable UTP, Fibra ptica, Cable STP, sin embargo para la instalacin de un sistema de cableado estructurado los ms recomendados son: UTP, STP y FTP

2.1.2.1 El primero de los medios: el alambreEntre los medios confinados tenemos, en primer lugar, al alambre sin aislar. ste fue el primer medio de comunicacin empleado tras haberse inventado el telgrafo, en 1844. Hoy en da los alambres vienen protegidos con materiales aislantes. El material del conductor puede ser cobre, aluminio o algn otro material conductor. ste se emplea en diversas aplicaciones, como conduccin de electricidad, telefona, redes, etc. El grosor del cable es medido de diversas maneras, aunque el mtodo predominante en Estados Unidos y otros pases sigue siendo el estndar de dimetro de cable americano (AWG, por American Wire Gauge Standard), mediante el cual se puede distinguir un cable de otro a partir de su dimetro. Los grosores tpicos de los conductores utilizados en cables elctricos para uso residencial son de 10 a 14 AWG; los que sirven para cables telefnicos pueden ser de 22, 24 o 26 AWG; y los usados en cables para aplicaciones de redes son de 24 y/o 26 AWG. En este sistema, entre mayor sea el nmero AWG, menor ser su dimetro. Asimismo, el grosor del cable determina que otras caractersticas elctricas importante, como la resistencia o impedancia.

2.1.2.2 Lneas de transmisin de conductor paraleloLneas de transmisin de cable abierto. Una lnea de transmisin de cable abierto es un conductor de dos cables en paralelo, consiste simplemente de dos cables paralelos, muy cerca y slo separados por aire. Los espaciadores no conductivos son colocados a intervalos peridicos para apoyarse y que se mantengan a la distancia, entre la constante de los conductores. Generalmente la distancia entre conductores esta entre dos y seis pulgadas. El aire alrededor de los cables, en donde se propaga la onda electromagntica sirve como dielctrico. La ventaja de este tipo de lneas es slo su construccin sencilla. Como este tipo de lneas de transmisin no tienen cubiertas, las prdidas por radiacin son altas y es susceptible a recoger ruidos. Estas son las principales desventajas de una lnea de transmisin de cable abierto.

Cables gemelos (doble terminal). Los cables gemelos son otra forma de transmitir energa para un conductor paralelo de dos cables, y se muestra en la Figura 4. Los cables gemelos o de doble terminal se les conoce comnmente como cables de cinta. Esencialmente son igual que una lnea de transmisin de cable abierto, excepto que los espaciadores que estn entre los dos conductores se reemplazan con dielctrico slido continuo, que tambin sirve para asegurar los espacios uniformes a lo largo de todo el cable. Generalmente, el espaciamiento entre los conductores es de 5/16 de pulgada.

Cable par trenzado. Un cable de par trenzado se forma trenzando dos conductores aislados juntos. Frecuentemente los pares se trenzan en unidades, que a su vez, estn cableadas en su ncleo. Los pares vecinos se trenzan con diferente inclinacin a lo largo de la trenza, esto se hace para poder reducir la interferencia entre los pares debido a la induccin mutua. Las constantes primarias del cable de par trenzado son sus parmetros elctricos como la resistencia, inductancia, capacitancia y conductancia, que estn sujetas a variaciones ambientales, tales como temperatura y humedad; tambin se ven afectadas por la tensin mecnica, y que dependen de las variaciones en la fabricacin. En la Figura 5 se muestra un cable de par trenzado.

Par de cables protegido con armadura. Para reducir las prdidas por radiacin e interferencia, generalmente se encierran los cables paralelos en una malla metlica conductiva. La malla se conecta a tierra actuando como un sistema de proteccin para la lnea de transmisin, adems evita que las seales se difundan ms all de sus lmites y evita que la interferencia electromagntica llegue a los conductores de seales. En la Figura 6 se observa un par de cables paralelos protegido. Toda la estructura esta encerrada en un tubo trenzado conductivo y luego cubierta con una funda protectora de plstico.

2.1.2.3 Lneas de transmisin coaxial o concntricaPara bajas frecuencias son muy utilizadas las lneas de transmisin de conductores paralelos; pero para frecuencias altas, sus prdidas por radiacin y prdidas dielctricas, as como su susceptibilidad a la interferencia externa son muy grandes, es decir, los conductores coaxiales se utilizan mucho, para aplicaciones de alta frecuencia, porque reducen las prdidas y aslan las trayectorias de transmisin. Hay dos tipos de cables coaxiales: Lneas rgidas llenas de aire y lneas slidas flexibles. La figura 7a muestra una lnea coaxial rgida de aire, y la figura 7b muestra un cable coaxial slido flexible. Los cables coaxiales rgidos llenos de aire son costosos de fabricar, y el aislante de aire debe estar libre de humedad para minimizar las prdidas.

Los cables coaxiales slidos tienen prdidas menores son mas fciles de construir, de instalar, y de hacerles mantenimiento. Los dos tipos de cables coaxiales son prcticamente inmunes a la radiacin externa, ellos en s irradian muy poca radiacin, y pueden operar a frecuencias ms altas que otros tipos de cables paralelos. La principal desventaja de las lneas de transmisin coaxiales es que son costosas y deben utilizarse en el modo desbalanceado. Para conectar lneas de transmisin balanceadas a una carga desbalanceada se utiliza un transformador especial con un primario desbalanceado y un bobinado secundario con conexin

central. El conductor protector externo de una lnea de transmisin coaxial desbalanceada generalmente se conecta a tierra. A frecuencias relativamente bajas, puede utilizarse un transformador ordinario para aislar la carga de la tierra fsica para minimizar los efectos de capacitancias dispersas. Para frecuencias relativamente altas, existen varios tipos diferentes de transformadores especiales conocidos con el nombre de balunes para las lneas de transmisin. Entre los balun ms conocido tenemos el de banda angosta, conocido popularmente como balun de camisa, o de bazuca, como se observa en la Figura 8.

Se coloca alrededor una camisa de un cuarto de longitud de onda y se conecta al conductor externo de un cable coaxial. En consecuencia, la impedancia que se ve, desde la lnea de transmisin, esta formada por una camisa y el conductor externo de un cable coaxial y es igual a infinito, o sea, que el conductor externo ya no tiene una impedancia de cero a tierra. As que uno, de los cables del par balanceado se puede conectar a la camisa sin hacer un cortocircuito a la seal. El segundo conductor se conecta al conductor interno del cable coaxial.

2.1.3 Circuitos equivalentes de lneas de transmisin 2.1.3.1 Lneas distribuidas uniformementeLas caractersticas de una lnea de transmisin se pueden conocer por medio de sus propiedades elctricas, como la constante dielctrica del aislante y la conductancia de los cables, y sus propiedades fsicas, como los espacios del conductor y el dimetro del cable. A su vez, estas propiedades determinan las constantes elctricas primarias como: resistencia de corriente directa en serie (R), inductancia en serie (L), capacitancia de derivacin (C), y conductancia de derivacin (G). La capacitancia y la conductancia ocurren entre las lneas mientras que la resistencia y la inductancia ocurren a lo largo de la lnea. Se conocen como parmetros distribuidos a las constantes primarias que se distribuyen de manera uniforme a lo largo de la lnea de transmisin; la simplificacin de los parmetros distribuidos se puede obtener, cuando se hace el anlisis de estudio por medio de agrupamiento, por una longitud unitaria dada, para formar un modelo elctrico artificial de la lnea. En la Figura 9 se observa el equivalente elctrico para una lnea de transmisin, de dos cables, metlica, donde se indican los lugares relativos de los distintos parmetros agrupados. La

conductancia entre las dos lneas de transmisin se ve en una forma recproca y se indica como una resistencia de derivacin dispersa (Rs).

2.1.3.2 Caractersticas de la transmisinLas caractersticas de una lnea de transmisin se llaman constantes secundarias y se determinan con las cuatro constantes primarias. Las secundarias son impedancia caracterstica y constante de propagacin.

2.1.3.3 Impedancia caractersticaImpedancia caracterstica. Cuando se quiere transferir una potencia mxima, desde la fuente a la carga, es decir no hay energa reflejada, una lnea de transmisin debe rematarse en una carga netamente resistiva que sea igual a la impedancia caracterstica de la lnea. La impedancia caracterstica de una lnea de transmisin es de forma compleja y tiene por unidades el ohmio, que idealmente no depende de la longitud de la lnea, y tiene la caracterstica de no poder medirse. La impedancia caracterstica que tambin se conoce con el nombre de resistencia de carga se puede definir como la impedancia vista desde una lnea infinitamente larga que termina en una carga totalmente resistiva igual a la impedancia caracterstica de la lnea de transmisin. El proceso de almacenamiento de energa de una lnea de transmisin se da a travs de la inductancia y capacitancia distribuidas. Una lnea de transmisin ideal almacena energa en forma indefinida; es decir entra energa a la lnea y ninguna se regresa. O sea que la lnea de transmisin acta como una resistencia que disipa el total de la energa que entra en la lnea de transmisin. Es posible simular una lnea de transmisin infinita, tomando una lnea de transmisin finita con terminacin en una carga puramente resistiva igual a la impedancia caracterstica (Zo); es decir toda la energa que entra a la lnea desde la fuente se consume en la carga, suponemos aqu una lnea sin prdidas. Veamos un ejemplo de una lnea de transmisin terminada en una carga (Z) que es igual a la impedancia caracterstica (Zo), vase la figura 10.

La impedancia que se ve desde una lnea de ''n'' secciones sucesivas se determina de la siguiente expresin:

en donde ''n'' es el nmero de secciones para un nmero infinito de secciones: a cero si:

se acerca

Entonces

en donde

Por lo tanto,

o

Para frecuencias extremadamente bajas, dominan as resistencias y la ecuacin anterior se simplifica a:

Para frecuencias extremadamente altas, la inductancia y la capacitancia dominan y la ecuacin:

se especifica a:

Puede verse de la ecuacin anterior que para frecuencias altas, la impedancia caracterstica en una lnea de transmisin se aproxima a una constante, es independiente de la frecuencia y longitud, y se determina slo por la inductancia y capacitancia. Podemos observar tambin que el ngulo de fase es de 0. Por lo tanto, se ve totalmente resistiva y toda la energa incidente se absorber por la lnea. Desde un punto de vista totalmente resistivo, podemos asegurar que la impedancia que se ve desde la lnea de transmisin, que consta de un nmero infinito de secciones se aproxima a la impedancia caracterstica Esto se puede ver en la Figura 11.

Entre los mtodos para determinar la impedancia caracterstica tenemos el de la ley de Ohm. Cuando una fuente se conecta a una lnea infinitamente larga y se le aplica un voltaje, fluye corriente. Aunque la carga este abierta, el circuito esta completo a travs de las constantes distribuidas de la lnea. La impedancia caracterstica es la relacin del voltaje que emana de la fuente (E0) a la corriente de la lnea (I0). Matemticamente, Z0 es:

La impedancia caracterstica de una lnea de transmisin que consta de dos cables paralelos con un dielctrico de aire puede determinarse de sus dimensiones fsicas como muestra la Figura 12. y la frmula:

en donde A = distancia entre los centros de los conductores de la linda de transmisin B = radio del conductor y la distancia entre los centros es mucho mayor que el radio del conductor. La impedancia de un cable coaxial concntrico puede determinarse por sus dimensiones fsicas, obsrvese la figura 13. y la frmula:

en donde D = dimetro interior del conductor externo Er = constante del dielctrico del material aislante d = dimetro exterior del conductor interno

Dimensiones fsicas de las lneas de transmisin (figura 12) lneas de transmisin de dos cables paralelos; (figura 13) lnea de transmisin de cable coaxial.

2.1.3.4 Constante de propagacinConstante de propagacin. La constante de propagacin (a veces llamada el coeficiente de propagacin) se utiliza para expresar la atenuacin (perdida de la seal) y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de una lnea de transmisin. Conforme se propaga una onda, a lo largo de la lnea de transmisin, su amplitud se reduce con la distancia viajada. La constante de propagacin se utiliza para determinar la reduccin en voltaje o corriente en la distancia conforme una onda TEM se propaga a lo largo de la lnea de transmisin. Para una lnea infinitamente larga, toda la potencia incidente se disipa en la resistencia del cable, conforme la onda se propague a lo largo de la lnea. Por lo tanto, con una lnea infinitamente larga o una lnea que se ve como infinitamente larga, como una lnea finita se termina en una carga acoplada (Z0 = ZL), no se refleja ni se regresa energa nuevamente a la fuente. Matemticamente, la constante de propagacin es:

En donde y = constante de propagacin a = coeficiente de atenuacin (nepers por unidad de longitud) B = coeficiente de desplazamiento de fase (radianes por unidad de longitud). La constante de propagacin es una cantidad compleja definida por:

Ya que un desplazamiento de fase de 2 rad ocurra sobre una distancia de una longitud de onda,

A frecuencias de radio e intermedias,

por lo tanto

y

La distribucin de la corriente y el voltaje a lo largo de la lnea de transmisin que se termina en una carga igual a su impedancia caracterstica (una lnea acoplada) se determinan con las frmulas

en donde Is = corriente en el extremo de la fuente de la lnea Vs = voltaje en el extremo de la fuente de la lnea y = constante de propagacin l =distancia de la fuente en donde se determina la 'corriente o el voltaje Para una carga acoplada y para una longitud determinada de cable l, la prdida en el voltaje o corriente de la seal es la parte real de y l, y el desplazamiento de fase es la parte imaginaria. Como se indic anteriormente, (las ondas electromagnticas viajan a la velocidad de. luz, al propagarse a travs de un vaco, y casi a la velocidad de la luz, cuando se propagan por el aire. Sin embargo, en las lneas de transmisin metlica, donde el conductor generalmente es de cobre y los materiales dielctricos varan, considerablemente, acuerdo con el tipo de cable, una onda electromagntica viaja mucho ms lenta.) El factor de velocidad (constante de velocidad) se define simplemente como la relacin de la velocidad real de propagacin, a travs de un medio determinado a la velocidad de propagacin a travs del espacio libre. Matemticamente, el factor de velocidad es:

en donde Vf = factor de velocidad Vp = velocidad real de propagacin c = velocidad de propagacin a travs del espacio libre, c = 3 X 10^8 m/s y

La velocidad a la que viaja una onda electromagntica, en una lnea de transmisin, depende de la constante dielctrica del material aislante que separa los dos conductores. El factor de velocidad se puede obtener, aproximadamente, con la frmula

en donde r = es la constante dielctrica de un material determinado (permeabilidad del material relativo a la permeabilidad del vaco, la relacin /o). La constante dielctrica es simplemente la permeabilidad relativa del material. La constante dielctrica relativa del aire es 1.0006. Sin embargo, la constante dielctrica di: los materiales comnmente utilizados en las lneas de transmisin varan de 1.2 a 2.8 dando factores de velocidad desde 0.6 a 0.9. Los factores de velocidad para varias configuraciones comunes para lneas de transmisin se indican en la tabla de factores de velocidad, y las constantes dielctricas para varios materiales se listan en la tabla de constante dialctica.

La constante dielctrica depende del tipo de material que se utilice. Los inductores almacenan energa magntica y los capacitadores almacenan energa elctrica. Se necesita una cantidad finita de tiempo para que un inductor o capacitar tome o d energa. Por lo tanto, la velocidad a la cual una onda electromagntica se propaga a lo largo de una lnea de transmisin vara con la inductancia y la capacitancia del cable. Se puede mostrar que el tiempo T= (LC). Por lo tanto, la inductancia, la capacitancia, y la velocidad de propagacin estn relacionadas matemticamente por la frmula. velocidad x tiempo = distancia Por lo tanto,

Substituyendo por el tiempo da

Si la distancia se normaliza a 1 m, la velocidad de propagacin para una lnea sin prdidas es

Material Aire Hule Polietileno Tefln Espuma de tefln Pins de tefln Espiral de tefln Material Vaco Aire Tefln Papel, parafinado Hule Mica Vidrio

Constante dielctrica 0.95 0.975 0.56 0.65 0.66 0.70 0.82 0.81 0.81 Constante dielctrica 1.0 1.0006 2.0 2:5 3.0 5.0 7.5

2.1.4 Ondas incidentes y reflejadasUna lnea de transmisin ordinaria es bidireccional; la potencia puede propagarse, de igual manera en ambas direcciones. El voltaje que se propaga, desde la fuente a hacia la carga, se llama voltaje incidente, y el voltaje que se propaga, desde la carga hacia la fuente se llama voltaje reflejado. En forma similar, hay corrientes incidentes y corrientes reflejadas. En

consecuencia, la potencia incidente se propaga hacia la carga y la potencia reflejada hacia la fuente. El voltaje y la corriente incidentes, siempre estn en fase para una impedancia caracterstica resistiva. Para una lnea infinitamente larga, toda la potencia incidente se almacena por la lnea y no por la potencia reflejada. Adems, si la lnea se termina en una carga totalmente resistiva, igual a la impedancia caracterstica de la lnea, la carga absorbe toda la potencia incidente. Para una definicin ms prctica, la potencia reflejada es la porcin de la potencia incidente que no fue absorbida por la carga. Por tanto, la potencia reflejada nunca puede exceder la potencia incidente. Tanto las ondas incidentes como las reflejadas tienen existencia fsica y resultan un concepto til para entender los fenmenos de las lneas, pero no debemos emplear ese concepto para extrapolar resultados intuitivamente pues se convierten rpidamente en fuente de complicaciones y errores innecesarios. Por el momento baste recordar que la "potencia incidente" y "potencia reflejada" es una informacin til acerca de la adaptacin de la carga a la antena, as: Cuando la potencia reflejada es cero, la antena o carga presenta a la lnea una impedancia igual a la caracterstica. Esta suele ser la condicin ms deseable, facilitando la adaptacin al equipo y originando pocas prdidas adicionales. Cuando la potencia reflejada es distinta de cero, la antena presenta una impedancia diferente de la caracterstica de la lnea y esto puede ser un inconveniente o una ventaja, segn lo que se pretenda. Normalmente se tratan de evitar por diversas razones, pero recuerde que esto no es un imperativo. Si la lnea no posee muchas prdidas propias, la potencia neta que se est emitiendo es la diferencia entre la potencia directa y la reflejada y no necesariamente este valor ser significativamente menor que el que existira en ausencia de potencia reflejada. Recuerde: Normalmente la potencia reflejada no se pierde. Si la lnea muestra algn valor notable de potencia reflejada (tal vez superior al 10% o 20% de la incidente, puede ser necesario intercalar algn dispositivo adaptador de impedancia entre la lnea y el equipo si este ya no lo posee o ajustar la antena para adaptarla mejor a la lnea. Recuerde, no es la potencia reflejada la que daa al equipo, es la desadaptacin de impedancias.

2.1.4.1 Lneas resonantes y no resonantesUna lnea sin potencia reflejada se llama lnea no resonante o plana. En una lnea plana el voltaje y la corriente son constantes, a travs de su longitud suponiendo que no hay prdidas Cuando la carga es un corto circuito o circuito abierto, toda la potencia incidente se refleja nuevamente hacia la fuente. Si la fuente se reemplazara con un circuito abierto o corto circuito y la lnea no tuviera prdidas, la energa que esta presente en la lnea se refleja de un lada a otro (oscilara). Entre las terminaciones de la carga y la fuente en forma similar a la potencia de un circuito tanque. A esto se le llama lnea resonante. En una lnea resonante, la energa se transfiere en forma alternada entre los campos magnticos y elctricos de la inductancia y la capacitancia distribuidas. La figura muestra una fuente, una lnea de transmisin, y una carga con sus ondas incidentes y reflejadas correspondientes.

2.1.4.2 Coeficiente de reflexinEl coeficiente de reflexin, es una cantidad vectorial que representa a la relacin del voltaje reflejado al voltaje incidente de la corriente reflejada a la corriente incidente. Matemticamente, el coeficiente de reflexin es gamma, , definido por:

En donde: = coeficiente de reflexin Ei = voltaje incidente Er = voltaje reflejado Ii = corriente incidente Ir = corriente reflejada

2.1.5 Ondas estacionariasCuando Zo = ZL, la carga absorbe toda la potencia incidente. Esto se llama lnea acoplada. Cuando Zo ZL parte de la potencia incidente es absorbida por la carga y parte se regresa (refleja) a la fuente. Esto se llama la lnea sin acoplar o desacoplada. Con una lnea desacoplada, hay dos ondas electromagnticas que viajan en direcciones opuestas, y estn presentes en la lnea todo el tiempo (estas ondas, de hecho, se llaman ondas viajeras). Las dos .ondas viajeras establecen un patrn de interferencia conocido como onda estacionaria. Esto se muestra en la figura.

Conforme las ondas incidentes y reflejadas se cruzan entre s, se producen en la lnea patrones estacionarios de voltaje y de corriente. A estas ondas se les llama ondas estacionarias, porque

parece que permanecen en una posicin fija en la lnea, variando solamente en amplitud. La onda estacionaria tiene un mnimo (nodos) separado por la mitad de una longitud de onda de las ondas viajeras y un mximo (antinodos), tambin separado por la mitad de una longitud de onda.

2.1.5.1 Relacin de onda estacionaria ROE (Standing Wave Ratio - SWR)Las ondas estacionarias resultan de la composicin de dos ondas viajeras, una que se dirige desde el generador hacia la carga y otra que es reflejada por la carga que viaja desde la carga hacia el generador. La relacin de onda estacionaria (SWR), se define como la relacin del voltaje mximo con el voltaje mnimo, o de la corriente mxima con la corriente mnima de una onda estacionaria en una lnea de transmisin. SWR frecuentemente se llama la relacin de onda estacionaria de voltaje (VSWR). Esencialmente, la SWR es una medicin de desacoplamiento entre la impedancia de carga y la impedancia caracterstica de la de transmisin. Matemticamente, la SWR es:

El mximo del voltaje (V mximo) ocurre cuando las ondas incidentes y reflejadas estn en fase (o sea, que sus picos mximos pasan el mismo punto en la lnea Con la misma polaridad), y el mnimo del voltaje (V mnimo) ocurre cuando las ondas incidentes reflejadas estn 180 fuera de fase. Matemticamente, V mximo Y V mnimo son:

Por lo tanto la ecuacin SRW se puede volver a escribir como:

De la ecuacin anterior, puede verse que cuando las ondas incidentes y reflejadas son iguales en amplitud (desacoplamiento total), SWR = infinito. Esta es la condicin del peor caso. Adems, puede verse que cuando no hay una onda reflejada (Er = 0), SWR = Ei / E o 1. Esta condicin ocurre cuando Zo = ZL y es la situacin ideal. La relacin de onda estacionaria tambin puede escribirse en trminos de arreglando la ecuacin SRW da: Sustituyendo

Factorizando Ei nos da:

Multiplicando en forma cruzada da:

Cuando la carga es puramente resistiva, la SWR tambin puede expresarse como una relacin de la impedancia caracterstica a la impedancia de carga, o viceversa. Matemticamente, la SWR es:

El numerador y el denominador para la ecuacin anterior se seleccionan de tal manera que la SWR siempre sea un nmero mayor que 1.

2.1.6 Impedancia de entrada en la lnea de transmisinEn la seccin anterior se mostr que, cuando una lnea de transmisin se termina en corto circuito o circuito abierto, hay una inversin de impedancia; cada cuarto de longitud de onda. Para una lnea sin prdidas, la impedancia vara de infinito a cero. Sin embargo, en una situacin ms real, donde ocurren prdidas de potencia, la amplitud de la onda r0flejada es siempre menor que el de la onda incidente, excepto en la terminacin. Por lo tanto, la impedancia vara de algn valor mximo a algn valor mnimo, o viceversa, dependiendo de si la lnea se termina en un corto o un circuito abierto. La impedancia de entrada para una lnea sin prdidas, vista desde una lnea de transmisin que est terminada en un corto o un circuito abierto puede ser resistiva, inductiva, o capacitiva, dependiendo de la distancia que exista desde la terminacin.

2.1.7 Reflctrometria en el dominio del tiempoLos cables metlicos, como todos los componentes, dentro de un sistema de comunicacin electrnica, pueden desarrollar problemas que inhiben su habilidad de funcionar como se espera. Los problemas con los cables frecuentemente crean situaciones nicas, porque los cables con frecuencia se extienden sobre distancias largas, a veces, hasta varios miles de pies o ms. Los problemas con los cables se atribuyen frecuentemente a la erosin qumica, en puntos con conexiones cruzadas, y a fallas mecnicas. Cuando ocurre un problema con un cable, puede consumirse mucho tiempo y, en consecuencia, pude ser bastante costoso, para determinar el tipo y el lugar exacto donde ocurre el problema. Una tcnica que puede utilizarse para localizar el deterioro de un cable metlico se llama Reflctrometria del dominio del tiempo (TDR). Con TDR, los deterioros en la lnea de transmisin pueden localizarse en un radio de varios pies, en distancias de 10 millas. TDR hace uso de la teora, bien establecida, que dice que el deterioro de las lneas de transmisin, como cortos y abiertos, hace que una porcin de la seal incidente regrese a la fuente. Cunto regresa, depende del tipo y de la magnitud del deterioro. El punto en la lnea donde el deterioro se localiza representa una discontinuidad de la seal. Esta discontinuidad hace que una parte de la seal transmitida sea reflejada, en lugar de que contine a lo largo del cable:Si no regresa la energa (o sea, que la lnea de transmisin y la carga estn perfectamente acopladas), la lnea est infinitamente larga o est terminada en una carga resistiva con una impedancia igual a la impedancia caracterstica de la lnea. TDR opera de forma similar a un radar. Un pulso de corta duracin con un rpido tiempo de elevacin se propaga a lo largo del cable; luego se mide el tiempo para que una porcin de esa seal regrese a la fuente. Esta seal de retorno se llama, a veces eco.

Conociendo la velocidad de propagacin en el cable, puede determinarse la distancia exacta entre el deterioro y la fuente utilizando las siguientes relaciones matemticas:

en donde d = distancia a la discontinuidad (metros) v = velocidad (metros/segundo) v = k x C' (metros/segundo) k = factor de velocidad (vlc) C = 3 x 108metros/segundo t = tiempo transcurrido (segundos) El tiempo transcurrido se mide del borde delantero del pulso transmitido a la recepcin de la seal reflejada, como se muestra en la figura (a). Es importante que el pulso transmitido sea tan' angosto como sea posible. De otra forma, cuando se localice el deterioro cerca de la fuente, la seal reflejada podra regresarse, mientras que el pulso se est transmitiendo todava (figura b), dificultando su deteccin. Para las seales que viajan a la velocidad de la luz (c), la velocidad de propagacin es 3 X 10^8 m/s o aproximadamente 1 ns/pie. En consecuencia, un ancho de pulso de varios microsegundos limitara la utilidad de la TDR a slo los deterioros de cable que ocurrieran a varios miles de pies de distancia o ms. Uno de los factores que limitaban el desarrollo de la TDR era producir un pulso extremadamente angosto para localizar las fallas de los cables en cables cortos.

2.1.8 Estudio de las seales en redLas seales, en su desplazamiento a lo largo de los medios de red, se ven afectadas por diferentes fenmenos fsicos que pueden afectar de forma importante a la calidad de las

mismas, llegando incluso a hacerlas ininteligibles, con lo que la informacin transmitida en ellas queda inservible. Vamos a estudiar a continuacin qu factores afectan al estado y calidad de una onda en su desplazamiento por los medios fsicos. Propagacin de una seal en red Cuando una tarjeta de red emite seales en forma de voltaje elctrico o pulsos luminosos, ese pulso rectangular, formado por ondas, se desplaza, o se propaga, a travs del medio fsico (cableado, atmsfera, dispositivos de red, etc.). Propagacin significa que un bloque de energa, que representa 1 bit, se desplaza desde un lugar hacia otro. La velocidad a la cual se propaga depende del material que se usa en el medio, de la estructura del mismo y de la frecuencia de los pulsos. El tiempo que tarda el bit en desplazarse desde un extremo a otro del medio y nuevamente en regresar se denomina tiempo de ida y vuelta, RTT. Suponiendo que no se producen demoras, el tiempo que tarda el bit en desplazarse a travs del medio hacia el extremo ms lejano es RTT/2. En situaciones extremas, tanto si los bits tardan poco tiempo en desplazarse a travs del medio como si tardan demasiado, se producen efectos no convenientes que hay que evitar a toda costa. Si el tiempo de propagacin de los bits es demasiado corto, es posible que se deba reducir su velocidad de transmisin para que el resto del equipamiento de red los pueda leer correctamente. Otra solucin posible es el almacenamiento temporal de los bits de informacin en una memoria intermedia, procedimiento conocido como buffering, de tal forma que los dispositivos de red leern los bits de esta memoria, y no directamente del medio, con lo que su procesamiento ser correcto. En cambio, si el tiempo de propagacin es demasiado largo, se debe evaluar cmo manejar esta demora el resto de la red, ya que todo el funcionamiento de la misma se ver afectado de forma negativa, obtenindose rendimientos por debajo de los esperados. Atenuacin Atenuacin es la prdida de la fuerza de la seal, debida generalmente a la disminucin de amplitud de las ondas a medida que se van desplazando por el cable, proceso que les hace perder energa. La seleccin cuidadosa de los materiales (utilizando conductores de calidad, por ejemplo) y la geometra (la forma y el posicionamiento de los cables) pueden disminuir la atenuacin elctrica, aunque no se puede evitar que se produzca alguna prdida, ya que en todo circuito hay siempre una mayor o menor resistencia elctrica.

La atenuacin tambin se produce en las seales pticas, ya que la fibra ptica absorbe y dispersa parte de la energa luminosa a medida que el pulso luminoso se desplaza a travs de

la fibra. Esto se puede reducir considerablemente eligiendo con cuidado la longitud de onda, el color de la luz seleccionad y el tipo de vidrio que se utilice para la fibra. Igualmente, este fenmeno ocurre en el caso de ondas de radio y microondas, ya que stas son absorbidas y dispersadas por molculas especficas de la atmsfera. Uno de los elementos que ms atenuacin produce en una red es el cableado empleado en la misma. Si el cable es demasiado largo o demasiado atenuante, un bit 1 que se enva desde el origen puede no llegar al destino, o parecer un bit 0 si lo hace. Este problema se puede solucionar seleccionando estructuras de red que estn correctamente diseadas para producir bajas cantidades de atenuacin, eligiendo medios fsicos adecuados (cableado de alta calidad, fibras pticas ms avanzadas, emisiones de radio a frecuencias especficas), utilizando repetidores y hubs (dispositivos de red concebidos para ampliar y retemporizar las seales), etc. Reflexin Se entiende por reflexin un "rebote" de la seal, producido generalmente cuando los pulsos de voltaje tropiezan con una discontinuidad en su camino, como las entradas y salidas de los conectores y dispositivos, cables mal construidos, etc. Esta energa reflejada puede interferir con otros bits que circulan por el medio, produciendo una interferencia negativa que puede llegar a debilitar, e incluso destruir, la informacin transmitida.

La reflexin tambin se produce en el caso de las seales pticas, si tropiezan con alguna discontinuidad en el vidrio (conector enchufado a un dispositivo, por ejemplo) y en el caso de las ondas de radio y las microondas, debido a la diferencia de densidad de las distintas capas que atraviesan en la atmsfera. La reflexin puede provocar problemas en la red, ya que debilitan y modifican las seales. Para un ptimo desempeo de la red es importante que los medios usados en la misma tengan una impedancia especfica, concordante con la de los componentes elctricos de las tarjetas de red. A menos que los medios de red tengan la impedancia correcta, la seal experimentar cierta reflexin y se crear interferencia, que puede producir mltiples pulsos reflejados. Ya sea que el sistema sea elctrico, ptico o inalmbrico, la falta de acople en la impedancia puede provocar reflexiones, y si se refleja una cantidad de energa suficiente, el sistema binario de dos estados se puede confundir debido a toda la energa adicional que se genera a su alrededor. Ruido Entendemos por ruido todas aquellas adiciones de energa no deseadas a las seales que transportan informacin por los medios de red, ya sean de voltaje, pticas o electromagnticas.

Ninguna seal elctrica se produce sin ruido, pero el factor verdaderamente importante es mantener la relacin seal/ruido (S/N) lo ms alta posible, es decir, que la seal se mantenga siempre por encima de los ruidos que la acompaan. Si no se consigue esto y el ruido es lo suficientemente alto se pueden corromper los bits transmitidos, haciendo que los unos binarios puedan parecer ceros, o al contrario, destruyendo con ello el mensaje original.

Una de las causas ms comunes de ruido es la interaccin de las seales que viajan por los diferentes hilos de un cable, fenmeno conocido con el nombre de diafona. Cuando dos hilos estn colocados uno muy cerca del otro y no estn trenzados, la energa de un hilo puede trasladarse al hilo adyacente y viceversa, debido a los campos electromagnticos creados por la corriente en movimiento, lo que puede provocar ruido en ambos extremos de un cable terminado. La diafona se puede controlar con el uso de cables de par trenzado de buena calidad y el cumplimiento estricto de los procedimientos de terminacin estndar de los mismos. Otro tipo de ruido muy comn en redes es el ruido trmico, debido al movimiento aleatorio de los electrones en los hilos de los cables. No hay nada que se pueda hacer con respecto al ruido trmico, salvo suministrar a las seales una amplitud lo suficientemente grande como para que este tipo de ruido no tenga importancia. De todas formas, suele ser relativamente insignificante en comparacin con las seales, por lo que su efecto no es muy perjudicial. No ocurre lo mismo con los ruidos de la lnea de alimentacin de corriente alterna y de la conexin a tierra de referencia, que son problemas cruciales en la comunicacin en redes. El ruido de la lnea de alimentacin de corriente alterna se origina debido a los campos elctricos y magnticos producidos por la corriente alterna que circula por el cableado de alimentacin comn en casas, empresas, etc., lo que hace que dentro de estos edificios este tipo de ruido se encuentra en todo el entorno. Si no es tratado correctamente, puede representar un gran problema para una red. Por otra parte, es normal que el chasis de un dispositivo informtico sirva como la conexin a tierra de referencia de seal y como conexin a tierra de la lnea de alimentacin de CA, como ocurre generalmente en las estaciones de trabajo y servidores. Esto suele producir interferencias en el sistema de datos, conocidas como ruido de la conexin a tierra de referencia, que pueden resultar difciles de detectar y rastrear. Lo ideal es que la conexin a tierra de referencia de seal de los equipos informticos y de los dispositivos de red se encuentre completamente aislada de la conexin a tierra elctrica. El aislamiento mantendra la fuga de electricidad de CA y los picos de voltaje fuera de la conexin a tierra de referencia de seal. Pero normalmente los instaladores elctricos no toman en consideracin la longitud de los cables neutros y de conexin a tierra que llegan a cada tomacorriente elctrico, con lo que, cuando estos cables son largos, pueden actuar como una antena para el ruido elctrico.

Para evitar el problema de los ruidos de la conexin a tierra de referencia de seal y de la lnea de alimentacin de corriente alterna es importante trabajar en estrecha relacin con el instalador elctrico y con la compaa de electricidad, con objeto de obtener la mejor y ms corta conexin a tierra elctrica. Una buena forma de trabajo conjunto sera instalar un transformador dedicado exclusivamente a dar suministro a la red local, ya que as se pueden controlar los dispositivos conectados al sistema, evitando los motores, calentadores elctricos y otros aparatos con alto consumo de corriente. Una alternativa aconsejable es solicitar la instalacin para cada rea de trabajo de paneles de distribucin de electricidad separados, tambin conocidos como disyuntores, que permiten acortar la longitud de la conexin a tierra de seal, ya que los cables neutros y de conexin a tierra de cada tomacorriente se juntan en el disyuntor. Otra causa comn de ruidos en una red son las interferencias electromagntica (EMI) y interferencias de la radiofrecuencia (RFI), originadas generalmente por los sistemas de iluminacin, los motores elctricos y los sistemas de radio, que crean fuentes externas de pulsos elctricos que pueden afectar seriamente a la calidad de las seales elctricas de los cables. Cada hilo dentro de un cable puede actuar como una antena, absorbiendo las seales elctricas de los dems hilos y de las fuentes elctricas situadas fuera del cable. Si el ruido elctrico resultante alcanza un nivel lo suficientemente alto, puede hacerse difcil para las tarjetas de red discriminar el ruido de la seal de datos, con lo que tendrn dificultades para interpretar correctamente el flujo de bits que representan las seales. Este problema es especialmente importante porque la mayora de las redes locales utilizan frecuencias en la regin de 1-100 MHz, franja en la que las seales de la radio FM, las seales de televisin y las de otros muchos aparatos tienen tambin sus frecuencias operativas. Hay varias formas de limitar la interferencia electromagntica y la interferencia de radiofrecuencia, como aumentar el tamao de los cables o mejorar el tipo de aislador empleado. Sin embargo, estos mtodos aumentan el tamao y el costo de los cables, sin mejorar demasiado la calidad, por lo que es ms normal que los diseadores de redes especifiquen un cable de buena calidad y normas sobre la longitud mxima recomendada para los cables que conectan los nodos. Otras tcnicas ms exitosas son el blindaje y la cancelacin. En el caso de un cable que utiliza blindaje (STP, coaxiales, etc.), una malla o un papel metlico recubre cada par de hilos o grupo de pares de hilos, actuando como barrera contra las seales de interferencia. Como contrapartida, el uso de revestimientos de malla o papel metlico aumenta el dimetro del cable y, en consecuencia, tambin los costos. Ms econmico resulta el aprovechamiento del efecto de cancelacin. Cuando la corriente elctrica fluye a travs de un cable crea un pequeo campo magntico circular a su alrededor, cuyo sentido depende de la direccin en que circula la corriente. Cuando dos cables de un circuito elctrico se colocan uno cerca del otro, como la corriente circula por ellos en direcciones opuestas, los campos magnticos de un cable son el opuesto exacto del otro, por lo que los dos campos magnticos se cancelan entre s, e incluso actan juntos cancelando cualquier otro campo magntico externo. Este efecto cancelador de campos magnticos se puede aumentar trenzando los cables, consiguindose de esta forma una resultado de autoblindaje para los pares de hilos que transportan datos en la red.

Los sistemas que utilizan fibras pticas e inalmbricas experimentan alguna de estas formas de ruido pero son inmunes a otras. Por ejemplo, la fibra ptica es inmune a la diafona y al ruido de la lnea de alimentacin de CA de la conexin a tierra de referencia, y los sistemas inalmbricos son particularmente propensos a la interferencia electromagntica/interferencia de la radiofrecuencia. Dispersin, fluctuacin de fase y latencia La dispersin, la fluctuacin de fase y la latencia son tres en realidad cosas distintas, pero se agrupan debido a que las tres afectan a la temporizacin de los bits transmitidos, factor muy importante en redes en las que se mueven millones de bits por el medio fsico, en las que el elemento tiempo es fundamental para una buena comunicacin. Se entiende por dispersin el hecho de que una seal se ensanche con el tiempo, debido al aumento de la longitud de onda de la misma. La dispersin es debida generalmente a los tipos de medios fsicos involucrados en la transmisin de los bits de datos y, si es alta, puede dar lugar a que los bits puedan comenzar a interferir con los que le preceden y le siguen en la transmisin, producindose una degeneracin en la seal transmitida que acarrea una prdida de informacin. En el cableado de cobre la dispersin se puede solucionar a travs de un diseo conveniente, limitando las longitudes de los cables y detectando cul es la impedancia adecuada. En el caso de la fibra ptica, la dispersin se puede controlar usando luz lser con una longitud de onda muy especfica. En el caso de comunicaciones inalmbricas, la dispersin se puede reducir a travs de las frecuencias que se usan para realizar la transmisin.

En todos los sistemas digitales los pulsos de reloj son lo que controlan todo, y en el caso concreto de las transmisiones en red, son los que hacen que la tarjeta de red de un host enve los bits en el momento adecuado (temporizacin). Si en una transmisin de datos en red el reloj del host origen no est sincronizado con el del host destino, lo que es muy probable, se producir una fluctuacin de fase de temporizacin, que originar que los bits lleguen un poco antes o un poco ms tarde de lo esperado. La fluctuacin de fase de temporizacin no es fcil de solucionar, requirindose una serie de complicadas sincronizaciones de reloj, tanto de hardware como de software, y a veces de protocolo. Otro factor que afecta a la calidad de una transmisin de datos es la latencia o demora, consistente en el retraso temporal que experimenta una seal en su viaje por los medios fsicos. La latencia existe en mayor o menor grado en todos los sistemas de comunicacin, ya que las seales tardan siempre un cierto tiempo en desplazarse por los medios y llegar a su destino, pero puede verse incrementada en exceso cuando los bits de informacin tienen que atravesar los diferentes dispositivos de red que encuentran en su camino, ya que los componentes electrnicos de estos (transistores, circuitos, etc.) frenan literalmente a los bits que los atraviesan. La solucin para el problema de la latencia es el uso cuidadoso de los dispositivos de red, estrategias de codificacin y protocolos de capa. Colisiones Una colisin se produce cuando dos bits de dos mquinas distintas que intentan comunicarse en red se encuentran simultneamente en un medio compartido (en un cable de cobre, en un conector de dispositivo, etc.). En el caso de cables de cobre, por ejemplo, cuando dos bits se encuentran en el mismo lugar y en el mismo instante, se produce una colisin entre ellos, que hace que se sumen los voltajes de los dos dgitos binarios, provocando un tercer nivel de voltaje. Como el sistema binario slo entiende dos niveles de voltaje, a todos los efectos los dos bits quedan destruidos, al dejar de tener sentido la informacin que transportan. El rea dentro de la red donde los paquetes de datos se originan y colisionan se denomina dominio de colisin, e incluye todos los entornos fsicos de transmisin compartidos por diferentes mquinas que se comunican por ellos. Las colisiones son parte normal del funcionamiento de muchas redes. Sin embargo, un exceso de colisiones puede hacer que la red sea ms lenta, llegando incluso a detenerla por completo. Por lo tanto, una gran parte del diseo de una red se refiere a la forma de reducir al mnimo y localizar las colisiones.

Hay muchas formas de intentar corregir las colisiones. Una de estas formas es detectarlas y, simplemente, tener un conjunto de normas para corregir el problema cuando se produce. En el caso de las redes Ethernet, si ms de un nodo intenta transmitir simultneamente se produce una colisin y se daan los datos de cada uno de los dispositivos. La solucin implementada en este caso es detectar la colisin y administrar los turnos para transmitir mediante el uso de temporizadores aleatorios que controlan las trasmisiones tras haberse detectado una colisin. Las redes Token-Ring y FDDI intentan solucionar el problema de las colisiones permitiendo que slo un nodo pueda transmitir a la vez. Esto requiere que el uso de un patrn especial de bits, denominado token, de tal forma que slo puede transmitir en un momento dado la mquina poseedora del mismo. Una forma ms genrica de limitar las colisiones es segmentando la red, dividindola en varias porciones mediante el uso de switches, de tal forma que a cada segmento de la red slo accedan directamente los host pertenecientes al mismo. Con esto se consigue limitar el nmero de seales que en un momento dado pueden estar circulando por el medio fsico. Otras propiedades de las lneas de trasmisin Aunque el uso natural de las lnea de trasmisin sea el transporte energa de un punto a otro, ellas tienen muchas otras propiedades elctricas que pueden aprovechar, sobre todo en radiofrecuencia. Con una seccin de lnea de trasmisin puede construirse: Un circuito resonante serie. Un circuito resonante paralelo. Una inductor. Una capacitor. Un dispositivo balanceador. Un transformador. Un adaptador de impedancias.

2.2 Par trenzado 2.2.1 ConceptoConsiste de dos alambres de cobre, aislados, dispuestos bajo un patrn en espiral. Se pueden poner en un cable varios de estos pares. El trenzado minimiza las interferencias electromagnticas entre los cables, dado que el acoplamiento entre ellos es mayor, de forma que las interferencias afectan a ambos cables de forma parecida. Es necesario que los cables tengan una impedancia caracterstica bien definida para asegurar una propagacin uniforme de las seales de alta velocidad a lo largo del cable y para asegurar que la impedancia de los equipos que se conectan a la lnea es la adecuada, de modo que pueda transferirse la mxima potencia a sta. Cuando se conoce la impedancia caracterstica de una lnea con cierta precisin, es posible disear una terminacin adecuada para sta, de modo que se evite la reflexin de las seales transmitidas, que podra dar lugar a errores en la transmisin.

2.2.2 Reconocimiento fsico del cable par trenzadoPor lo general, la estructura de todos los cables par trenzado no difieren significativamente, aunque es cierto que cada fabricante introduce algunas tecnologas adicionales mientras los estndares de fabricacin se lo permitan. El cable est compuesto, como se puede ver en el dibujo, por un conductor interno que es de alambre electroltico recocido, de tipo circular, aislado por una capa de polietileno coloreado. La siguiente tabla muestra el orden normal de los pares de cables, no su forma de conectarse:

Par #1:

Blanco/Azul Azul

Par #2:

Blanco/Naranja Naranja

Par #3:

Blanco/Verde Verde

Par #4:

Blanco/Caf Caf

El cable par trenzado es de los ms antiguos en el mercado y en algunos tipos de aplicaciones es el ms comn. Consiste en dos alambres de cobre o a veces de aluminio, aislados con un grosor de 1 mm aproximado. Los alambres se trenzan con el propsito de reducir la interferencia elctrica de pares similares cercanos. Los pares trenzados se agrupan bajo una cubierta comn de PVC (Policloruro de Vinilo) en cables multipares de pares trenzados (de 2, 4,8,hasta300pares). Un ejemplo de par trenzado es el sistema de telefona, ya que la mayora de aparatos se conectan a la central telefnica por medio de un par trenzado. Actualmente, se han convertido

en un estndar en el mbito de las redes LAN como medio de transmisin en las redes de acceso a usuarios (tpicamente cables de 2 4 pares trenzados). A pesar que las propiedades de transmisin de cables de par trenzado son inferiores, y en especial la sensibilidad ante perturbaciones extremas, a las del cable coaxial, su gran adopcin se debe al bajo costo, su flexibilidad y facilidad de instalacin, as como las mejoras tecnolgicas constantes introducidas en enlaces de mayor velocidad, longitud, etc.

Debajo de la aislacin coloreada existe otra capa de aislacin tambin de polietileno, que contiene en su composicin una sustancia antioxidante para evitar la corrosin del cable. El conducto slo tiene un dimetro de aproximadamente medio milmetro y ms la aislacin el dimetro puede superar el milmetro. Sin embargo es importante aclarar que habitualmente este tipo de cable no se maneja por unidades, sino por pares y grupos de pares, paquete conocido como cable multipar. Todos los cables del multipar estn trenzados entre s con el objeto de mejorar la resistencia de todo el grupo hacia diferentes tipos de interferencia electromagntica externa. Por esta razn surge la necesidad de poder definir colores para los mismos que permitan al final de cada grupo de cables conocer qu cable va con cual otro. Los colores del aislante estn normalizados a fin de su manipulacin por grandes cantidades. En telefona, es comn encontrar dentro de las conexiones grandes cables telefnicos compuestos por cantidades de pares trenzados, aunque perfectamente identificables unos de otros a partir de la normalizacin de los mismos. Los cables una vez fabricados unitariamente y aislados, se trenzan de a pares de acuerdo al color de cada uno de ellos; an as, estos se vuelven a unir a otros formando estructuras mayores: los pares se agrupan en subgrupos, los subgrupos de agrupan en grupos, los grupos se agrupan en superunidades, y las superunidades se agrupan en el denominado cable. De esta forma se van uniendo los cables hasta llegar a capacidades de 2200 pares; un cable normalmente est compuesto por 22 superunidades; cada subunidad est compuesta por 12 pares aproximadamente; este valor es el mismo para las unidades menores. Los cables telefnicos pueden ser armados de 6, 10, 18, 20, 30, 50, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 900, 1200, 1500, 1800 2200 pares.

2.2.3 Familias de par trenzadoEl cable es un medio de transmisin por el que viaja la informacin desde un punto transmisor hasta un punto receptor. El cable de cobre utiliza seales elctricas y la fibra ptica, de luz; pero las aplicaciones que se pueden correr son las mismas en ambos casos. El Instituto Americano Nacional de Estndares (ANSI), la Asociacin de Industria de la Telecomunicaciones (TIA) y la Asociacin de Industrias Electrnicas (EIA) reconocen los siguientes medios de transmisin que se especifican en la norma 568-A : UTP Unshielded Twisted Pair, Par Trenzado sin Blindaje STP Shielded Twisted Pair, Par Trenzado Blindado FTP Foiled Twisted Pair, Par Trenzado Blindado con Lmina FDI Fibra ptica multimodo en el cableado horizontal y monomodo en cableado vertical. Cable Coaxial

UTP Unshielded Twisted Pair, Par Trenzado sin Blindaje

STP Shielded Twisted Pair, Par Trenzado Blindado

FTP Foiled Twisted Pair, Par Trenzado Blindado

Para la transmisin de datos se utiliza principalmente el cobre y la fibra ptica. Ambos pueden correr cualquier tipo de aplicacin incluyendo voz y video- pero la distancia y el ancho de banda marcan la diferencia. Por ejemplo, una transmisin de televisin se puede enviar por un par trenzado en distancias de 1 metro, pero en distancias mayores se requiere cable coaxial o fibra ptica para evitar la atenuacin. Por su capacidad de frecuencia que es la cantidad de informacin que se puede mandar por distintos medios-, los diferentes tipos de cable son el de cobre (que se ocupa en las construcciones domesticas), el par trenzado, el cable coaxial y la fibra ptica. El cable coaxial es un conductor que tiene diferentes aislamientos y es ms costoso que el par trenzado; sin embargo, a grandes distancias resulta muy til porque permite menos interferencias y conecta mas estaciones. Se utiliza principalmente en telefona de larga distancia, redes de rea local y conexiones de perifricos a corta distancia.

2.2.4 Par trenzado sin blindaje (UTP)Par trenzado sin blindar (UTP). Es el soporte fsico ms utilizado en las redes LAN, pues es barato y su instalacin es barata y sencilla. Por l se pueden efectuar transmisiones digitales (datos) o analgicas (voz). Consiste en un mazo de conductores de cobre (protegido cada conductor por un dielctrico), que estn trenzados de dos en dos para evitar al mximo la Diafona. Un cable de par trenzado puede tener pocos o muchos pares; en aplicaciones de datos lo normal es que tengan 4 pares. Uno de sus inconvenientes es la alta sensibilidad que presenta ante interferencias electromagnticas. En Noviembre de 1991, la EIA (Electronics Industries Association) public un documento titulado Boletn de sistemas tcnicosespecificaciones adicionales para cables de par trenzado sin apantallar, documento TSB-36. En dicho documento se dan las diferentes especificaciones divididas por categoras de cable UTP (Unshielded Twisted Pair). Tambin se describen las tcnicas empleadas para medir dichas especificaciones por ejemplo, se definen la categora 3 hasta 16 Mhz, la categora 4 hasta 20 Mhz y categora 5, hasta 100 Mhz.

El entrelazamiento de cada par de cables y, a su vez, el de los pares entre s, le otorgan al cable una gran inmunidad a los ruido externos y a la induccin de los otros pares, debido al efecto de cancelacin que producen los pares trenzados de hilos al limitar la degradacin de la seal que causan la EMI y la RFI. Hay que observar que el cable UTP no es el mismo cable telefnico comn utilizado en nuestro pas, ya que ste ltimo posee una pantalla de aluminio que degrada bastante la seal de red, ya que aumenta la capacitancia (medida de la cantidad de elctrica que se puede almacenar entre dos conductores) del cable. Cuando se usa como medio de transmisin en red, el cable UTP tiene cuatro pares de hilos de cobre de calibre 22 24, con una impedancia de 100 ohmios, lo que lo diferencia de los que se utilizan para los telfonos (RJ-11, tambin conocidos como "Ficha Americana"). Como el UTP tiene un dimetro externo de aproximadamente 0,43 cm., el hecho de que su tamao sea pequeo puede ser ventajoso durante la instalacin. Como el UTP se puede usar con la mayora de las arquitecturas de networking principales, su popularidad va en aumento. La distancia mxima recomendada para este tipo de cable es de 100 metros, y su rendimiento es de 10-100 Mbps. El cable UTP presenta muchas ventajas. Es de fcil instalacin y es el ms econmico, y como su dimetro externo es tan pequeo, no llena los conductos para el cableado tan rpidamente como sucede con otros tipos de cables. Este puede ser un factor sumamente importante para tener en cuenta, en especial si se est instalando una red en un edificio antiguo. Adems, si se est instalando el cable UTP con un conector RJ, las fuentes potenciales de ruido de la red se reducen enormemente y se obtiene una conexin slida y de buena calidad. Como contrapartida, el cable UTP es ms sensible al ruido elctrico y la interferencia. El cable de pares trenzados sin apantallar UTP, es el clsico cable de red de 4 pares trenzados (8 hilos en total). Debido a que no dispone de proteccin contra las perturbaciones externas solo es adecuado para entornos relativamente libres de perturbaciones. Los pares estn numerados (de 1 a 4), y tienen colores estndar, aunque los fabricantes pueden elegir entre dos opciones para la combinacin utilizada. Algunos fabricantes exigen disposiciones particulares en la conexin, pero la norma TIA/EIA 568-A especifica dos modalidades, denominadas T568A y T568B, que son las ms utilizadas (la T568B es probablemente la ms extendida).

Num. pin Color 1 opcin Par-1: 4 - Azul 5 - Blanco/azul Par-2: 3Blanco/naranja 6 - Naranja Par-3: 1 - Blanco/verde 2 - Verde Par-4: 7 - Blanco/marrn 8 - Marrn

Color segunda posicin

Designacin

Rojo verde

R1 T1

Negro Amarillo

T2 R2

Azul Naranja

T3 R3

Maron Gris Azulado

T4 R4

Disposicin de pines T568A Nota: Para evitar posibles confusiones se recomienda que las instalaciones de cableado se realicen ntegramente con una sola modalidad de cable. Las designaciones T y R significan Tip y Ring, denominaciones que vienen de los primeros tiempos del telfono. En la actualidad se refieren a los cables positivos (Tip) y negativo (Ring) de cada par. Conexiones en cables UTP Para conectar el cable UTP a los distintos dispositivos de red se usan unos conectores especiales, denominados RJ-45 (Registered Jack-45), muy parecidos a los tpicos conectores del cableado telefnico casero.

Este conector reduce el ruido, la reflexin y los problemas de estabilidad mecnica y se asemeja al enchufe telefnico, con la diferencia de que tiene ocho conductores en lugar de cuatro. Se considera como un componente de red pasivo de la capa fsica, ya que slo sirve como un camino conductor entre los cuatro pares del cable trenzado y las patas de la toma RJ45. Los enchufes o conectores RJ-45 se insertan en jacks o receptculos RJ-45. Los jacks RJ-45 tienen 8 conductores, que se ajustan a los del conector RJ-45. En el otro lado del jack RJ-45 hay un bloque de insercin donde los hilos individuales se separan y se introducen en ranuras mediante una herramienta similar a un tenedor, denominada herramienta de puncin.

Por ltimo, para centralizar los diferentes conectores RJ-45 se utilizan unos dispositivos especiales, denominados paneles de conexin. Vienen provistos de 12, 24 48 puertos y normalmente estn montados en un bastidor. Las partes delanteras son jacks RJ-45, en los que se conectan los diferentes cables de red mediante sus correspondientes terminales RJ-45, mientras que las partes traseras son bloques de puncin que proporcionan conectividad o caminos conductores.

2.2.4.1 Aspectos tcnicos de UTPAtenuacin

La atenuacin es la perdida o disminucin de una seal mientras para por el medio de transmisin. El efecto de la atenuacin es importante porque determina la distancia mxima que separa a dos dispositivos. La atenuacin en el cable de cobre esta dad por dos factores: Perdidas por el cobre ya que debe ser de 24 AWG y 100 ohms Perdida dielctrica o disipacin debida a la calidad del aislamiento utilizado en la construccin del cable.

Se debe observar que el aislamiento del cable sea de polietileno o tefln. La atenuacin se expresa en dB por distancia (dB/300 metros) y es la medida de en que cantidad se atena la seal durante su viaje en el cable. En la mayor parte de las aplicaciones para LAN de los cuatro pares que contiene el cable se utilizan dos, un par para transmitir (blanco/naranja TX+, naranja TX-) y otro para recibir (blanco/verde RX+, verde RX-). Esto nos lleva a otro parmetro bastante importante. Interferencia(Crosstalk)

NEXT (Near End Crosstalk) Se refiere a que se monta la seal del par transmisor en el par receptor del mismo equipo

FEXT (Far End Crosstalk)

Se refiere a que se monta la seal de el par transmisor en el par receptor ubicado en el otro extremo

ELFEXT (Equal Level Far End Crosstalk) Es igual al FEXT excepto que la seal montada en el extremo lejano es relativa a la atenuacin de la seal en el extremo remoto en el par donde fue aplicada la seal en el extremo local

Para evitar el problema del Crosstalk se usan las torceduras en los pares, Si las torceduras son largas, los alambres de diferentes pares tienden a mezclarse; por eso, es preferible que las torceduras del par sean bastantes para incrementar la separacin de los cables y evitar que la forma helicoidal se deshaga. Por esta razn se recomienda que cuando se esta haciendo la terminacin del cable ya sea en el jack de la pared o el conector RJ-45 no se deshagan demasiado las torceduras de los pares.

2.2.5 UTP categora 5 y 5eLos cables UTP- Categora 5 para 100 MHz (155Mbs), son cables multipares conformados por conductores de cobre temple suave calibre 24 AWG (0,50 mm), con aislamiento de polietileno identificado segn cdigos de colores, formacin de pares; cubierta exterior de PVC antillama color gris e hilo de nylon para facilitar el retiro de la cubierta. Para ambientes con elevada interferencia electromagntica se puede incluir una pantalla de aluminio (en este caso, el cable se denomina STP-Categora 5). Estos cables estn diseados para trabajar en redes LAN de 100 MHz, (155 Mbs) cumpliendo con los requerimientos tcnicos de las normas ANSI/TIA/EIA. Asimismo, cumplen con los requerimientos internacionales de calidad exigidos por las normas ISO 9001 y con los requerimientos ambientales prescritos por las normas ISO 14001

El UTP se utiliza comnmente para aplicaciones de REDES Ethernet, el trmino UTP generalmente se refiere a los cables categora 3, 4 y 5 especificados por el estndar TIA/EIA 568-A Standard. Las categoras 5e, 6, & 7 tambin han sido propuestos para soportar velocidades ms altas. El cable UTP comnmente incluye 4 pares de conductores. 10BaseT, 10Base-T, 100Base-TX, y 100Base-T2 slo utilizan 2 pares de conductores, mientras que 100Base-T4 y 1000Base-T requieren de todos los 4 pares. Cada categora especifica unas caractersticas elctricas para el cable: atenuacin, capacidad de la lnea e impedancia. Existen actualmente 8 categoras dentro del cable UTP: Categora 1: Este tipo de cable esta especialmente diseado para redes telefnicas, es el tpico cable empleado para telfonos por las compaas telefnicas. Alcanzan como mximo velocidades de hasta 4 Mbps. Hilo telefnico trenzado de calidad de voz no adecuado para las transmisiones de datos. Las caractersticas de transmisin del medio estn especificadas hasta una frecuencia superior de 1 MHz. Categora 2: De caractersticas idnticas al cable de categora 1. Cable de par trenzado sin apantallar. Las caractersticas de transmisin del medio estn especificadas hasta una frecuencia superior de 4 MHz. Categora 3: Es utilizado en redes de ordenadores de hasta 16 Mbps. de velocidad y con un ancho de banda de hasta 16 Mhz. Velocidad de transmisin tpica de uso es de 10 Mbps en Ethernet. Con este tipo de cables se implementa las redes Ethernet 10BaseT. Las caractersticas de transmisin del medio estn especificadas hasta una frecuencia superior de 16 MHz. Categora 4: Esta definido para redes de ordenadores tipo anillo como Token Ring con un ancho de banda de hasta 20 Mhz y con una velocidad de 20 Mbps. Categora 5: Es un estndar dentro de las comunicaciones en redes LAN. Es capaz de soportar comunicaciones de hasta 100 Mbps. con un ancho de banda de hasta 100 Mhz. Este tipo de cable es de 8 hilos, es decir cuatro pares trenzados. La atenuacin del cable de esta categora viene dado por esta tabla referida a una distancia estndar de 100 metros:

Categora 5e: Es una categora 5 mejorada. Minimiza la atenuacin y las interferencias. Esta categora no tiene estandarizadas las normas aunque si esta diferenciada por los diferentes organismos. Puede transmitir datos hasta 1 Gbps, y las caractersticas de transmisin del medio estn especificadas hasta una frecuencia superior de 100 MHz. Categora 6: Es una mejora a la categora 5e, puede transmitir datos hasta 1 Gbps, y las caractersticas de transmisin del medio estn especificadas hasta una frecuencia superior de 250 MHz.

Categora 7: Es una mejora a la categora anterior, puede transmitir datos hasta 1 Gbps, y las caractersticas de transmisin del medio estn especificadas hasta una frecuencia superior de 600 MHz. El gran inconveniente de esta categora es el tipo de conector seleccionado que es un RJ-45 de 1 pines. En esta tabla podemos ver para las diferentes categoras, teniendo en cuenta su ancho de banda, cual sera la distancia mxima recomendada sin sufrir atenuaciones que hagan variar la seal:

2.2.6 Categora 6 y 7Categora 6: no esta estandarizada aunque ya se est utilizando. Se definirn sus caractersticas para un ancho de banda de 250 mhz. categora 7: no esta definida y mucho menos estandarizada. se definir para un ancho de banda de 600 mhz. el gran inconveniente de esta categora es el tipo de conector seleccionado que es un rj-45 de 1 pines.

2.2.7 Par trenzado blindado (STP)El STP (Shielded Twisted Pair) fue definido por IBM para el sistema de cableado denominado IBM Cabling System, y est formado por una capa exterior plstica aislante y una capa interior de papel metlico, dentro de la cual se sitan normalmente cuatro pares de cables, trenzados par a par, con revestimientos plsticos de diferentes colores para su identificacin.

La longitud mxima de cable recomendada para su instalacin en redes es de unos 100 metros, y su rendimiento suele ser de 10-100 Mbps es muy efectivo en la transmisin de informacin, ya que combina las tcnicas de blindaje, cancelacin y trenzado de cables, proporcionando resistencia contra la interferencia electromagntica y de la radiofrecuencia sin

aumentar significativamente el peso o tamao del cable. Como contrapartida, es ms caro que el cable de par trenzado no blindado.

A diferencia del cable coaxial, el blindaje en el STP no forma parte del circuito de datos, por lo que el cable deber estar conectado a tierra en ambos extremos. Si la conexin a tierra no est bien realizada, el STP puede transformarse en una fuente de problemas, ya que permite que el blindaje acte como si fuera una antena, absorbiendo las seales elctricas de los dems hilos del cable y de las fuentes de ruido elctrico que provienen del exterior del cable. Para la conexin de los cables STP a los diferentes dispositivos de red se usan unos conectores especficos, denominados conectores STP, similares a los RJ-45 descritos ms abajo. Se clasifican segn el tipo, siendo los ms comunes los de los tipos I, II y III. El Tipo I es un cable blindado con dos pares trenzados, a su vez con un blindaje por cada par, lo que le da una mayor inmunidad al ruido Su principales ventajas son que llegan a mayores distancias que los cables UTP, trabajan mejor en ambientes ms ruidosos como una industria y su conexin no es cara. Su principal desventaja, que resultan muy voluminosos respecto del UTP de similar cantidad de pares. El Tipo II es similar al Tipo I, pero se le agregan unos pares sin blindar, destinados al servici