Medios de Transmisión y Cableado Estructurado (J.E. Fonseca)

CEDES Don Bosco – InfoGen

52 Informática General

M E D I O S D E T R A N S M I S I Ó N os medios de transmisión son los caminos que siguen los datos en una red y sin ellos sería imposible la conectividad. Tanta importancia tienen dispositivos electrónicos, como hosts, arquitecturas, topologías y los medios de transmisión.

Por ello se dedica este capítulo a su estudio, considerando sus generalidades y características como puntos de partida para la correcta conformación de una red.

En los medios de transmisión se pueden diferenciar dos grandes grupos:

Los cables.

Los inalámbricos.

EL CABLEADO

El cable utilizado para formar una red se denomina a veces medio. Los tres

factores que se deben tener en cuenta a la hora de elegir un cable para una red son:

Velocidad de transmisión requerida.

Distancia máxima entre computadores.

Nivel de ruido e interferencias habituales en la zona que se va a instalar la red.

Costo

Los cables más utilizados son el cable coaxial, el par trenzado y la fibra óptica, aunque el primero de estos ya ha caído en desuso. Analicemos cada caso.

Cable coaxial

Consiste en un núcleo de cobre rodeado por una capa aislante. Esta capa está rodeada por una malla metálica que bloquea interferencias; todo está envuelto en una cubierta protectora que permite manipularlo. Le pueden afectar interferencias externas, por lo que ha de estar apantallado para reducirlas. Uno de sus problemas es que emite señales que pueden detectarse fuera de la red.

Figura 1 Estructura de un cable coaxial.

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Generalmente es usado para señales de televisión y para transmisiones de datos a alta velocidad a distancias de varios kilómetros.

La velocidad de transmisión puede llegar hasta 100 Mbps; pero hay que tener en cuenta que a mayor velocidad de transmisión, menor distancia podemos cubrir, ya que el periodo de la señal es menor, y por tanto se atenúa antes.

La nomenclatura de los cables para Ethernet (véase página ¡Error! Marcador no definido.) como este, tiene 3 partes:

La primera indica la velocidad en Mbps.

La segunda indica si la técnica de transmisión es en Banda Base (BASE) o en Banda Ancha (BROAD). (véase página ¡Error! Marcador no definido.)

La tercera los metros de segmento divididos por 100.

CABLE CARACTERÍSTICAS

10-BASE-5 Cable coaxial grueso

(Ethernet grueso).

Velocidad de

transmisión: 10 Mb/seg.

Segmentos: máximo de 500

metros.

10-BASE-2 Cable coaxial fino

(Ethernet fino).

Velocidad de


Segmentos: máximo de 185

metros.

10-BROAD-36 Cable coaxial

Velocidad de


Segmentos: máximo de

3600 metros.

100-BASE-X Fast Ethernet.

Velocidad de


10Base5

Figura 2 Red basada en 10-base-5

También conocido como THICK ETHERNET (Ethernet grueso), es el Ethernet original. Fue desarrollado originalmente a finales de los 70 pero se estandarizó hasta 1983.

Utiliza una topología en BUS, que conecta todos los nodos entre sí. En cada extremo del cable tiene que llevar un terminador y cada nodo se conecta al cable con un dispositivo llamado transceptor.

El cable usado es relativamente grueso (10mm) y rígido. Sin embargo es muy resistente a interferencias externas y tiene pocas pérdidas. Se le conoce con los códigos RG8 o RG11 y tiene una impedancia de 50 ohmios. Se puede usar conjuntamente con el 10Base2.

Características

Tipo de cable usado RG8 o

RG11

Tipo de conector usado AUI

Velocidad 10 Mb/s

Topología usada BUS

Mínima distancia entre

trascentores

2.5 m

Máxima longitud del cable

transceptor

50 m

Máxima longitud de cada

segmento

500 m

Máxima longitud de la red 2500 m

Máximo de dispositivos

conectados por segmento

100

Regla 5-4-3 Sí

La regla 5-4-3 es una norma que limita el tamaño de las redes y que se estudiará más adelante (véase pág. 69).



Ventajas

Es posible usarlo para distancias largas.

Tiene alta inmunidad a las interferencias.

Conceptualmente es muy simple.

Inconvenientes

Inflexible. Es difícil realizar cambios en la instalación una vez montada.

Intolerancia a fallos. Si el cable se corta o falla un conector, toda la red dejará de funcionar.

Dificultad para localización de fallos. Si existe un fallo en el cableado, la única forma de localizarlo es ir probando cada uno de los tramos entre nodos para averiguar cuál falla.

Aplicaciones en la actualidad

Debido a los inconvenientes antes mencionados, en la actualidad 10-Base-5 no es usado para montaje de redes locales. El uso más común que se le da en la actualidad es el de "Backbone" (cableado vertebral).

Básicamente un backbone se usa para unir varios HUB de 10BaseT cuando la distancia entre ellos es grande, por ejemplo entre plantas distintas de un mismo edificio o entre varios edificios de un campus o área.

Figura 3 Cable coaxial grueso utilizado como backbone.

10Base2

Muchas veces el costo de instalación del coaxial y los transceptores de las redes 10Base5 las hacía prohibitivas, Se buscó un cable más fino y, por tanto más barato, que además no necesitara transceptores. Así 10Base2 es la versión barata de 10Base5. Por esto, también se le conoce Thin Ethernet (Ethernet fino) o cheaper-net (red barata).

Este tipo de red fue la más usada hasta la primera mitad de la década de los noventas, en instalaciones no muy grandes, debido a su simplicidad y precio asequible.

Figura 4 Conectores BNC para Cable

Coaxial.

Se caracteriza por ser un cable coaxial fino (RG-58) y usar topología de BUS. Cada dispositivo de la red se conecta con un adaptador BNC en forma de "T" y al final de cada uno de los extremos del cable hay que colocar un terminador de 50 Ohmios.

Terminador

Conector Y Conector T



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Figura 5 Ejemplo de una red montada con Cable Coaxial Fino.

Características

Tipo de cable usado RG-58

Tipo de conector BNC

Velocidad 10 Mb/s

Topología usada BUS

Mínima distancia entre

estaciones 0.5 m

Máxima longitud de cada

segmento 185 m

Máxima longitud de la red 925 m


conectados por segmento 30

Regla 5-4-3 Si

Ventajas

Simplicidad. No usa ni concentradores, ni transceptores u otros dispositivos.

Debido a su simplicidad es una red bastante económica.

Inconvenientes

Inflexible. Es bastante difícil realizar cambios en la disposición de los dispositivos una vez montada.

Intolerancia a fallos. Si el cable se corta o falla un conector, toda la red dejará de funcionar. En un lugar como un aula de formación donde el volumen de uso de los computadores es elevado, es habitual que cualquier conector falle y por lo tanto la red completa deje de funcionar.

Dificultad para localización de fallos. Si existe un fallo en el cableado, la única forma de localizarlo es ir probando con una terminal cada uno de los tramos entre nodos para averiguar cual falla.

El cable RG-58, se usa sólo para este tipo de red local, por lo que no podrá ser usado para más propósitos como ocurre con otro tipo de cables.


La tecnología 10Base2 se usa para pequeñas redes que no tengan previsto cambiar su disposición física.

De igual manera que 10Base5, uno de los usos habituales de esta tecnología es como “backbone” para interconectar varios concentradores en 10BaseT. Normalmente los concentradores no se mueven de lugar. Si la distancia entre ellos es grande, por ejemplo si están en plantas o incluso en edificios distintos, la longitud máxima que se puede conseguir con este cable (185m) es mucho mayor que la que se consigue usando el cable UTP de la tecnología 10BaseT (100m). Sin embargo, es un cableado que cada vez se usa menos y de hecho no es aceptado en las normas del cableado estructurado (véase página 64).

En la actualidad hay una variante de este cableado que está cobrando fuerza y es la que se aplica en instalaciones televisivas por cable, que con los equipos adecuados permiten transporte de voz, datos e imagen, así como acceso a Internet.



Par trenzado

Se trata cables que agrupan hilos en pares, los hay de dos y cuatro pares. Cada par está constituido por dos hilos de cobre aislados y trenzados entre sí.

Figura 6 Cable par trenzado

Es el tipo más utilizado en la actualidad siendo el que presenta más ventajas y facilidad de uso. Sin embargo, ofrece también algunos inconvenientes que se deben conocer.

En todo conductor eléctrico, la resistencia eléctrica aumenta al disminuir la sección del mismo, por lo que se debe buscar un compromiso entre volumen, peso, y resistencia eléctrica del cable. Esta última está afecta directamente la longitud máxima. Así, al ser los hilos de un calibre muy bajo cuando se sobrepasan ciertas longitudes hay que recurrir al uso de repetidores para reponer el nivel eléctrico de la señal.

Tanto la transmisión (Tx) como la recepción (Rx) utilizan un par de conductores cada una, que si no están apantallados, son muy sensibles a interferencias y diafonías producidas por la inducción electromagnética de unos conductores en otros (por lo que a veces escuchamos conversaciones telefónicas ajenas). Un cable apantallado es el que está protegido de interferencias eléctricas externas, normalmente a través de un conductor eléctrico alrededor del cable, como una malla aterrizada.

Un modo de subsanar estas interferencias consiste en trenzar los pares de modo que los campos magnéticos de los conductores se anulen entre sí y sobre otros conductores próximos (dos pares paralelos constituyen una antena simple, en tanto que un par trenzado no). Esta es la razón por la que este tipo de cable se llama de par trenzado. Con este cable se han trabajado velocidades de transmisión comprendidas entre 2 Mbps y 100 Mbps y actualmente llegan a 1Gbps, en el caso de señales digitales, sin embargo debe comprenderse que las velocidades de transmisión dependen de los equipos.

Básicamente hay tres estructuras de cable par trenzado:

UTP (Unshielded Twisted Pair): Es un cable sin recubrimiento metálico externo, de modo que es sensible a las interferencias; sin embargo, al estar trenzado compensa las inducciones electromagnéticas producidas por las líneas del mismo cable. Es barato, flexible y sencillo de instalar. Su impedancia es de 100 ohmios.

STP (Shielded Twisted Pair) y ScTP (Screened Twisted Pair): Son semejantes al UTP pero se les añade un recubrimiento de lámina de aluminio que evita las interferencias externas. Por tanto, poseen más protección, aunque menos flexibilidad. El sistema de trenzado es idéntico al del cable UTP. La resistencia es de 150 ohmios. El primero posee dos pares trenzados y el segundo cuatro.

FTP: es similar al ScTP, pero la cobertura es una malla metálica.

Se pueden utilizar tanto para transmisión analógica como digital, y dependiendo del ancho de banda (Mhz) y del diámetro del cobre utilizado (23 o 24 AWG) será la distancia que pueda recorrer la señal. Básicamente existen dos clasificaciones:

Categorías: Cada categoría especifica unas características eléctricas para el cable: atenuación, capacidad de la línea e impedancia. Esta es la clasificación dada por el mercado de Estados Unidos.



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Clases: Cada clase especifica las distancias permitidas, el ancho de banda conseguido y las aplicaciones para las que es útil en función de estas características. Esta es la clasificación dada por la unión europea.

Las categorías están reguladas por la norma TIA/EIA 568-A:

Categoría 1 / Clase A: Velocidad de transmisión: < 1 Mbps. Hilo telefónico trenzado para voz no apto para datos.

Categoría 2 / Clase B: Velocidad de transmisión de 4 Mbps. Cable sin apantallar.

Categoría 3 / Clase C: Velocidad de transmisión de 10 Mbps. Es la aceptada en la especificación 10base-T para transmisión de datos. Actualmente muy utilizada en cableado de “casas inteligentes” en EEUU.

Categoría 4: Velocidad de transmisión de16 Mbps.

Categoría 5 / Clase D: Velocidad de transmisión 100 Mbps. Ancho de banda 100 MHz. Calibre 24 AWG. Usada para las LAN en 100Base-T. Publicada por primera vez en 1991.

Categoría 5e / Clase E: Velocidad de transmisión 1 Gbps. Ancho de banda de 100 MHz, Calibre 24 AWG. Desarrollado para transmisión bidireccional simultánea sobre 4 pares. Se añadieron requisitos eléctricos adicionales como la impedancia de entrada ISO/IEC 11801. Aplicaciones típicas: las de la Categoría 5 y diseños de codificación con capacidad dúplex completa como Ethernet Gigabit. Recomendada actualmente para LANs.

Categoría 6: Velocidad de transmisión 1 Gbps. Ancho de banda de 250 MHz, Calibre 23 AWG. Este nuevo desempeño lo consigue cada fabricante colocando más o menos cubiertas, algoritmos de trenzado mejorados, nuevos materiales, control de calidad y otras opciones. SU utilización en LANs va en aumento.

Figura 7 Cable par trenzado Categoría 6

Categoría 7 / Clase F: Ancho de banda de 600 Mhz. Calibre 23 AWG Se presenta como solución para aplicaciones exigentes como video de banda ancha. Una presentación de este cable posee blindaje por cada par y un blindaje general.

Figura 8 Corte transversal de un cable

SSTP (totalmente blindado), Catergoría 7.

Otras: existen las definiciones de categorías superiores, pero todavía no están difundidas y aunque hay alguna oferta comercial a nivel de cables no es algo general.

Es importante aclarar un par de puntos: primeramente la velocidad es proporcional al ancho de banda, de allí que las nuevas categorías han ampliado su ancho de banda y segundo la velocidad de transmisión si bien debe ser soportada por el cableado, actualmente está limitada por los equipos activos.



Figura 9 Ejemplo de cable y conectores de categoría 7 / clase F de la compañía Siemon.

10BASET

Ya se ha comentado, que ETHERNET

fue diseñado originalmente para ser montado con cable coaxial grueso y que más adelante se introdujo el coaxial fino. Ambos sistemas funcionan excelentemente pero usan una topología en BUS, que complica la realización de cualquier cambio en la red y deja mucho que desear en cuestión de fiabilidad. Por ello, se introdujo la tecnología 10BaseT, que aumenta la movilidad de los dispositivos y la fiabilidad.

10BaseT usa una topología en estrella en la que desde cada nodo va un cable a un concentrador o Hub que los interconecta. Cada uno de estos canales puede tener hasta 100 metros (90 de enlace y 10 de patch cord).

Figura 10 Topología en estrella del Par

Trenzado.

Al concentrador también se le conoce con el nombre de HUB y es el equipo

que permite estructurar el cableado de la red. Su función es distribuir y amplificar las señales de la red y detectar e informar de las colisiones que se produzcan. En el caso de que el número de colisiones que se producen en un segmento sea demasiado elevado, el concentrador lo aislará para que el conflicto no se propague al resto de la red. Este es un equipo activo, que sin embargo, cada vez se emplea menos y se le sustituye con el SWITCH.

También se puede usar una topología en árbol donde un concentrador principal se interconecta con otros concentradores. La profundidad de este tipo de conexiones viene limitada por la regla 5-4-3. (Véase: página 69)

Un ejemplo de este tipo de conexiones podría ser un piso muy amplio de u edificio en el que hay varias áreas de computadores separados por distancias superiores a la permitida por canal. Aprovechando la topología en árbol lo que se hace es llevar sólo un cable que se conecta a un nuevo switch situado en cada área. La distancia desde cada uno de los computadores hasta este nuevo dispositivo, será menor que hasta el principal. Esto, si no se hace



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adecuadamente, puede ir en contra de lo normalizado para cableado estructurado, impidiendo la certificación de la red.

10BaseT también se puede combinar con otro tipo de tecnologías, como es el caso de usar 10Base2 o 10Base5 como Backbone entre los distintos

concentradores.

Como se ha visto la distancia máxima permitida con UTP es de 100 metros entre dispositivos. Si se requiere cubrir más que esto se puede utilizar repetidores cada 100 metros, pero lo que se recomienda actualmente es el uso de Fibra Óptica. Esto sin embargo, representa una elevación de costos.

Figura 11 Topología de árbol permitida por el Par Trenzado.

De los 8 hilos de que dispone el cable UTP, sólo se usan cuatro para los datos de la LAN (dos para transmisión y dos para la recepción) por lo que quedan otros cuatro utilizables para otros propósitos (telefonía digital, sistemas de seguridad, transmisión de vídeo, etc.).

La especificación EIA/TIA 568A es la que regula la conexión de hilos en los dispositivos Ethernet con sus conectorizaciones T568A y T568B. En

lo que se refiere a los conectores empleados con UTP básicamente hay dos tipos:

El RJ45, que se utiliza con el cable UTP. Está compuesto de 8 vías con 8 "muelas" que a la hora de “cerrar” el conector pincharán el cable y harán posible la transmisión de datos. Por eso será muy importante que todas las muelas queden al ras del conector.

El RJ49, es básicamente igual que el anterior, pero recubierto con una platina metálica para que haga contacto con la que recubre el cable STP o ScTP.

Figura 12 Conector RJ45 macho.

Figura 13 Conector RJ45 hembra.

Estos conectores son similares a los utilizados habitualmente en los teléfonos, pero con 8 pines. Los pines para los datos son el 1 y el 2 para un par de hilos, y el 3 y el 6 para el otro.



Figura 14 Uso de los pines del conector

RJ45 en las dos conectoricaciones.

Figura 15 Conectorizaciones para otras

aplicaciones.

Características

Tipo de cable usado UTP, STP,

ScTP y FTP

Tipo de conector RJ45, RJ49

Velocidad 10 Mbps

Topología usada Estrella

Máxima longitud

de canal 100 m

Máxima longitud entre

concentradores 100 m


conectados por segmento 512

Regla 5-4-3 Sí

Ventajas

Aislamiento de fallos. Debido a que cada nodo tiene su propio cable hasta el concentrador, en caso de que falle uno, dejará de funcionar solamente él y no el resto de la red, como pasa en el coaxial.

Fácil localización de averías. Cada nodo tiene una luz en su concentrador indicando que está funcionando correctamente. Localizar un nodo defectuoso es fácil.

Alta movilidad en la red. Desconectar un nodo de la red, no tiene ningún efecto sobre los demás. Por lo tanto, cambiar un dispositivo de lugar es tan fácil como desconectarlo del lugar de origen y volverlo a conectar en el lugar de destino.

Aprovechamiento del cable UTP para hacer convivir otros servicios. De los cuatro pares (8 hilos) de que dispone, sólo se usan dos pares (4 hilos) para los datos de la LAN por lo que quedan otros dos utilizables para otros propósitos (telefonía, sistemas de seguridad, transmisión de vídeo, etc.).

Inconvenientes

Distancias. 10BaseT permite que la distancia máxima entre el nodo y el concentrador sea de 100 metros. En algunas instalaciones esto puede ser un problema, aunque siempre se puede recurrir a soluciones cómo combinar esta tecnología con 10Base2 o 10Base5, o el uso de repetidores para alargarla.

Sensibilidad a interferencias externas. En la mayoría de los casos, el trenzado interno que lleva el cable UTP es suficiente para evitarlas. En instalaciones con posibilidades grandes de interferencias exteriores, se puede usar el cable FTP o el STP que es igual que el UTP pero con protección por lámina de aluminio o malla.

100BaseT

Esta especificación cumple con todas las características de la anterior y para llegar a ella tan solo es necesario cambiar los elementos activos como Switches, Hubs, Bridges y NICs por unos que corran a 100 Mbps o a 10/100 Mbps.



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Con algunos de estos dispositivos se puede tener una red con elementos corriendo a 10 Mbps y otros a 100 Mbps, pues los mismos se adaptan a cada caso en particular, permitiendo así una actualización paulatina de las NICs a 100 Mbps.


Es la tecnología más usada en la actualidad por todas las ventajas que aporta y sobre todo por la flexibilidad y escalabilidad que supone tener una instalación de este tipo.

Cable de fibra óptica

Cuando la señal supera frecuencias de 10¹º Hz hablamos de frecuencias ópticas. Los medios conductores metálicos son incapaces de soportar estas frecuencias tan elevadas y son necesarios medios de transmisión ópticos.

Por otra parte, la luz ambiental es una mezcla de señales de muchas frecuencias distintas, por lo que no es una buena fuente para ser utilizada en la transmisión de datos. Son necesarias fuentes especializadas:

Fuentes láser. en la década de los sesenta se descubre el láser, una fuente luminosa no natural, de alta coherencia, es decir, que produce luz de una única frecuencia y toda la emisión se produce en fase.

Diodos láser. es una fuente semiconductora de emisión de láser de bajo precio.

Diodos LED. Son semiconductores que producen luz al ser excitados eléctricamente.

Una fibra óptica es un medio de transmisión de luz que consiste básicamente de dos cilindros coaxiales de vidrios transparentes y de diámetros muy pequeños, medidos en micras (por ejemplo 62,5µm / 125µm). El cilindro interior se denomina núcleo y el exterior se denomina envoltura, siendo el índice de refracción del núcleo algo mayor que el de la envoltura.

En la superficie de separación entre el núcleo y la envoltura se produce el fenómeno de reflexión total de la luz, al pasar éste de un medio a otro que tiene un índice de refracción más pequeño. Como consecuencia de esta estructura óptica todos los rayos de luz que se reflejan totalmente en dicha superficie se transmiten guiados a lo largo del núcleo de la fibra.

Este conjunto está envuelto por una capa protectora. La velocidad de transmisión es muy alta, superior a los 100 Mbps siendo en algunas instalaciones especiales de hasta 500 Mbps, y pudiendo llegar hasta los 2 Gbps, aunque los equipos para operar a estas velocidades aún no están en el mercado. Su longitud máxima entre estaciones es de 2000 metros.

Figura 16 Estructura cable Fibra Óptica

La fibra óptica tiene muchas aplicaciones en la comunicación de datos:

Conexiones locales entre computadores y periféricos o equipos de control/medición.

Enlaces dedicados para la interconexión de computadores y terminales.

Enlaces larga distancia y gran capacidad.

La fibra óptica ofrece muchas ventajas sobre de los cables eléctricos:

Mayor velocidad de transmisión. Las señales recorren los cables de fibra óptica a la velocidad de la luz, mientras que las señales eléctricas recorren los cables a una velocidad entre el 50 y el 80 por ciento de ésta, según el tipo de cable.

Mayor capacidad de transmisión. Pueden lograrse velocidades de hasta 2 Gbps.

No existe riesgo de cortocircuito o daños de origen eléctrico.

Su peso es la décima parte de los cables de cobre apantallados. Consideración de importancia en barcos y aviones.



Figura 17 Hilos de una fibra Óptica.

No existen problemas de retorno de tierra, crosstalk o reflexiones.

La atenuación aumenta más lentamente que con los cables eléctricos, permitiendo más distancia entre repetidores.

Posee una gran fiabilidad, se consiguen tasas de error típicas del orden de 1 en 109 frente a las tasas del orden de 1 en 106 que alcanzan los cables coaxiales. Esto permite aumentar la velocidad eficaz de transmisión de datos, y reduce el número de retransmisiones o la cantidad de información redundante para detectar y corregir errores de transmisión.

Inmunidad ante interferencias electromagnéticas. La fibra óptica no produce ningún tipo de interferencia electromagnética y no se ve afectada por rayos o por pulsos electromagnéticos o nucleares (NEMP) que acompañan a las explosiones nucleares.

La fibra óptica es generalmente de menor diámetro y más flexible que el cableado eléctrico.

Los cables de fibra óptica son apropiados para una amplia gama de temperaturas.

Es más difícil realizar escuchas sobre cables de fibra óptica. Es necesario cortar la fibra para detectar los datos transmitidos. Las escuchas sobre fibra óptica pueden detectarse utilizando un

reflectómetro en el dominio del tiempo o midiendo las pérdidas de señal.

Se puede incrementar la capacidad de transmisión de datos añadiendo nuevos canales que utilicen longitudes de onda distintas de las ya empleadas.

La fibra óptica presenta una mayor resistencia a los ambientes y líquidos corrosivos que los cables eléctricos.

Las materias primas para fabricar vidrio son abundantes y se espera que los costos se reduzcan a un nivel similar al de los cables metálicos.

La vida media operacional y el tiempo medio entre fallos de la fibra óptica son superiores a los de un cable eléctrico.

Los costos de instalación y mantenimiento para grandes y medias distancias son menores que los de las instalaciones de cables eléctricos.

Figura 18 Conectores de Fibra Óptica.

Los conectores utilizados en la Fibra óptica del cableado de datos típico son básicamente de dos tipos, que se distinguen por su método de de enganche entre cable y conector

Conexión tipo ST (de bayoneta)

Conexión tipo SC (con retención)



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Figura 19 Conexión de fibra óptica SC.

Figura 20 Conexión de fibra óptica ST.

Actualmente se utilizan tres tipos de fibras ópticas:

Fibra monomodo. Permite la transmisión con ancho de banda hasta 2 GHz.

Fibra multimodo de índice gradual. Permite transmisiones de hasta 500 MHz.

Fibra multimodo de índice escalonado. Permite transmisiones de hasta 35 MHz.

Propagación monomodo índice escalonado

Propagación multimodo índice escalonado

Propagación multimodo índice gradual.

Figura 21 Tipos de fribra.

Se han efectuado transmisiones de decenas de miles de llamadas telefónicas a través de una sola fibra, debido a su gran ancho de banda.

Normalmente se encuentra instalada en grupos, en forma de mangueras, con un núcleo metálico que les sirve de protección y soporte.

Su principal inconveniente es la dificultad de realizar una buena conexión de distintas fibras con el fin de evitar reflexiones de la señal, así como su fragilidad.

Sus dimensiones son tan pequeñas que, por seguridad al empalmarla deben usarse guantes y otros equipos, que eviten que un fragmento se introduzca al cuerpo y provoque la muerte por daño al corazón

Figura 22 Ejemplos de fibra óptica.



EL CABLEADO ESTRUCTURADO

El cableado de las redes es un componente fundamental, que no debe ser descuidado ni hecho por salir del paso. Hay múltiples normas y recomendaciones a seguir para lograr un cableado satisfactorio y seguro. Es una inversión alta, que sin embargo, entrega una conectividad segura, confiable y sus beneficios derivados.

Los siguientes datos nos pueden ayudar a reflexionar y comprender, que el sistema de cableado a seleccionar es algo de importancia para una buena infraestructura de red de datos.

Las caídas de las redes se deben normalmente a tres elementos: hardware, software, cableado y conexiones.

El costo de un sistema de cableado representa entre un 5% y un 10% del costo total de la red.

En los tiempos de caída de las redes, los problemas de cableado representan aproximadamente el 70%.

En las estructura de TI, los usuarios que cambian de necesidades o lugares físicos, alcanzan el 45% del total.

Se comprende, qué el cableado se prevé e instala para solventar eficientemente estos problemas. De ahí la importancia de su correcta planificación y buena inversión en él.

Existe un buen número de elementos que van más allá de simples cables e incluyen medidas físicas, precauciones y un planeamiento claro del cableado. Este tipo de cableado bien planificado y bien ejecutado recibe el nombre de Cableado Estructurado y es un área

de estudio y certificación.

Un sistema de cableado estructurado

consiste en una infraestructura flexible que acepta y soporta múltiples

sistemas de cómputo y telefónicos, regulados por normas internacionales que garantizan la comunicación entre

todos los equipos de información.

Este tipo de instalaciones se tienen en cuenta del mismo modo en que se hace con la electricidad, agua, gas, etc. Un sistema de cableado se determina por su tipo de cable y topología. Así, en tanto el tipo de cable decide la manera de realizar el sistema, la topología decide los costes de la instalación, los de la futura expansión y hasta la complejidad de modificaciones puntuales de la red.

El cableado de un edificio debe prever que los cambios tecnológicos no hagan obsoleta rápidamente la solución adoptada por no prever una gran capacidad de adaptabilidad. Por ello, el cableado estructurado busca:

Capacidad de crecimiento a bajo coste.

Base para soportar todas las tecnologías de niveles superiores sin necesidad de diferentes tipos de cableado.

Realizar una instalación compatible con las tecnologías actuales y por llegar.

Tener la suficiente flexibilidad para realizar los movimientos internos de personas y máquinas.

Supervisar, mantener y administrar rápida fácil y muy fiablemente el sistema.

Brindar seguridad lógica y física.

En definitiva, razones económicas.

Figura 23 Múltiples elementos del

cableado estructurado.



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El desarrollo de nuevas aplicaciones ha demandado de más ancho de banda y de velocidades de transmisión de datos cada vez mayores para la red; en forma paralela, el cableado ha evolucionado desde el tradicional utilizado para los sistemas telefónicos (conocido como cableado de categoría 3) hasta modernos sistemas de cableado para las redes de área local y las modernas instalaciones de un edificio, de un edificio, complejo de negocios, plantas industriales, etc.

Esta evolución ha propiciado que cada vez más se tengan redes de cableado complejas, pues no sólo estamos hablando de transmitir por el cable la telefonía sino que estamos enfrentándonos a la integración de voz, datos e imagen (VDI).

Algo que ha contribuido en forma importante al desarrollo de los sistemas de cableado es el hecho de que al hablar de la construcción de un edificio actualizado, estamos hablando de un sistema inteligente con avanzadas instalaciones para el control de distribución eléctrica, temperatura y seguridad. Si tuviéramos que imaginar que cada uno de estos sistemas fuera transmitido por una red de cableado independiente la una de la otra, podemos ver detrás una serie de problemas que van desde lo económico hasta lo administrativo (por ejemplo, el costo de cablear se multiplica por el número de sistemas).

Todos estos hechos han concretado la idea de lo que se conoce en nuestros días como sistemas de cableado universal. Estos sistemas de cableado cumplen con las especificaciones y necesidades de los modernos edificios y complejos industriales, independientemente de que son compatibles con todas las aplicaciones y conexiones existentes para una red de datos.

En concreto, lo que en la actualidad conocemos como un sistema universal de cableado para un edificio o serie de edificios, está compuesto por una serie de elementos como el cable, las placas para las tomas de usuario, los

distribuidores de piso, los distribuidores de edificio y los distribuidores de área (tratándose de un complejo con más de un edificio o lugar). Con todos estos elementos se pretende satisfacer los requerimientos de los usuarios potenciales de un edificio durante su ciclo de vida, sin la necesidad de recablear.

Telecomunicaciones e Informática se fusionan en un único sistema digital: todo bajo el mismo formato, 1 y 0 lógicos, con lo que no se diferencia más que es lo que se transmite por el canal, sólo depende del protocolo que se utilice. Los canales son todos digitales y los equipos terminales se encargan de codificar/descodificar la información.

Topologías

A través de un sistema de cableado se plantea la construcción de una topología para el diseño de la red, la que abarca cada uno de los pisos de los edificios. El cableado estructurado reduce todas las topologías a una sola, la estrella, con sus variantes de estrella extendida y jerárquica. Todos los puestos se unirán a través de los elementos de interconexión física a un único punto. Esto puede ser así porque cualquier topología se puede convertir en una estrella.

El cableado estructurado consiste por tanto en fijar una disposición física del cable tirado en una instalación, en que se optimicen al máximo las posibilidades de una LAN y permitan facilidad de manejo y migración a nuevas tecnologías y situaciones físicas de los usuarios y servidores.

Nótese que en este punto se está hablando básicamente de los elementos pasivos de la red y si bien hay que considerar los activos al planificar la red de forma global, el cableado estructurado y las normas que lo rigen y certifican sólo ven los componentes pasivos.

La topología, por lo tanto, se refiere tanto a la parte física como al arreglo



lógico de la infraestructura del sistema de comunicaciones, la cual está compuesta por las siguientes áreas.

Distribuidor de campus (CD)

Panel de conectividad donde se concentran todas las conexiones hacia los distribuidores de edificio. Esto en caso de tener un área con varios edificios a interconectar.

Distribuidor de edificio (BD)

Panel de conectividad donde se concentran todas las conexiones de los distribuidores de piso, y desde el salen los enlaces hacia el distribuidor de campus. También conocido como Gabinete Principal

Distribuidor de piso (FD)

Panel de conectividad donde se concentran todas las conexiones hacia las salidas de telecomunicaciones de los usuarios y los enlaces hacia el distribuidor de edificio. (Gabinete de Piso)

Salida de telecomunicaciones

Placa en pared, piso o canaleta cercana al lugar de trabajo del usuario, a través de la cual se realiza la conexión hacia los equipos activos de voz, datos y vídeo.

Cableado de área de trabajo

Es el cableado que conecta las salidas de telecomunicaciones de los usuarios hacia los equipos terminales. Según las normas se trata de Patch Cord que no exceden los 5 metros de longitud y son adquiridos hechos, de fábrica.

Cableado Vertebral (Backbone)

No debe confundirse el cableado vertical con el vertebral, pues el segundo es un concepto más amplio que el primero y que podría decirse que lo comprende, pues el cableado

vertebral puede ser horizontal o vertical.

El backbone se divide en dos áreas:

Cableado principal del campus (CampusBackbone)

Implica las conexiones entre cada uno de los distribuidores de edificio hacia el distribuidor del campus.

Cableado principal del edificio (Building Backbone)

Este es el que usualmente se reconoce como cableado vertical. Asegura la conectividad entre cada uno de los distribuidores de piso hacia el distribuidor del edificio; ambos, el distribuidor de piso y del edificio, están equipados con componentes activos y pasivos.

Cableado Horizontal

Cableado desde las salidas de comunicaciones de los usuarios en los diferentes pisos hacia los distribuidores de los mismos. El cable de categoría 5e o superior es el recomendado y su longitud está limitada a 90 metros más 10 metros de los patch cord a ambos extremos, para cumplir con el estándar de 100 metros. En los distribuidores de piso debe existir espacio suficiente para concentrar todas las conexiones de usuario y los componentes activos.

Figura 24 Ejemplo esquemático de

cableado estructurado.



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Figura 25 Partes del cableado estructurado según el sistema Btnet de Bticino.

Estándares

Dada la gran variedad de fabricantes y filosofías, para conseguir que el cableado sirva para todas ellas y las que estén por venir, es necesario que exista una normativa en cuanto a lo que va a correr por la red, cómo lo va a hacer y lo que precisa para que ocurra. Es vital fijar los parámetros, que deben ser comunes para todos, de tal manera que la forma en la que esté realizada la infraestructura no fije un modo de funcionamiento para cada una de ellas, y además, es preciso que todos los dispositivos (actuales y en desarrollo) se adapten a estas normas.

Existen una serie de organizaciones y comités internacionales que se

encargan de fijar "reglas generales para todos". (ANSI, CCITT, EIA/TIA).

Figura 26 Logos de organizaciones

estandarizadoras de Estados Unidos.

Los sistemas de cableado deben cumplir con ciertos estándares a nivel internacional que certifican su correcta implementación y puesta en operación.

1. Departamento de comunicaciones e Informática

2. Gabinete principal

3. Cableado vertical

4. Gabinete de piso

5. Cableado horizontal

6. Tomas de usuario

7. Áreas de trabajo



Si bien es cierto que de acuerdo con el “Bulletin of the International Electrotechinical Commission" los estándares internacionales se basan en un consenso y en documentos que son aceptados nacional o regionalmente de manera voluntaria, existen organismos que tratan de estandarizar y complementar todas estas normas, que después se aceptan internacionalmente como estándares. Entre estas organizaciones tenemos: ISO (International Standards Organization), IEC (International Electrotechnical Comité) e ITU (International Telecomunications Union).


estandarizadoras Internacionales.

A nivel europeo también hay organismos que se esfuerzan constantemente en armonizar y sustituir los estándares particulares de cada país por Normas Europeas “EN” que se apliquen a toda la Comunidad Económica Europea “CEE” y a otros países que han ofrecido su cooperación. En el sector de cableado estructurado, las telecomunicaciones de edificios han sido delegadas al Comité Electrotécnico Europeo para la Estandarización “CENELEC”, emitiendo algunos estándares relevantes y otros que se encuentran en proceso de revisión, preparación y aprobación.


estandarizadoras Europeas.

Los estándares internacionales o recomendaciones, ayudan a la compatibilidad tecnológica mundial, a ellos debemos la correcta interacción de dispositivos de diversos fabricantes y en el cableado, permite asegurar la calidad de transmisión requerida para la correcta operación de los sistemas. Para los usuarios se constituye los elementos de juicio para ayudar en el proceso de selección, ya que siempre es mejor tener materiales, equipos y sistemas que cumplen con lo establecido por la industria.

La manera en que se conforman los estándares se basa en comités nacionales formados por reconocidos expertos a nivel local, quienes se encargan de hacer las proposiciones adecuadas de acuerdo con intereses particulares que cada uno de ellos desea impulsar. Un ejemplo de estos organismos es The International and European Standarization Committees, compuestos por delegados de varios países que representan los intereses europeos.

Los estándares más relevantes en la industria de redes y cableado incluyen la norma internacional ISO/IEC 11801, la europea EN50173, y la americana EIA/TIA 568B; estos estándares

especifican el diseño del cableado universal y el desempeño con que se debe cumplir. Existen otras especificaciones que incluyen estándares para componentes de cableado (especificaciones de cables de cobre y fibra óptica, así como conectores), estándares para planeación, instalación, administración y pruebas.

Estándares para el cableado

estructurado

Siempre hay que tener presente los estándares que marcan la calidad en un Sistema de Cableado, utilizando material de fabricantes reconocidos y las instalaciones se deben llevar a cabo siguiendo las normativas más adecuadas en cada caso.

Un sistema de cableado estructurado tiene (en su parte física) dos componentes



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fundamentales, y en este sentido están regulados por las normas.

Por un lado el cable en sí mismo, y las normas exigen para cada cable y modo de funcionamiento determinadas formas de comportamiento, fundamentalmente relacionadas con la velocidad de transmisión, la longitud del cable y la atenuación que se produce.

Por otra parte el modo de conexión, fijándose recomendaciones, en el sentido de hacer lo más común para todas las instalaciones, la manera de conectar los distintos subsistemas que forman la red.

Tipos de cables

Aunque existen muchos tipos de cables, al estandarizar las instalaciones se ha limitado, por sentido común, la utilización de dos tipos de cables: Par Trenzado en cobre y Fibra Óptica. Una masiva utilización de estos cables ha permitido que los precios de fabricación bajen. La menor utilización del cable coaxial se debe a su mayor coste, menor flexibilidad en posibilidades de uso y mayor tamaño que complica su tendido y aumenta la ocupación de conductos.

La importancia de los cables de la red, es tal que ayuda a determinar la velocidad de trasiego, así como parte de la seguridad de los datos.

Figura 29 Visión de cableado estructrado

en un edificio.

Estándares de Planificación e Instalación

El proyecto de cableado estructurado, va mucho más allá de lo hasta aquí señalado y no solo en consideraciones del cableado mismo, sino también en otros aspectos que intervienen en la correcta instalación.

CENELEC está desarrollando un estándar “EN – 50174” del cuál solo se dispone el borrador “además la ISO / IEC está preparando el “14763”. Hasta que esté disponible se deberían seguir las regulaciones locales o soluciones similares emitidas en otros documentos como:

EIA/TIA 569A: Tiene que ver con Estándares para Edificios Comerciales, Rutas y Espacios para Telecomunicaciones

EIA/TIA 607: Define Requerimientos para Conexiones y Puestas a tierra para Telecomunicaciones en Edificios comerciales.

ANSI / TIA / EIA - 569A

El estándar TIA / EIA - 569A está pensado para la estandarización de diseño y prácticas de instalación específicas en sistemas de telecomunicación intra – edificio e inter - edificio (campus). El estándar 569A cubre las rutas (como llegan los cables de una área a otra) y espacios (la localización de equipos de telecomunicaciones y terminaciones) y cómo deberían diseñarse y utilizarse dentro de la infraestructura de telecomunicaciones.

TIA / EIA - 569A refleja sistemas similares a los discutidos en TIA / EIA - 568A. El documento contiene diez secciones y cuatro anexos.

ANSI / TIA / EIA - 607

TIA / EIA - 607 discute el esquema básico y los componentes necesarios para proporcionar protección eléctrica a los usuarios e infraestructura de las telecomunicaciones mediante el empleo de un sistema de puesta a tierra adecuadamente configurado e instalado.



El estándar 607 se compone de siete secciones y dos anexos informativos que establecen una guía para la correcta puesta a tierra de la infraestructura de telecomunicaciones. Al igual que en los estándares 568A y 569, las tres primeras secciones proporcionan el objetivo, el alcance y disposiciones adoptadas por el documento.

Estándares de Administración

CENELEC está desarrollando un estándar EN - 50174 del cuál solo se dispone el borrador (además la ISO / IEC está preparando el „14763‟). Hasta que esté disponible se deberán seguir las regulaciones locales o soluciones similares emitidas en otros documentos como por ejemplo el americano ANSI / EIA /TIA - 606 Estándar de Administración para la Infraestructura de Telecomunicaciones de Edificios Comerciales (Administration standar for the Telecommunications Infrastructure of Commercial Buildings).

ANSI/TIA/EIA-606

El estándar 606 reconoce la importancia de una adecuada documentación de la infraestructura de telecomunicaciones para facilitar una correcta administración de la instalación de cable durante su periodo de vida, incluyendo cables, dispositivos de conexión, rutas, espacios y facilidades de telecomunicaciones.

El estándar 606 se compone de ocho secciones y cuatro anexos informativos. Al igual que en los estándares 568A y 569, las tres primeras secciones proporcionan el objetivo, el alcance y disposiciones adoptadas por el documento. El cuerpo principal del estándar lo constituyen las secciones de la cuatro a la ocho. Los anexos proporcionan información útil para la interpretación y aplicación del estándar, además de definir los documentos que han servido para su desarrollo.

Regla 5-4-3

A la hora de cubrir distancias que superan la estandarización, los repetidores permiten prolongar la longitud de la red uniendo dos segmentos (incluso de diferentes cableados). Estos son equipos activos que actúan a nivel físico y aunque por definición no son considerados dentro de los cánones del cableado estructurado, sí existen reglas que los mismos fabricantes aconsejan seguir.

Los repetidores y los hubs pueden tener dos o más puertos AUI, BNC, RJ-45, fibra óptica y en cualquier combinación. Actúan como parte del cableado de la red ya que transfieren los datos de un extremo al otro sin importar contenido, origen y destino.

Su función básica es la de repetir los datos recibidos por un puerto por todos los demás. También los amplifica para eliminar las distorsiones que se hayan podido introducir en la transmisión.

Estos aparatos tienen inconvenientes derivados principalmente del hecho de que introducen un pequeño retardo en los datos. Si el número de ellos es elevado, el retardo introducido empieza a ser considerable y puede darse el caso de que el sistema de detección de colisiones (CSMA/CD) no funcione adecuadamente y se produzcan transmisiones erróneas.

Por ello se ha definido la regla 5-4-3 que regula su uso y evita los inconvenientes mencionados a la vez que permite un óptimo desempeño de la red. El Integrador de la red de tener especial cuidado en no romperla.

La regla 5-4-3 limita el uso de

repetidores y dice que entre dos equipos de la red no podrá haber más de 4 repetidores y 5 segmentos de

cable. Igualmente sólo 3 segmentos pueden tener conectados dispositivos que no sean los propios repetidores, es

decir, 2 de los 5 segmentos sólo pueden ser empleados para la interconexión entre repetidores.



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Figura 30 Red estructurada para cumplir con la Regla 5-4-3.

Para contar el número de repetidores no se toma el total en la red, sino sólo los que están entre dos puntos cualesquiera de la red. La red de la Figura 30 tiene más de 4 repetidores pero no excede este número entre dos dispositivos cualesquiera.

Podemos apreciar que se ha trazado el camino que existe entre los Hosts A y D. Cada concentrador (B y C) es un repetidor. Podemos ver que entre A y D hay un total de 3 segmentos de cable y dos repetidores. Esta red cumple la regla y funciona bien.

La Figura 31 muestra una red que no cumple la regla 5-4-3. Existen 5 repetidores (concentradores en este caso) conectados en topología de árbol. Se puede ver trazada la ruta existente entre el computador A y el B que en este caso son los puntos más distantes de la red. Se ve que existen 5 repetidores y 6 segmentos de cable entre ellos. Esta red no funcionaría adecuadamente ya que el retardo introducido por los repetidores es excesivo.

Figura 31 Red que incumple la Regla 5-4-3.

Se puede resolver el problema usando un switch o un bridge en el lugar adecuado.

Para respetar esa arquitectura se cambia el concentrador principal por un switch. Así tenemos dos redes separadas a nivel de colisiones aunque unidas a nivel de datos y en ambas se cumpliría la regla 5-4-3.

El uso de conmutadores y puentes permite a la LAN crecer significativamente. Esto se debe a que ambos poseen la virtud de soportar segmentos completos en cada uno de sus puertos, o sea, que cada puerto de un switch o bridge es segmento que representa un dominio de colisión separado de los demás.



Figura 32 Solución a la red que incumple la Regla 5-4-3.

MEDIOS INALÁMBRICOS

Enlaces ópticos al aire

libre

El principio de funcionamiento de un enlace óptico al aire libre es similar al de un enlace de fibra óptica, sin embargo el medio de transmisión no es polímero o fibra de vidrio sino aire.

Figura 33 Ejemplo de enlace óptico.

El emisor óptico produce un haz estrecho que se detecta en un censor que puede estar situado a varios kilómetros en la línea de visión. Las aplicaciones típicas para estos enlaces se encuentran en los campus de las universidades, donde las carreteras no permiten tender cables, o entre los edificios de una compañía en una ciudad en la que resulte caro utilizar los cables telefónicos.

Figura 34 Transmisor óptico.

Las comunicaciones ópticas al aire libre son una alternativa de gran ancho de banda a los enlaces de fibra óptica o a los cables eléctricos. Las prestaciones de este tipo de enlace pueden verse empobrecidas por la lluvia fuerte o niebla intensa, pero son inmunes a las interferencias eléctricas y no necesitan permiso de las autoridades responsables de las telecomunicaciones.

Las mejoras en los emisores y detectores ópticos han incrementado el rango y el ancho de banda de los enlaces ópticos al aire libre, al tiempo que reducen los costos. Se pueden transmitir voz o datos sobre estos enlaces a velocidades de hasta 45 Mbps. El límite para comunicaciones fiables se encuentra sobre los dos kilómetros. Para distancias de más de



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dos kilómetros son preferibles los enlaces de microondas.

Existen dos efectos atmosféricos importantes a tener en cuenta con los enlaces ópticos al aire libre:

La dispersión de la luz que atenúa la señal óptica en proporción al número y al tamaño de las partículas en suspensión en la atmósfera. Las partículas pequeñas, como la niebla, polvo o humo, tienen un efecto que es función de su densidad y de la relación existente entre su tamaño y de la longitud de onda de la radiación infrarroja utilizada. La niebla, con una elevada densidad de partículas,

de 1 a 10 m de diámetro, tienen un efecto más acusado sobre el haz de luz. Las partículas de humo, más grandes, tienen menor densidad y, por tanto, menor efecto.

Las brisas ascensionales (originadas por movimientos del aire como consecuencia de las variaciones en la temperatura) provocan variaciones en la densidad del aire y, por tanto, variaciones en el índice de refracción a lo largo del haz. Esto da lugar a la dispersión de parte de la luz a lo largo del haz.

Este efecto puede reducirse elevando el haz de luz lo bastante con respecto a cualquier superficie caliente o utilizando emisores múltiples. La luz de cada emisor se ve afectada de diferente forma por las brisas, y los haces se promedian en el receptor.

Estos sistemas suelen emplearse para transmisión digital de alta velocidad en banda base. En EE.UU, todos los fabricantes de productos láser deben tener una certificación que garantiza la seguridad de sus productos.

Microondas

Las microondas se utilizan mucho como enlaces allí donde los cables coaxiales o de fibra óptica no son prácticos. Se necesita una línea de visión directa para transmitir en la

banda de SHF, de modo que es necesario disponer de antenas de microondas en torres elevadas en las cimas de las colinas o accidentes del terreno para asegurar un camino directo con pocos repetidores.

Las bandas de frecuencias más comunes son las de 2,4; 6; 6.8 y hasta 24 GHz. Un enlace de microondas a 140 Mbps puede proporcionar hasta 1920 canales de voz o bien varias comunicaciones de canales de 2 Mbps multiplexados en el tiempo.

Los enlaces de microondas presentan unas tasas de error en el rango de 1 en 10

5 a 1 en 10

11 dependiendo de la

relación señal/ruido en los receptores. Pueden presentarse problemas de propagación, incluyendo los debidos a lluvias intensas que provocan atenuaciones que incrementan la tasa de errores. Pueden producirse pequeños cortes en la señal recibida cuando una bandada de pájaros atraviesa el haz de microondas, pero es poco frecuente que ocurra.

Luz infrarroja

Permite la transmisión de información a velocidades de 10 Mbps. Consiste en la emisión/recepción de un haz de luz; debido a esto, el emisor y receptor deben tener contacto visual (la luz viaja en línea recta). Sin embargo, pueden usarse espejos para modificar la dirección de la luz transmitida.

Señales de radio

Consiste en la emisión/recepción de una señal de radio, por lo tanto el emisor y el receptor deben sintonizar la misma frecuencia. La emisión puede traspasar muros y no es necesaria la visión directa de emisor y receptor.

La velocidad de transmisión suele ser baja: 4800 Kbps. Es susceptible a interferencias de otras señales.



Figura 35 Espectro electromagnético que incluye las ondas utilizadas en estas transmisiones.

Satélites

Los satélites artificiales han revolucionado las comunicaciones desde los últimos 20 años. Actualmente son muchos los satélites de comunicaciones que están alrededor de la tierra dando servicio a empresas, gobiernos, entidades…

Figura 36 Esquema básico de

comunicación satelital.

Un satélite de comunicaciones hace la labor de repetidor electrónico. Una estación terrena A transmite al satélite

señales de una frecuencia (canal de subida). Por su parte, el satélite recibe estas señales y las retransmite a otra estación terrena B mediante una

frecuencia distinta (canal de bajada). La señal de bajada puede ser recibida por cualquier estación situada dentro del cono de radiación del satélite, y puede transportar voz, datos o imágenes de televisión. De esta manera se impide que los canales de subida y de bajada se interfieran, ya que trabajan en bandas de frecuencia diferentes.

Figura 37 Órbita geoestacionaria.

La mayoría de los satélites de comunicaciones están situados en una órbita denominada geoestacionaria, que se encuentra a 36 000 Km sobre el ecuador. Esto permite que el satélite gire alrededor de la tierra a la misma velocidad que ésta, de modo que parece casi estacionario. Así, las antenas terrestres pueden permanecer orientadas hacia una posición relativamente estable (lo que se conoce como "sector orbital") ya que el satélite mantiene la misma posición relativa con respecto a la superficie de la tierra.

Generalmente con este tipo de órbitas se puede establecer una comunicación para todo el planeta con sólo tres satélites, véase la siguiente figura.



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Figura 38 Cobertura global satelital.

La capacidad que posee un satélite de recibir y retransmitir se debe a un dispositivo conocido como transpondedor. Los transpondedores de satélite trabajan a frecuencias muy elevadas, generalmente en la banda de los gigahertzios.

Algunas características de estos sistemas son las siguientes:

Los satélites tienen una vida media de siete a 10 años, pero pueden sufrir fallos que provocan su salida de servicio. Es, por tanto, necesario disponer de un medio alternativo de servicio en caso de cualquier eventualidad.

Las estaciones terrenas suelen estar lejos de los usuarios y a menudo se necesitan caros enlaces de alta velocidad. Las estaciones situadas en la banda de bajas frecuencias (la banda C) están dotadas de grandes antenas (de unos 30 metros de diámetro) y son extremadamente sensibles a las interferencias. Por este motivo suelen estar situadas lejos de áreas habitadas. Las estaciones que trabajan en la banda Ku disponen de una antena menor y son menos sensibles a las interferencias. Utilizar un enlace de microondas de alta capacidad sólo ayudaría a complicar los problemas de ruido que presente el enlace con el satélite.

Estos satélites no son totalmente estacionarios. Las desviaciones de la órbita ecuatorial hacen que el satélite describa una figura parecida a un ocho, de dimensiones proporcionales a la inclinación de la órbita con respecto al

ecuador. Estas variaciones en la órbita son corregidas desde una estación de control.

Actualmente hay un problema de ocupación de la órbita geoestacionaria. Cuando un satélite deja de ser operativo, debe irse a otra órbita, para dejar un puesto libre. La separación angular entre satélites debe ser de 2 grados (anteriormente era de 4). Esta medida implicó la necesidad de mejorar la capacidad de resolución de las estaciones terrenas para evitar detectar las señales de satélites próximos en la misma banda en forma de ruido.

El haz de la señal emitida por el satélite puede ser:

Ancho para que pueda ser captado en un área extensa

Fino para que solo pueda captarse en un área limitada.

Con el haz fino la potencia es más elevada por lo que se pueden usar antenas parabólicas de diámetro más pequeño (VSAT, very small aperture terminals)

En una forma típica, la comunicación es dúplex y la frecuencia de ascenso y descenso a cada estación terrena es diferente.

En la forma VSAT existe una estación central que se comunica con varias estaciones terrestres de VSAT distribuidas por todo el país. Un computador conectado a cada VSAT puede comunicarse al computador conectado a la estación central.

La estación central, comúnmente transmite a todas las estaciones VSAT en la misma frecuencia al tiempo que cada estación VSAT transmite en la dirección opuesta en una frecuencia distinta.

Las comunicaciones vía satélite poseen numerosas ventajas sobre las comunicaciones terrestres, la siguiente es una lista de algunas:

El costo de un satélite es independiente a la distancia que valla a cubrir.



La comunicación entre dos estaciones terrestres no necesita muchas repetidoras ya que sólo se utiliza un satélite.

Las poblaciones pueden ser cubiertas con una sola señal de satélite, sin preocuparse mucho de los obstáculos.

Grandes anchos de bandas están disponibles en los circuitos satelitales generando mayores velocidades en la transmisión de voz, data y vídeo sin hacer uso de un costoso enlace telefónico.

Estas ventajas poseen sus contrapartes, algunas de ellas son:

Existe un retardo de unos 0.5 segundos en las comunicaciones por la distancia que recorren las señales. Los cambios en los retrasos de propagación provocados por el movimiento en ocho de un satélite geoestacionario necesitan transmisiones frecuentes de tramas de sincronización.

La absorción por la lluvia es proporcional a la frecuencia de la onda.

Conexiones satelitales multiplexadas imponen un retardo que afectan las comunicaciones de voz, por lo cual son generalmente evitadas.

Las comunicaciones con el satélite pueden ser interceptadas por cualquiera que disponga de un receptor en las proximidades de la estación. Se requieren técnicas de encriptación para garantizar la privacidad de los datos.

Los satélites geoestacionarios pasan por periodos en los que no operan. En el caso de un eclipse de Sol en el que la tierra se sitúa entre el Sol y el satélite, se corta el suministro de energía a las células solares que lo alimentan, provocando el paso del suministro de energía a las baterías de emergencia, lo que a menudo reduce las prestaciones o en la pérdida del servicio.

En el caso de tránsitos solares, el satélite pasa directamente entre el Sol y la Tierra aumentando del ruido térmico en la estación terrena, y una pérdida probable de la señal enviada por el satélite.

Colegio Técnico Don Bosco – Sexto año


Texto base de múltiples autores (ver las fuentes consultadas) Adaptado y ampliado por: Prof. J. Emilio Fonseca C., con fines didácticos.



Sitios a visitar

Sitios de estándares http://www.duxcw.com ; http://www.siemon.com/la/ y http://www.todoteleco.com/cables/eia1.htm

Enlaces Ópticos http://usuario.cicese.mx/~epacheco/espanol/docs/10OP.PDF

Guía de cableado estructurado http://www.axioma.co.cr/strucab/scmenu.htm

Montaje y configuración de una LAN http://nti.educa.rcanaria.es/conocernos_mejor

Fuentes consultadas:

Bibliografía

Maran Graphics, Inc 1997: Aprenda Redes Visualmente. Trejos Hermanos

Sucesores, S.A., Costa Rica.

Déciga, Samuel. El Sistema de Cableado, la primera decisión para una red de datos exitosa. PCMagazine en español. Vol 10. Núm 11. Noviembre 1999.

Bticino, Costa Rica. Sistema de cableado estructurado Btnet. Documentación del

curso de certificación en cableado estructurado, edición Centroamericana. Abril 2003.

Pérez Marín, Benigno. Evolución del cableado estructurado y su normativa. Revista ADE.

Internet

Cableado http://www.commscope.com/html_sp/lan_twisted_pair.shtml

Comunicaciones Móviles. Septiembre, 2000. http://www.monografias.com/especiales/comunicamov

Medios de transmisión http://www.cclca.com/Redes/cap1/

Ponchado http://www.monografias.com/trabajos5/ponchado/ponchado.shtml

Redes de Voz, datos e imagen http://www.tecnicsuport.com/elec/esquemes/vdi/partrenzado1.htm (requiere registrarse gratuitamente)

Redes Inalámbricas. Septiembre, 1999. http://www.monografias.com/trabajos/redesinalam/redesinalam.shtml

http://www.duxcw.com/

http://www.siemon.com/la/

http://www.todoteleco.com/cables/eia1.htm

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http://www.monografias.com/trabajos5/ponchado/ponchado.shtml

http://www.tecnicsuport.com/elec/esquemes/vdi/partrenzado1.htm

http://www.monografias.com/trabajos/redesinalam/redesinalam.shtml

Medios de Transmisión y Cableado Estructurado (J.E. Fonseca)

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