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REDES Y COMUNICACIONES ESPECIALIZACIN EN GERENCIA INFORMTICA

FACULTAD DE CIENCIAS BSICAS E INGENIERA

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2 REDES Y COMUNICACIONES

ESPECIALIZACIN EN GERENCIA INFORMTICA

El mdulo de estudio de la asignatura Redes y Comunicaciones es propiedad de la Corporacin Universitaria Remington. Las imgenes fueron tomadas de diferentes fuentes que se relacionan en los derechos de autor y las citas en la bibliografa. El contenido del mdulo est protegido por las leyes de derechos de autor que rigen al pas.

Este material tiene fines educativos y no puede usarse con propsitos econmicos o comerciales.

AUTOR

Javier Ospina Moreno Tecnlogo en Sistemas de la Corporacin Universitaria Remington de Colombia sede Medelln. Ingeniero de Sistemas de la Corporacin Universitaria Remington de Colombia sede Medelln. Diplomado en Diseo Curricular. Corporacin Universitaria Rmington, Medelln, Diplomado en Pedagoga para profesionales docentes (MEN) Universidad cooperativa de Colombia sede Medelln, Especialista en Sistemas. Corporacin Universitaria Rmington, Medelln. Docente de la organizacin Rmington. Docente de Actuar famiempresas actualmente interactuar Docente de Politcnico Jaime Isaza Cadavid. Docente de Tecnolgico de Antioquia.

[email protected] Nota: el autor certific (de manera verbal o escrita) No haber incurrido en fraude cientfico, plagio o vicios de autora; en caso

contrario eximi de toda responsabilidad a la Corporacin Universitaria Remington, y se declar como el nico responsable. RESPONSABLES

Jorge Alcides Quintero Quintero Decano de la Facultad de Ciencias Empresariales - Contables [email protected] Eduardo Alfredo Castillo Builes Vicerrector modalidad distancia y virtual [email protected] Francisco Javier lvarez Gmez Coordinador CUR-Virtual [email protected]

GRUPO DE APOYO

Personal de la Unidad CUR-Virtual EDICIN Y MONTAJE Primera versin. Febrero de 2011. Segunda versin. Marzo de 2012 Tercera versin. noviembre de 2015 Cuarta versin. 2016

Derechos Reservados

Esta obra es publicada bajo la licencia Creative Commons.

Reconocimiento-No Comercial-Compartir Igual 2.5 Colombia.

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]

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TABLA DE CONTENIDO

Pg.

1 MAPA DE LA ASIGNATURA ...............................................................................................................................5

2 UNIDAD 1 HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES E INTRODUCCIN A LAS SEALES .......................................6

2.1 TEMA 1 HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES .........................................................................................6

2.1.1 EJERCICIO DE APRENDIZAJE ........................................................................................................... 12

2.2 TEMA 2 INTRODUCCIN A LAS SEALES ............................................................................................... 12


3 UNIDAD 2 MEDIOS DE COMUNICACIN, LINEAS Y METODOS DE TRANSMISIN ........................................ 31

3.1 TEMA 1 MEDIOS DE COMUNICACIN ................................................................................................... 31


3.2 TEMA 2 LINEAS MODOS DE TRANSMISION ........................................................................................... 57


4 UNIDAD 3 EVOLUCIN DE LAS REDES Y CONCEPTOS .................................................................................... 65

4.1 TEMA 1 REDES Y SUS CLASIFICACIONES ................................................................................................ 65

4.1.1 EJERCICIO DE APRENDRENDIZAJE: ................................................................................................. 77

4.2 TEMA 2 ESTNDARES DE CABLEADO, NTERCONECTIVIDAD Y DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIN...... 77

4.3 TEMA 3 MODELO ETHERNET ................................................................................................................. 90

4.3.1 EJERCICIO DE APRENDRENDIZAJE: ................................................................................................. 94


5 UNIDAD 4 MODELO DE REFERENCIA OSI Y TCP/IP ...................................................................................... 106

5.1 TEMA 1 MODELO DE REFERENCIA OSI ................................................................................................ 106

5.1.1 EJERCICIO DE APRENDIZAJE ......................................................................................................... 110

5.2 TEMA 2 MODELO TCP/IP ..................................................................................................................... 110

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5.2.1 EJERCICIOS DE APRENDIZAJE ....................................................................................................... 114

6 UNIDAD 5 DIRECCIONAMIENTO IP Y ANALISIS, DISEO E IMPLEMENTACIN DE REDES........................... 115

6.1 TEMA 1 DIRECCIONAMIENTO IP .......................................................................................................... 115

6.1.1 EJERCICIO DE APRENDIZAJE ......................................................................................................... 123

6.2 TEMA 2 DISEO E IMPLEMENTACIN DE REDES .............................................................................. 124

7 PISTAS DE APRENDIZAJE .............................................................................................................................. 127

8 GLOSARIO .................................................................................................................................................... 128

9 BIBLIOGRAFA .............................................................................................................................................. 139

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1 MAPA DE LA ASIGNATURA

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2 UNIDAD 1 HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES E INTRODUCCIN A LAS SEALES

OBJETIVO GENERAL

Al finalizar esta unidad, el estudiante sabr como surgieron las comunicaciones que sistemas de comunicaciones hay y que elementos los conforman. Adems, adquirir diferentes conceptos de trminos utilizados en telecomunicaciones

OBJETIVOS ESPECFICOS

Conocer la historia y la evolucin de las comunicaciones y definir trminos bsicos utilizados en las telecomunicaciones

Estudiar y definir que es un modelo de sistema de comunicacin y sus componentes, saber que es el Teorema de Nyquist (Teorema de muestreo) y cul es su utilidad y Realizar conversiones Analgico-Digital teniendo en cuenta sus diferentes procesos

2.1 TEMA 1 HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES

http://www.eveliux.com/mx/curso-de-telecomunicaciones-y-redes.php

5000 A.C. PREHISTORIA . El hombre prehistrico se comunicaba por medio de gruidos y otros sonidos (primera forma de comunicacin). Adems, con seales fsicas con las manos y otros movimientos del cuerpo.

"la comunicacin a grandes distancias era bastante compleja".

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3000 A.C. Egipcios: representaban las ideas mediante smbolos (hieroglyphics), as la informacin podra ser transportada a grandes distancias al ser transcritas en medios como el papel papiro, madera, piedras, etc.

"ahora los mensajes pueden ser enviados a grandes distancias al llevar el medio de un lugar a otro".

1,700 - 1,500 A.C Un conjunto de smbolos fue desarrollado para describir sonidos individuales, y estos smbolos son la primera forma de ALFABETO que ponindolos juntos forman las PALABRAS. Surgio en lo que es hoy Siria y Palestina. "la distancia sobre la cual la informacin es movida, sigue siendo todava limitada".

GRIEGOS Desarrollan la Heliografa (mecanismo para reflejar la luz del sol en superficies brillosas como los espejos ).

"Aqu tambin el Transmisor y el Receptor debern conocer el mismo cdigo para entender la informacin".

430 D.C. Los ROMANOS utilizaron antorchas (sistema ptico telegrfico) puestas en grupos apartados a distancias variantes, en la cima de las montaas para comunicarse en tiempos de guerra.

Cuando la heliografa las antorchas romanas fueron usadas "el enemigo" poda ver la informacin (descifrar), y as fue introducido el concepto de CODIFICACIN.

Este tipo de comunicacin se volva compleja, cuando se quera mover informacin a muy grandes distancias (se haca uso en ocasiones de repetidores).

1500s AZTECAS Comunicacin por medio mensajes escritos y llevados por hombres a pie.

FRICA Y SUDAMRICA: Comunicacin por medios acsticos (tambores y cantos).

NORTEAMRICA Los indios de Norteamrica hacan uso de seales de humo.

"Estos dos ltimos tipos de comunicacin funcionaban mientras el sonido del tambor se escuchaba o las seales de humo se vean".

1860s Sistemas pticos Telegrficos (uso de banderas, o semforos) por la caballeria de EUA.

1860 (abril 3): Comunicacin (mensajera) va caballos (PONY Express). La idea era proveer el servicio mas rpido de entrega de correo entre las ciudades de St. Joseph, Missouri, y Sacramento, California. El servicio termino a finales de octubre de 1861 al empezar el telgrafo en los EUA. Referencia[1].

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HISTORIA DE LAS REDES INFORMTICAS

http://www.cisco.com/en/US/docs/internetworking/technology/handbook/Intro-to-Internet.html

La historia de networking informtica es compleja. Participaron en ella muchas personas de todo el mundo a lo largo de los ltimos 35 aos. Presentamos aqu una versin simplificada de la evolucin de la Internet.

En la dcada de 1940, los computadores eran enormes dispositivos electromecnicos que eran propensos a sufrir fallas. En 1947, la invencin del transistor semiconductor permiti la creacin de computadores ms pequeos y confiables. En la dcada de 1950 los computadores mainframe, que funcionaban con programas en tarjetas perforadas, comenzaron a ser utilizados habitualmente por las grandes instituciones. A fines de esta dcada, se cre el circuito integrado, que combinaba miles y hasta millones de transistores en un pequeo semiconductor. En la dcada de 1960, los mainframes con terminales eran comunes, y los circuitos integrados comenzaron a ser utilizados de forma generalizada.

Hacia fines de la dcada de 1960 y durante la dcada de 1970, se inventaron computadores ms pequeos, denominados minicomputadores, aunque seguan siendo muy voluminosos en comparacin con los estndares modernos. En 1977, la Apple Computer Company present el microcomputador, conocido tambin como computador personal. En 1981 IBM present su primer computador personal.

A mediados de la dcada de 1980 los usuarios con computadores autnomos comenzaron a usar mdems para conectarse con otros computadores y compartir archivos. Estas comunicaciones se denominaban comunicaciones punto-a-punto o de acceso telefnico. El concepto se expandi a travs del uso de computadores que funcionaban como punto central de comunicacin en una conexin de acceso telefnico. Estos computadores se denominaron tableros de boletn, y los usuarios se conectaban a dichos tableros de boletn, donde depositaban y levantaban mensajes, adems de cargar y descargar archivos. La desventaja de este tipo de sistema era que haba poca comunicacin directa, y nicamente con quienes conocan el tablero de boletn. Otra limitacin era la necesidad de un mdem por cada conexin al computador del tablero de boletn. Si cinco personas se conectaban simultneamente, hacan falta cinco mdems conectados a cinco lneas telefnicas diferentes. A medida que creca el nmero de usuarios interesados, el sistema no pudo soportar la demanda. Imagine, por ejemplo, que 500 personas quisieran conectarse de forma simultnea. A partir de la dcada de 1960 y durante las dcadas de 1970, 1980 y 1990, el Departamento de Defensa de Estados Unidos (DoD) desarroll redes de rea amplia (WAN) de gran extensin y alta confiabilidad, para uso militar y cientfico. Esta tecnologa era diferente de la comunicacin punto-a-punto usada por los tableros de boletn. Permita la internetworking de varios computadores mediante diferentes rutas. La red en s determinaba la forma de transferir datos de un computador a otro. En lugar de poder comunicarse con un solo computador a la vez, se poda acceder a varios computadores mediante la misma conexin. La WAN del DoD finalmente se convirti en la Internet.


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CRONOGRAMA HISTRICO DE INTERNET

Antes de 1900 Comunicaciones de larga distancia a travs de mensajeros, jinetes, seales de humo, palomas mensajeras, telgrafo ptico, telgrafo

electrnico.

Dcada de 1890 Bell inventa el telfono; el servicio telefnico se expande rpidamente.

1901 Primera transmisin inalmbrica transatlntica de Marconi

Dcada de 1920 Radio AM

1939 Radio FM

Dcada de1940 La segunda guerra mundial provoca el auge de la radio y el desarrollo de

las microondas

1947 Shockey, Barden y Brittain inventan el transistor de estado slido

(Semiconductor)

1948 Claude Shannon publica Teora matemtica de la comunicacin.

Dcada de 1950 Invencin de los circuitos integrados.

1957 El departamento de defensa de Estados Unidos crea ARPA.

Dcada de 1960 Computadores Mainframe.

1962 Paul aran de RAND trabaja en redes de conmutacin de paquetes.

1967 Larry Roberts publica el primer informe sobre ARPANET

1969 ARPANET se establece en UCAL,UCSB, U-Utah y Stanford

Dcada de 1970 Uso generalizado de circuitos digitales; advenimiento de las PC digitales.

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1970 La Universidad de Hawaii desarrolla ALOHANET.

1972 Ray Tomlinson crea un programa de correo electrnico para enviar

mensajes.

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Bob Kahn y Vint Cerf empienzan a trabajar en lo que posteriormente se transformara en TCP/IP. La red ARPANET pasa a ser internacional con

conexiones a la University College en Londres, Inglaterra, y el Establecimiento Real de Radar en Noruega.

1974 BBN abre Telnet, la primera versin comercial de la red ARPANET

Dcada de 1980 Uso generalizado de las computadoras personales y de las minicomputadoras basadas en UNIX.

1981 Se asigna el termino internet a un conjunto de redes interconectadas.

1982 ISO lanza el modelo y los protocolos OSI; los protocolos desaparecen pero el modelo tiene gran influencia.

1983 El protocolo de control de Transmisin/Protocolo internet (TPC/IP) se transforma en el lenguaje universal de la internet. ARPANET.

1984 Se funda Cisco System; comienza el desarrollo de gateways y routers. Se introduce el Servicio de Denominacin de Dominio. La cantidad de hosts

de internet supera los 1000.

1986 Se crea NSFNET (con una velocidad de backbone 56 KBps9.

1987 La cantidad de hosts de internet supera los 10.000.

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1988 DARPA forma el Equipo de Respuesta de Emergencia Informtica (CERT).

1989 La cantidad de hosts de Internet supera los 100.000

1990 ARPANET se transforma en la internet.

1991 Se crea la Word Wide Web (www). Tim Berners-Lee desarrolla el cdigo para la WWW.

1992 Se organiza la Internet Society (ISOC). La cantidad de hosts de internet supera el milln.

1993 Aparece Mosaic, el primer navegador de web de base grfica.

1994 Se presenta el navegador Web Netscape Navigator.

1996 La cantidad de hosts de internet supera los 10 millones. La internet abarca a todo el planeta.

1997 Se crea el Registro Americano de Nmeros de Internet (American Registry for Internet Numbers ARIN). Internet 2 se pone en lnea.

Fines de la dcada de 1990 hasta la

actualidad

La cantidad de usuarios de internet se duplica cada 6 meses (crecimiento exponencial).

1998 Cisco alcanza el 70% de las ventas a travs de Internet, se lanzan las Academias de Networking.

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1999 La red de backbone internet 2 implanta IPv6. Las empresas ms importantes se lanzan a la convergencia entre video, voz y datos.

2001 La cantidad de hosts de internet supera los 110 millones.

www.cisco.com/en/US/docs/internetworking/technology/handbook/Intro-to-Internet.html

2.1.1 EJERCICIO DE APRENDIZAJE

Realizar un mapa conceptual o mental del tema Historia de las comunicaciones.

2.2 TEMA 2 INTRODUCCIN A LAS SEALES


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MODELO DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES


La Comunicacin es la transferencia de informacin con sentido desde un lugar (remitente, fuente, originador, fuente, transmisor) a otro lugar (destino, receptor). Por otra parte Informacin es un patrn fsico al cual se le ha asignado un significado comnmente acordado. El patrn debe ser nico (separado y distinto), capaz de ser enviado por el transmisor, y capaz de ser detectado y entendido por el receptor.

Si la informacin es intercambiada entre comunicadores humanos, por lo general se transmite en forma de sonido, luz o patrones de textura en forma tal que pueda ser detectada por los sentidos primarios del odo, vista y tacto. El receptor asumir que no se est comunicando informacin si no se reciben patrones reconocibles.

En la siguiente figura se muestra un diagrama a bloques del modelo bsico de un sistema de comunicaciones, en ste se muestran los principales componentes que permiten la comunicacin.

ELEMENTOS BSICOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES

ELEMENTOS DEL SISTEMA


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En toda comunicacin existen tres elementos bsicos (imprescindibles uno del otro) en un sistema de comunicacin: el transmisor, el canal de transmisin y el receptor. Cada uno tiene una funcin caracterstica.

El Transmisor pasa el mensaje al canal en forma se seal. Para lograr una transmisin eficiente y efectiva, se deben desarrollar varias operaciones de procesamiento de la seal. La ms comn e importante es la modulacin, un proceso que se distingue por el acoplamiento de la seal transmitida a las propiedades del canal, por medio de una onda portadora.

El Canal de Transmisin o medio es el enlace elctrico entre el transmisor y el receptor, siendo el puente de unin entre la fuente y el destino. Este medio puede ser un par de alambres, un cable coaxial, el aire, etc. Pero sin importar el tipo, todos los medios de transmisin se caracterizan por la atenuacin, la disminucin progresiva de la potencia de la seal conforme aumenta la distancia.

La funcin del Receptor es extraer del canal la seal deseada y entregarla al transductor de salida. Como las seales son frecuentemente muy dbiles, como resultado de la atenuacin, el receptor debe tener varias etapas de amplificacin. En todo caso, la operacin clave que ejecuta el receptor es la demodulacin, el caso inverso del proceso de modulacin del transmisor, con lo cual vuelve la seal a su forma original.

ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES ELCTRICAS

Definiciones de trminos bsicos utilizados en las telecomunicaciones:

Sistema de transmisin de datos: El conjunto de componentes que hacen posible la conduccin de seales de datos, en uno o en varios sentidos, utilizando, para ello, vas las generales de telecomunicacin.

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Seal: Cualquier evento que lleve implcita cierta informacin.

Canal: Medio por el cual se transmite la informacin.

Transductor: Dispositivo que convierte algn tipo de energa en una seal elctrica.

Decibel: Unidad para medir la intensidad relativa de una seal, tal como potencia, voltaje, etc. El nmero de decibeles es diez veces el logaritmo (base 10) de la relacin de la cantidad medida al nivel de referencia.

Modulacin: Proceso mediante el cual se utiliza la seal de banda base para modificar algn parmetro de una seal portadora de mayor frecuencia.

Seal portadora: Seal senoidal de alta frecuencia a la cual usualmente se hace que vare alguno de sus parmetros (amplitud, frecuencia, fase), en proporcin a la seal de banda base.

Modulacin en Amplitud (AM): En este tipo de modulacin, el parmetro de la portadora que vara es su amplitud.

Modulacin en Frecuencia (FM): En este tipo de modulacin, el parmetro de la portadora que vara es su frecuencia.

Modulacin en Fase (PM): En este tipo de modulacin, el parmetro de la portadora que vara es su fase.

Seal de banda base: La seal elctrica que se obtiene directamente desde la fuente del mensaje (no tiene ningn tipo de modulacin).

Seal analgica: Aquella seal cuya forma de onda es continua.

Seal digital: Aquella seal cuya forma de onda es discreta.

Periodo: Es el tiempo requerido para un ciclo completo de una seal elctrica o evento.

Frecuencia: Representa el nmero de ciclos completos por unidad de tiempo de una seal elctrica. Se expresa generalmente en Hertz (ciclos/segundo).

Longitud de Onda: Es la longitud en metros que existe entre cresta y cresta de una seal elctrica. La longitud de onda es igual a la velocidad de la luz entre la frecuencia.

Dnde: es la longitud de onda en mts.

c es la velocidad de la luz (3x108 mts/seg)

f es la frecuencia (1Hertz=1/seg)..

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Atenuacin: Disminucin C amplitud de una seal al pasar a travs de un circuito o canal, debida a resistencias, fugas, etc. Puede definirse en trminos de su efecto sobre el voltaje, intensidad o potencia. Se expresa en decibeles sobre unidad de longitud.

Ancho de banda del Canal: Es el rango de frecuencias que ste puede transmitir con razonable fidelidad.

Ancho de banda de una seal: Es el rango de frecuencias que contienen la mayor cantidad de potencia de la seal.

Limitaciones de los canales de comunicacin: Ruido, y la Capacidad del canal.

Ruido: Toda energa elctrica que contamina la seal deseada (ruido trmico, ruido elctrico, interferencia, distorsin, etc.).

Interferencia: Es cualquier perturbacin en la recepcin de una seal en forma natural o artificial (hecha por el hombre) causada por seales indeseables.

Relacin seal a ruido: Relacin de la potencia de la seal deseada a la potencia de ruido en un punto especfico y para unas condiciones especficas en un punto dado.

Capacidad del Canal: ndice de transmisin de informacin por segundo.

Esta dado por la ecuacin de Shannon:

Donde: C es la capacidad del canal en bps.

B es el ancho de banda en Hz

S/R es la relacin seal a ruido en dB

Espectro radioelctrico: Gama de frecuencias que permite la propagacin de las ondas electromagnticas. La asignacin de estas frecuencias est estandarizada por organismos internacionales.

CONTAMINACIONES DE LA SEAL

Existen buenas razones y bases para separar estos tres efectos, de la manera siguiente:

Distorsin: Es la alteracin de la seal debida a la respuesta imperfecta del sistema a ella misma. A diferencia del ruido y la interferencia, la distorsin desaparece cuando la seal deja de aplicarse.

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Interferencia: Es la contaminacin por seales extraas, generalmente artificiales y de forma similar a las de la seal. El problema es particularmente comn en emisiones de radio, donde pueden ser captadas dos o ms seales simultneamente por el receptor. La solucin al problema de la interferencia es obvia; eliminar en una u otra forma la seal interferente o su fuente. En este caso es posible una solucin perfecta, si bien no siempre prctica.

Ruido: Por ruido se debe de entender las seales aleatorias e impredecibles de tipo elctrico originadas en forma natural dentro o fuera del sistema. Cuando estas seales se agregan a la seal portadora de la informacin, sta puede quedar en gran parte oculta o eliminada totalmente. Por supuesto que podemos decir lo mismo en relacin a la interferencia y la distorsin y en cuanto al ruido que no puede ser eliminado nunca completamente, ni an en teora.

MODULACIN

Muchas seales de entrada no pueden ser enviadas directamente hacia el canal, como vienen del transductor. Para eso se modifica una onda portadora, cuyas propiedades se adaptan mejor al medio de comunicacin en cuestin, para representar el mensaje.

DEFINICIONES:

"La modulacin es la alteracin sistemtica de una onda portadora de acuerdo con el mensaje (seal modulada) y puede ser tambin una codificacin"

"Las seales de banda base producidas por diferentes fuentes de informacin no son siempre adecuadas para la transmisin directa a travs de un a canal dado. Estas seales son en ocasiones fuertemente modificadas para facilitar su transmisin."

Una portadora es una senoide de alta frecuencia, y uno de sus parmetros (tal como la amplitud, la frecuencia o la fase) se vara en proporcin a la seal de banda base s(t). De acuerdo con esto, se obtiene la modulacin en amplitud (AM), la modulacin en frecuencia (FM), o la modulacin en fase (PM). La siguiente figura muestra una seal de banda base s(t) y las formas de onda de AM y FM correspondientes. En AM la amplitud de la portadora varia en proporcin a s(t), y en FM, la frecuencia de la portadora varia en proporcin a s(t).

http://www.eveliux.com/fundatel/medios.html

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PORQUE SE MODULA?

Existen varias razones para modular, entre ellas:

Facilita la PROPAGACIN de la seal de informacin por cable o por el aire. Ordena el RADIOESPECTRO, distribuyendo canales a cada informacin distinta. Disminuye DIMENSIONES de antenas. Optimiza el ancho de banda de cada canal Evita INTERFERENCIA entre canales.

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Protege a la Informacin de las degradaciones por RUIDO. Define la CALIDAD de la informacin trasmitida.

Modulacin para facilidad de radiacin: Una radiacin eficiente de energa electromagntica requiere de elementos radiadores (antenas) cuyas dimensiones fsicas sern por lo menos de 1/10 de su longitud. de onda. Pero muchas seales, especialmente de audio, tienen componentes de frecuencia del orden de los 100 Hz o menores, para lo cual necesitaran antenas de unos 300 km de longitud si se radiaran directamente. Utilizando la propiedad de traslacin de frecuencias de la modulacin, estas seales se pueden sobreponer sobre una portadora de alta frecuencia, con lo que se logra una reduccin sustancial del tamao de la antena. Por ejemplo, en la banda de radio de FM, donde las portadoras estn en el intervalo de 88 a 108 MHz, las antenas no deben ser mayores de un metro.

donde es la longitud de onda en mts c es la velocidad de la luz (3 x 10 8 m/s) f es la frecuencia en Hz

Modulacin para reducir el ruido y la interferencia: Se ha dicho que es imposible eliminar totalmente el ruido del sistema. Y aunque es posible eliminar la interferencia, puede no ser prctico. Por fortuna, ciertos tipos de modulacin tiene la til propiedad de suprimir tanto el ruido como la interferencia. La supresin, sin embargo, ocurre a un cierto precio; generalmente requiere de un ancho de banda de transmisin mucho mayor que el de la seal original; de ah la designacin del ruido de banda ancha. Este convenio de ancho de banda para la reduccin del ruido es uno de los intereses y a veces desventajosos aspectos del diseo de un sistema de comunicacin.

Modulacin por asignacin de frecuencia: El propietario de un aparato de radio o televisin puede seleccionar una de varias estaciones, aun cuando todas las estaciones estn transmitiendo material de un programa similar en el mismo medio de transmisin. Es posible seleccionar y separar cualquiera de las estaciones, dado que cada una tiene asignada una frecuencia portadora diferente. Si no fuera por la modulacin, solo operara una estacin en un rea dada. Dos o ms estaciones que transmitan directamente en el mismo medio, sin modulacin, producirn una mezcla intil de seales interferentes.

Modulacin para multicanalizacin: A menudo se desea transmitir muchas seales en forma simultnea entre dos puntos. Las tcnicas de multicanalizacin son formas intrnsecas de modulacin, permiten la transmisin de mltiples seales sobre un canal, de tal manera que cada seal puede ser captada en el extremo receptor. Las aplicaciones de la multicanalizacin comprenden telemetra de datos, emisin de FM estereofnica y telefona de larga distancia. Es muy comn, por ejemplo, tener hasta 1,800 conversaciones telefnicas de ciudad a ciudad, multicanalizadas y transmitidas sobre un cable coaxial de un dimetro menor de un centmetro.

Modulacin para superar las limitaciones del equipo: El diseo de un sistema queda generalmente a la disponibilidad de equipo, el cual a menudo presenta inconvenientes en relacin con las frecuencias involucradas. La modulacin se puede usar para situar una seal en la parte del espectro de frecuencia donde las limitaciones

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del equipo sean mnimas o donde se encuentren ms fcilmente los requisitos de diseo. Para este propsito, los dispositivos de modulacin se encuentran tambin en los receptores, como ocurre en los transmisores.

COMO SE MODULA?

Frecuentemente se utilizan dispositivos electrnicos SEMICONDUCTORES con caractersticas no lineales (diodos, transistores, bulbos), resistencias, inductancias, capacitores y combinaciones entre ellos. Estos realizan procesos elctricos cuyo funcionamiento es descrito de su representacin matemtica.

s(t) = A sen (wt + @ ) donde: A es la amplitud de la portadora (volts) w es la frecuencia angular de la portadora (rad/seg) @ ngulo de fase de la portadora (rad)

QUE TIPOS DE MODULACIN EXISTEN?

Existen bsicamente dos tipos de modulacin: la modulacin ANALGICA, que se realiza a partir de seales analgicas de informacin, por ejemplo, la voz humana, audio y video en su forma elctrica y la modulacin DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de seales generadas por fuentes digitales, por ejemplo, una computadora.

Modulacin Analgica: AM, FM, PM Modulacin Digital: ASK, FSK, PSK, QAM

COMO AFECTA EL CANAL A LA SEAL?

Depende del medio o canal, ya que hay unos mejores que otros, aunque tambin depende del tipo de modulacin y aplicacin.

Los principales efectos que sufre la seal al propagarse son:

Atenuacin Desvanecimiento Ruido Blanco aditivo Interferencia externa Ruido de fase Reflexin de seales Refraccin Difraccin Dispersin

QUE RELACIN EXISTE ENTRE LA MODULACIN Y EL CANAL?

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El canal influye fuertemente en la eleccin del tipo de modulacin de un sistema de comunicaciones, principalmente debido al ruido.

CANAL: Ruido, Distorsin, Interferencia y Atenuacin. MODULACIN: Inmunidad al ruido, Protege la calidad de la informacin, Evita interferencia.

LIMITACIONES FUNDAMENTALES EN LA COMUNICACIN ELCTRICA

La limitacin del ancho de banda

La utilizacin de sistemas eficientes conduce a una reduccin del tiempo de transmisin, es decir, que se transmite una mayor informacin en el menor tiempo. Una transmisin de informacin rpida se logra empleando seales que varan rpidamente con el tiempo. Pero estamos tratando con un sistema elctrico, el cual cuenta con energa almacenada; y hay una ley fsica bien conocida que expresa que, en todos los sistemas, excepto en los que no hay perdidas, un cambio en la energa almacenada requiere una cantidad definida de tiempo. As, no podemos incrementar la velocidad de la sealizacin en forma arbitraria, ya que en consecuencia el sistema dejar de responder a los cambios de la seal.

Una medida conveniente de la velocidad de la seal es su ancho de banda, o sea, el ancho del espectro de la seal. En forma similar, el rgimen al cual puede un sistema cambiar energa almacenada, se refleja en su respuesta de frecuencia til, medida en trminos del ancho de banda del sistema. La transmisin de una gran cantidad de informacin en una pequea cantidad de tiempo, requiere seales de banda ancha para representar la informacin y sistemas de banda ancha para acomodar las seales. Por lo tanto, dicho ancho de banda surge como una limitacin fundamental.

Cuando se requiere de una transmisin en tiempo real, el diseo debe asegurar un adecuado ancho de banda del sistema. Si el ancho de banda es insuficiente, puede ser necesario disminuir la velocidad de sealizacin, incrementndose as el tiempo de transmisin. A lo largo de estas mismas lneas debe recalcarse que el diseo de equipo no es con mucho un problema de ancho de banda absoluto o fraccionario, o sea, el ancho de banda absoluto dividido entre la frecuencia central. Si con una seal de banda ancha se modula una portadora de alta frecuencia, se reduce el ancho de banda fraccional y con ello se simplifica el diseo del equipo. Esta es una razn por que en seales de TV cuyo ancho de banda es de cerca de 6 MHz se emiten sobre portadoras mucho mayores que en la transmisin de AM, donde el ancho de banda es de aproximadamente 10 Hz.

Asimismo, dado un ancho de banda fraccionario, resultado de las consideraciones del equipo, el ancho de banda absoluto puede incrementarse casi indefinidamente yendo hasta frecuencias portadoras mayores. Un sistema de microondas de 5 GHz puede acomodar 10,000 veces ms informacin en un periodo determinado que una portadora de radiofrecuencia de 500 KHz, mientras que un rayo lser cuya frecuencia sea de 5xlOl4 Hz tiene una capacidad terica de informacin que excede al sistema de microondas en un factor de 105, o sea, un equivalente aproximado de 10 millones de canales de TV. Por ello es que los ingenieros en comunicaciones estn investigando constantemente fuentes de portadoras de altas frecuencias nuevas y utilizables para compensar el factor ancho de banda.

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La limitacin ruido

El xito en la comunicacin elctrica depende de la exactitud con la que el receptor pueda determinar cul seal es la que fue realmente transmitida, diferencindola de las seales que podran haber sido transmitidas. Una identificacin perfecta de la seal sera posible solo en ausencia de ruido y otras contaminaciones, pero el ruido existe siempre en los sistemas elctricos y sus perturbaciones sobrepuestas limitan nuestra habilidad para identificar correctamente la seal que nos interesa y as, la transmisin de la informacin.

Pero por qu es inevitable el ruido? Detalle curioso, la respuesta proviene de la teora cintica. Cualquier partcula a una temperatura diferente de cero absolutos, posee una energa trmica que se manifiesta como movimiento aleatorio o agitacin trmica. Si la partcula es un electrn, su movimiento aleatorio origina una corriente aleatoria. Luego, si esta corriente aleatoria ocurre en un medio conductor, se produce un voltaje aleatorio conocido como ruido trmico o ruido de resistencia. Mientras el ruido de resistencia es solo una de las posibles fuentes en un sistema, muchos otros estn relacionados, en una u otra forma, el movimiento electrnico aleatorio. Ms an, como era de esperarse de la dualidad onda-partcula, existe ruido trmico asociado con la radiacin electromagntica. En consecuencia, como no podemos tener comunicacin elctrica sin electrones u ondas electromagnticas, tampoco podemos tener comunicacin elctrica sin ruido.

Las variaciones de ruido tpicas son muy pequeas, del orden de los micro volts. Si las variaciones de la seal son sustancialmente mayores, digamos varios volts pico a pico, el ruido puede ser ignorado. En realidad, en sistemas ordinarios bajo condiciones ordinarias, la relacin seal a ruido es bastante grande para que el ruido no sea perceptible. Pero en sistemas de amplio rgimen o de potencia mnima, la seal recibida puede ser tan pequea como el ruido o ms. Cuando esto suceda, la limitacin por ruido resulta muy real.

Es importante sealar que, si la intensidad de la seal es insuficiente, aadir ms pasos de amplificacin en el receptor no resuelve nada; el ruido sera amplificado junto con la seal, lo cual no mejora la relacin seal a ruido. Aumentar la potencia transmitida ayuda, pero la potencia no se puede incrementar en forma indefinida por razn de problemas tecnolgicos. (no de los primeros cables trasatlnticos se deteriora por una ruptura ocasionada por un alto voltaje, aplicado en un esfuerzo por obtener seales tiles en el punto de recepcin) En forma alterna, como se menciona el principio, podemos permutar el ancho de banda por la relacin seal a ruido por medio de tcnicas de modulacin y codificacin. No es de sorprender que la mis efectiva de estas tcnicas generalmente sea la ms costosa y difcil de instrumentar. Ntese tambin que el trueque del ancho de banda por la relacin seal a ruido puede llevarnos de una limitacin a otra.

En el anlisis final, dado un sistema con ancho de banda y relacin seal a ruido fijos, existe un lmite superior definido, al cual puede ser transmitida la informacin por el sistema. Este lmite superior se conoce con el nombre de capacidad de informacin y es uno de los conceptos centrales de la teora de la informacin. Como la capacidad es finita, se puede decir con apego a la verdad, que el diseo del sistema de comunicacin es un asunto de compromiso; un compromiso entre tiempo de transmisin, potencia transmitida, ancho de banda y relacin seal a ruido; compromiso de lo ms restringido por los problemas tecnolgicos.

Teorema de Nyquist (Teorema de muestreo)

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Desarrollado por H. Nyquist, quien afirmaba que "una seal analgica puede ser reconstruida, sin error, de muestras tomadas en iguales intervalos de tiempo. La razn de muestreo debe ser igual, o mayor, al doble de su ancho de banda de la seal analgica".

La teora del muestreo define que, para una seal de ancho de banda limitado, la frecuencia de muestreo, FM, debe ser mayor que dos veces su ancho de banda [B] medida en Hertz [Hz].

FM > 2B

Supongamos que la seal a ser digitalizada es la voz...el ancho de banda de la voz es de 4,000 Hz aproximadamente. Entonces, su razn de muestreo ser 2*B= 2*(4,000 Hz), es igual a 8000 Hz, equivalente a 8,000 muestras por segundo (1/8000). Entonces la razn de muestreo de la voz debe ser de al menos 8000 Hz, para que puede regenerarse sin error.

La frecuencia 2*B es llamada la razn de muestreo de Nyquist. La mitad de su valor, es llamada algunas veces la frecuencia de Nyquist.

El teorema de muestreo fue desarrollado en 1928 por Nyquist y probado matemticamente por Claude Shannon en 1949.

Ejemplos prcticos:

El en rea de la MSICA, a veces es necesario convertir material analgico [en acetato, cassetes, cintas magnticas, etc.] a formato digital [en CD, DVD]. Los ingenieros de sonido pueden definir el rango de frecuencia de inters. Como resultado, los filtros analgicos son algunas veces usados para remover los componentes de frecuencias fuera del rango de inters antes de que la seal sea muestreada. Por ejemplo, el odo humano puede detectar sonidos en el rango de frecuencias de 20 Hz a 20 KHz. De acuerdo al teorema de muestreo, uno puede muestrear la seal al menos a 40 KHz para reconstruir la seal de sonido aceptable al odo humano. Los componentes ms arriba de 40 KHz no podrn ser detectados y podran contaminar la seal. Estos componentes arriba de los 40 KHz son removidos a travs de filtros pasa banda o filtros pasa bajas.

Algunos de las razones de muestreos utilizadas para grabar msica digital son las siguientes:

Razn de muestreo/ Frecuencia de Nyquist 22,050 kHz = 11,025 kHz (Nyquist) 24,000 kHz = 12,000 kHz 30,000 kHz = 15,000 kHz

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44,100 kHz = 22,050 kHz 48,000 kHz = 24,000 kHz

Es muy importante tomar en consideracin que la frecuencia ms alta del material de audio ser grabada. Si la frecuencia de 14,080 Hz es grabada, una razn de muestreo de 44.1 kHz deber ser la opcin elegida. 14,080 Hz cae dentro del rango de Nyquist de 44.1 kHz el cual es 22.05 kHz. La razn de muestreo elegida determina el ancho de banda del audio de la grabadora usada. Considerando que el rango del odo es de 20 Hz a 20 kHz, una razn de muestreo de 44.1 kHz tericamente deber satisfacer las necesidades de audio.

Conversin Analgico-Digital

Qu es ANALOGICO y que es DIGITAL?

El trmino ANALGICO en la industria de las telecomunicaciones y el cmputo significa todo aquel proceso entrada/salida cuyos valores son continuos. Algo continuo es todo aquello se puede tomar una infinidad de valores dentro de un cierto lmite, superior e inferior. El trmino DIGITAL de la misma manera involucra valor de entrada/salida discretos. Algo discreto es algo que puede tomar valores fijos. El el caso de las comunicaciones digitales y el cmputo, esos valores son el CERO (0) o el UNO (1) o Bits (BInary DigiTs).

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Ventajas de la comunicacin digital

La transmisin digital es la transmisin de pulsos digitales entre dos puntos, en un sistema de comunicacin. La informacin de la fuente original puede estar ya sea en forma digital o en seales analgicas que deben convertirse en pulsos digitales, antes de su transmisin y convertidas nuevamente a la forma analgica en el lado del receptor.

Algunas de las VENTAJAS de la transmisin digital [con respecto a la analgica] son:

1.-La ventaja principal de la transmisin digital es la inmunidad al ruido. Las seales analgicas son ms susceptibles que los pulsos digitales a la amplitud, frecuencia y variaciones de fase. Esto se debe a que, con la transmisin digital, no se necesita evaluar esos parmetros, con tanta precisin, como en la transmisin analgica. en cambio, los pulsos recibidos se evalan durante un intervalo de muestreo y se hace una sola determinacin si el pulso est arriba (1) o abajo de un umbral especfico (0).

2.-Almacenamiento y procesamiento: Las seales digitales se pueden guardarse y procesarse fcilmente que las seales analgicas.

3.- Los sistemas digitales utilizan la regeneracin de seales, en vez de la amplificacin, por lo tanto producen un sistema ms resistente al ruido que su contraparte analgica

4.- Las seales digitales son ms sencillos de medir y evaluar. Por lo tanto es ms fcil comparar el rendimiento de los sistemas digitales con diferentes capacidades de sealizacin e informacin, que con los sistemas analgicos comparables.

5.- Los sistemas digitales estn mejor equipados para evaluar un rendimiento de error (por ejemplo, deteccin y correccin de errores), que los analgicos.

6.- Los equipos que procesan digitalmente consumen menos potencia y son ms pequeos, y muchas veces con ms econmicos.

Algunas de las DESVENTAJAS de la transmisin digital son las siguientes:

1.- La transmisin de las seales analgicas codificadas de manera digital requieren de ms ancho de banda para transmitir que la seal analgica.

2.- Las seales analgicas deben convertirse en cdigos digitales, antes que su transmisin y convertirse nuevamente a analgicas en el receptor.

3.-La transmisin digital requiere de sincronizacin precisa, de tiempo, entre los relojes del transmisor y receptor.

4.- Los sistemas de transmisin digital son incompatibles con las instalaciones analgicas existentes.

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CONVERSION ANALOGICO-DIGITAL (ADC, Analogic to Digital Conversin)

La conversin Analgico-Digital consta de varios procesos:

Muestreo Cubanizacin Codificacin

Muestreo

Toda la tecnologa digital (e.g. audio, video) est basado en la tcnica de muestreo (sampling en ingls). En msica, cuando una grabadora digital toma una muestra, bsicamente toma una fotografa fija de la forma de onda y la convierte en bits, los cuales pueden ser almacenados y procesados. Comparado con la grabacin analgica, la cual est basada en registros de voltaje como patrones de magnetizacin en las partculas de xido de la cinta

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magntica. El muestreo digital convierte el voltaje en nmeros (0s y 1s) los cuales pueden ser fcilmente representados y vueltos nuevamente a su forma original.

Razn de muestreo: La frecuencia de muestreo de una seal en un segundo es conocida como razn de muestreo medida en Hertz (Hz).

1 Hz = 1/seg

La razn de muestreo determina el rango de frecuencias [ANCHI DE BANDA] de un sistema. A mayores razones de muestreo, habr ms calidad o precisin.

Por ejemplo, en audio digital se usan las siguientes razones de muestreo:

24,000 = 24 kHz - 24,000 muestras por segundo. Una muestra cada 1/24,000 de segundo. 30,000 = 30 kHz - 30,000 muestras por segundo. Una muestra cada 1/30,000 de segundo. 44,100 = 44.1 kHz - 44,100 muestras por segundo. Una muestra cada 1/44,000 de segundo. 48,000 = 48 kHz - 48,000 muestras por segundo. Una muestra cada 1/48,000 de segundo.

Una ltima pregunta! Qu razn de muestreo es la suficiente para que al ser digitalizada una seal analgica y al realizar el proceso contrario, digital-analgico, la seal sea idntica [o casi idntica] a la original?

La respuesta es el Teorema de Nyquist....

Cuantizacin:

Es el proceso de convertir valores continuos [e.g voltajes] en series de valores discretos. Por ejemplo, el audio digital [e.g. MP3, WAV, etc.] tienen dos caractersticas bien importantes, el muestreo (tiempo) y la cuantizacin (nivel).

Mientras que el muestreo representa el tiempo de captura de una seal, la cotizacin es el componente amplitud del muestreo. En otras palabras, mientras que el muestreo mide el tiempo (por instancia 44,100 muestras por segundo), la cuantizacin es la tcnica donde un evento analgico es medido dado un valor numrico.

Para hacer esto, la amplitud de la seal de audio es representada en una serie de pasos discretos. Cada paso est dado entonces por un nmero en cdigo binario que digitalmente codifica el nivel de la seal. La longitud de la palabra determina la calidad de la representacin. Una vez ms, una palabra ms larga, mejor la calidad de un sistema de audio (comparando una palabra de 8 bits con una de 16 bits o 32 bits) (ver figura).

El bit de resolucin de un sistema define el rango dinmico del sistema. 6 dB es ganado por cada bit.

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Por ejemplo:

8 bits equivale a 256 estados = 48 dB (decibeles),16 bits equivalen a 65,536 estados = 96 dB.

Entonces, se debe de tomar muestras a tiempos menores y se debe de cuantizar a mayores niveles (bits), si sucede lo contrario suceden errores de cuantizacin.

Codificacin

La codificacin es la representacin numrica de la cuantizacin utilizando cdigos ya establecidos y estndares. el cdigo ms utilizado es el cdigo binario, pero tambin existen otros tipos de cdigos que son empleados.

A continuacin, se presenta una tabla donde se representan los nmeros del 0 al 7 con su respectivo cdigo binario. Como se ve, con 3 bits, podemos representar ocho estados o niveles de cuantizacin.

En general: 2(n)= Niveles o estados de cuantizacin donde n es el nmero de bits.

NMERO CDIGO BINARIO

0 000

1 001

2 010

3 011

4 100

5 101

6 110

7 111

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2.2.1 EJERCICIO DE APRENDIZAJE

PRUEBA INTRODUCCIN A LAS SEALES

1. Muestreo (Nyquist) a) Cul es la frmula del teorema de Niquist y el que afirma. b) Si tenemos un ancho de banda 4500Hz cul ser su razn de muestreo. ____________________________________.

c) Si tenemos los siguientes valores en la tabla, halle el que le corresponda en el lado contrario.

RAZN DE MUESTREO FRECUENCIA DE NIQUIST

23.000Khz

12.010Hz

9.000Mhz

30 30 30



15.100 KHz

2. Grafique una seal analgica y otra digital, diga sus diferencias. 3. Realice la conversin ADC de la siguiente grafica siguiendo los tres pasos para realizarlo teniendo en cuenta 4 bits.

4. Teorema de Shannon (capacidad mxima de un canal) a) Cul es la frmula para hallar la capacidad mxima de un canal. b) Un canal tiene una razn de seal-ruido de 40dB y un ancho de banda de 4000Hz, halle la capacidad mxima del canal.

5. Si se trasmite un haz de luz que tiene una longitud de onda 1500 manmetros por una fibra ptica, que frecuencia tendr esa seal ptica que viaja a travs de ella?

ACTIVIDAD

Consulta cual es la historia de las comunicaciones en Colombia y como estamos con respecto a ellas

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3 UNIDAD 2 MEDIOS DE COMUNICACIN, LINEAS Y METODOS DE TRANSMISIN

OBJETIVO GENERAL

Al finalizar esta unidad, el estudiante participar en el desarrollo innovador de las telecomunicaciones, para analizar, adaptar e incorporar a la prctica los avances tecnolgicos en los procesos de su empresa u Organizacin.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Proporcionar a los alumnos un panorama completo sobre aspectos relacionados con los medios de comunicacin. Desde su evolucin, fundamentos tericos y aspectos prcticos hasta las tcnicas empleadas en su instalacin y mantenimiento para diferentes redes como lo son las terrestres, areas, entre otras.

Estudiar las lneas y modos de transmisin y su relacin con las Tecnologas de Informacin.

3.1 TEMA 1 MEDIOS DE COMUNICACIN

PRINCIPIOS DE LA TEORA DE LA COMUNICACIN


El rol principal de las comunicaciones es mover informacin de un lugar a otro. Cuando el transmisor y el receptor estn fsicamente en la misma localidad, es relativamente fcil realizar esa funcin. Pero cuando el transmisor y el

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receptor estn relativamente lejos uno del otro, y adems queremos mover altos volmenes de informacin en un periodo corto de tiempo, entonces ser necesario emplear una forma de comunicacin mquina-mquina.

El mtodo ms adecuado para la comunicacin mquina-mquina es va una seal generada electrnicamente. La razn del uso de la electrnica, es porque una seal puede ser generada, transmitida, y detectada. y por el hecho de que esta puede ser almacenada temporal o permanentemente; tambin porque pueden ser transmitidos grandes volmenes de informacin dentro en un periodo corto de tiempo.

El concepto bsico de la teora de comunicaciones es que una seal tiene al menos dos estados diferentes que pueden ser detectados. Los dos estados representan un cero o un uno, encendido o apagado, etc. Tan pronto como los dos estados puedan ser detectados, la capacidad de mover informacin existe. Las combinaciones especficas de estados (las cuales son conocidas como cdigos) pueden representar cualquier carcter alfabtico o numrico, y podrn ser transmitido en forma pura de informacin desde las mquinas para interactuar con, o en forma representativa (el cdigo) que permita el reconocimiento de la informacin por los humanos.

COMUNICACIN POR MEDIO DE SEALES ELCTRICAS

La forma elemental para la generacin de una seal electrnicamente sobre una lnea de comunicacin de grado de voz es conocida como onda senosoidal. La cual tambin puede ser representada como una onda de tipo cuadrada; ambas seales se muestran en la siguiente figura:

Una onda senosoidal puede representarse matemticamente por la siguiente ecuacin:

s(t) = Asen(wt +@ ) donde: A es la amplitud w es la frecuencia angular

t es el tiempo @ es la fase

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La onda senosoidal a una particular frecuencia (el nmero completo de ciclos por unidad de tiempo) es aquella que empieza en un nivel cero, y alcanza gradualmente un nivel mximo y va decreciendo hasta llegar al nivel mnimo y continua as hasta completar el ciclo completo. A mayor nmero de ciclos por unidad de tiempo, mas alta ser la frecuencia. La onda cuadrada sigue el mismo proceso que la onda senosoidal, excepto que alcanza el mximo nivel (y el mnimo) en forma instantnea y permanece por un instante de tiempo, despus cambia al mnimo nivel y permanece por un instante de tiempo hasta completar el ciclo completo. Este nivel mximo y mnimo representa un cero y uno (0 y 1) respectivamente.

Para comunicaciones sobre redes telefnicas por ejemplo en donde se emplean frecuencias en el orden de 300 y 3,330 Hz, no es posible transmitir informacin empleando directamente ondas senosoidales, debido a que las seales se atenan muy fcilmente a esas frecuencias. Para contrarrestar esto, existen tcnicas para permitir una mejor transmisin de la seal sobre dichas frecuencias. Referencia [1]

Existen tres formas en la cual la seal senosoidal puede ser cambiada para que la informacin pueda ser correlacionada con esos cambios individuales:

variando la amplitud o magnitud de la seal. variando la frecuencia o el nmero de ciclos completos por unidad de tiempo. variando la fase, o la posicin relativa en que la seal cruza el nivel cero.

Un ejemplo de esos cambios es mostrado en la siguiente figura:

MODULACIN

La manipulacin de esos cambios de las ondas senosoidales es un proceso conocido como modulacin/demodulacin. La modulacin es la capacidad inherente de tomar la informacin digital (ondas cuadradas) y modificar las frecuencias especficas de la seal portadora para que la informacin pueda ser transmitida de un punto a otro sin ningn problema. La demodulacin es el proceso de regresar la informacin a su forma original.

La transmisin electrnica no est limitada solo a lneas de grado de voz. Tambin puede aplicarse a cualesquier otra frecuencia usando las mismas tcnicas de modulacin/demodulacin sobre diferentes tipos de lneas, o

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pulsos, estos representan las seales digitales que pueden tambin ser transmitidos sobre circuitos diseados especficamente para su propagacin.

CANAL DE TRANSMISIN

Es el medio que soporta la propagacin de seales acsticas, electromagnticas, de luz u ondas. Los canales de transmisin son tpicamente cables metlicos o fibra ptica que acotan (confinan) la seal por si mismos, las radio transmisiones, la transmisin por satlite o por microondas por lnea de vista.

Los medios fsicos que acarrean la informacin pueden ser de dos Tipos: confinados (bounded) o limitados y no confinados (unbounded). En un medio confinado, las seales se ven limitadas por el medio y no se salen de l -excepto por algunas pequeas prdidas. Los medios no confinados son aquellos donde las seales electromagnticas originadas por la fuente radian libremente a travs del medio y se esparcen por ste -el aire, por ejemplo.

CLASIFICACIN DE LOS MEDIOS DE COMUNICACIN

MEDIOS CONFINADOS

Alambre Par Trenzado Cable Coaxial Fibra ptica Gua de Onda

MEDIOS NO CONFINADOS

Microondas terrestre Satlite Ondas de Radio (radio frecuencias) Infrarrojo/Laser

ALAMBRE (open-wired)

Las lneas de alambre abierto (sin aislar) fueron muy usadas en el siglo pasado con la aparicin del telgrafo. La composicin de los alambres fue al principio de hierro (acero) y despus fue desplazado por el cobre, ya que este material es un mejor conductor de las seales elctricas y soporta mejor los problemas de corrosin causados por la exposicin directa a la intemperie. La resistencia al flujo de corriente elctrica de los alambres abiertos varia grandemente con las condiciones climticas, y es por esta razn que fue adoptado el cable par trenzado.

Hoy en da los cables vienen protegidos con algn material aislante. El material del conductor puede ser de cobre, aluminio u otros materiales conductores.

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Los grosores de los cables son medidos de diversas maneras, el mtodo predominante en los Estados Unidos sigue siendo el Wire Gauge Standard (AWG). "gauge" significa el dimetro. Es lgico pensar que a mayor dimetro del conductor mayor ser la resistencia del mismo.

Los conductores pueden ser de dos tipos Slidos (solid) e Hilados (stranded), los conductores slidos estn compuestos por un conductor nico de un mismo material, mientras que los conductores hilados estn compuestos de varios conductores trenzados. El dimetro de un conductor hilado varia al de un conductor slido si son del mismo AWG y depender del nmero de hilos que tenga.

Los grosores tpicos de los conductores utilizados en cables elctricos para uso residencial son del 10-14 AWG. Los conductores utilizados en cables

telefnicos pueden ser del 22,24 y 26 AWG. Los conductores utilizados en cables para aplicaciones de REDES son el 24 y 26 AWG.

A continuacin, se muestra una tabla de conversin de milmetros y pulgadas a AWG para conductores slidos [1].

TABLA DE CONVERSION MILIMETROS Y PULGADAS A AWG

(CONDUCTORES SLIDOS)

DIAMETRO MM DIAMETRO PULGADAS

AWG

0.254 0.010 30

0.330 0.013 28

0.409 0.016 26

0.511 0.020 24

0.643 0.025 22

Entre mas grande sea el valor AWG menor ser el grosor o dimetro del conductor. El conductor 18 tiene mas grosor que el cable 40, por ejemplo. Los primeros 5 cables [de izquierda a derecha] son slidos y los ltimos dos son hilados o trenzados (stranded).

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0.812 0.032 20

1.020 0.040 18

1.290 0.051 16

1.630 0.064 14

2.050 0.081 12

2.590 0.102 10

Especificaciones de cables Los cables tienen distintas especificaciones y generan distintas expectativas acerca de su rendimiento. Qu velocidad de transmisin de datos se puede lograr con un tipo particular de cable? La velocidad de transmisin de bits por el cable es de suma importancia. El tipo de conducto utilizado afecta la velocidad de la transmisin. Qu tipo de transmisin se planea? Sern las transmisiones digitales o tendrn base analgica? La transmisin digital o de banda base y la transmisin con base analgica o de banda ancha son las dos opciones. Qu distancia puede recorrer una seal a travs de un tipo de cable en particular antes de que la atenuacin de dicha seal se convierta en un problema? En otras palabras, se degrada tanto la seal que el dispositivo receptor no puede recibir e interpretar la seal correctamente en el momento en que la seal llega a dicho dispositivo? La distancia recorrida por la seal a travs del cable afecta directamente la atenuacin de la seal. La degradacin de la seal est directamente relacionada con la distancia que recorre la seal y el tipo de cable que se utiliza.

Algunos ejemplos de las especificaciones de Ethernet que estn relacionadas con el tipo de cable son: 10BASE-T 10BASE5 10BASE2 10BASE-T se refiere a la velocidad de transmisin a 10 Mbps. El tipo de transmisin es de banda base o digitalmente interpretada. T significa par trenzado.

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10BASE5 se refiere a la velocidad de transmisin a 10 Mbps. El tipo de transmisin es de banda base o digitalmente interpretada. El 5 representa la capacidad que tiene el cable para permitir que la seal recorra aproximadamente 500 metros antes de que la atenuacin interfiera con la capacidad del receptor de interpretar correctamente la seal recibida. 10BASE5 a menudo se denomina "Thicknet". Thicknet es un tipo de red y 10BASE5 es la especificacin Ethernet utilizada en dicha red. 10BASE2 se refiere a la velocidad de transmisin a 10 Mbps. El tipo de transmisin es de banda base o digitalmente interpretada. El 2, en 10BASE2, se refiere a la longitud mxima aproximada del segmento de 200 metros antes que la atenuacin perjudique la habilidad del receptor para interpretar apropiadamente la seal que se recibe. La longitud mxima del segmeto es en realidad 185 metros. 10BASE2 a menudo se denomina Thinnet. Thinnet es un tipo de red y 10BASE2 es la especificacin Ethernet utilizada en dicha red.

Cable coaxial El cable coaxial consiste de un conductor de cobre rodeado de una capa de aislante flexible. El conductor central tambin puede ser hecho de un cable de aluminio cubierto de estao que permite que el cable sea fabricado de forma econmica. Sobre este material aislante existe una malla de cobre tejida u hoja metlica que acta como el segundo hilo del circuito y como un blindaje para el conductor interno. Esta segunda capa, o blindaje, tambin reduce la cantidad de interferencia electromagntica externa. Cubriendo la pantalla est la chaqueta del cable. Para las LAN, el cable coaxial ofrece varias ventajas. Puede tenderse a mayores distancias que el cable de par trenzado blindado STP, y que el cable de par trenzado no blindado, UTP, sin necesidad de repetidores. El cable coaxial es ms econmico que el cable de fibra ptica y la tecnologa es sumamente conocida. Se ha usado durante muchos aos para todo tipo de comunicaciones de datos, incluida la televisin por cable. Al trabajar con cables, es importante tener en cuenta su tamao. A medida que aumenta el grosor, o dimetro, del cable, resulta ms difcil trabajar con l. Recuerde que el cable debe pasar por conductos y cajas existentes

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cuyo tamao es limitado. Se puede conseguir cable coaxial de varios tamaos. El cable de mayor dimetro es de uso especfico como cable de backbone de Ethernet porque tiene mejores caractersticas de longitud de transmisin y de limitacin del ruido. Este tipo de cable coaxial frecuentemente se denomina thicknet o red gruesa. Como su apodo lo indica, este tipo de cable puede ser demasiado rgido como para poder instalarse con facilidad en algunas situaciones. Generalmente, cuanto ms difcil es instalar los medios de red, ms costosa resulta la instalacin. El cable coaxial resulta ms costoso de instalar que el cable de par trenzado. Hoy en da el cable thicknet casi nunca se usa, salvo en instalaciones especiales. En el pasado, el cable coaxial con un dimetro externo de solamente 0,35 cm (a veces denominado thinnet o red fina) se usaba para las redes Ethernet. Era particularmente til para las instalaciones de cable en las que era necesario que el cableado tuviera que hacer muchas vueltas. Como la instalacin de thinnet era ms sencilla, tambin resultaba ms econmica. Por este motivo algunas personas lo llamaban cheapernet (red barata). Los problemas de conexin resultan en un ruido elctrico que interfiere con la transmisin de seales sobre los medios de networking. Por esta razn, thinnet ya no se usa con frecuencia ni est respaldado por los estndares ms recientes (100 Mbps y superiores) para redes Ethernet

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Cable STP Referencia El cable de par trenzado blindado (STP) combina las tcnicas de blindaje, cancelacin y trenzado de cables. Cada par de hilos est envuelto en un papel metlico. Los dos pares de hilos estn envueltos juntos en una trenza o papel metlico. Generalmente es un cable de 150 ohmios. Segn se especifica para el uso en instalaciones de redes Token Ring, el STP reduce el ruido elctrico dentro del cable como, por ejemplo, el acoplamiento de par a par y la diafona. El STP tambin reduce el ruido electrnico desde el exterior del cable, como, por ejemplo, la interferencia electromagntica (EMI) y la interferencia de radiofrecuencia (RFI). El cable de par trenzado blindado comparte muchas de las ventajas y desventajas del cable de par trenzado no blindado (UTP). El cable STP brinda mayor proteccin ante toda clase de interferencias externas, pero es ms caro y de instalacin ms difcil que el UTP. Un nuevo hbrido de UTP con STP tradicional se denomina UTP apantallado ScTP, y es bsicamente un cable UTP envuelto en un blindaje de papel metlico. ScTP, como UTP, es tambin un cable de 100 Ohms. Muchos fabricantes e instaladores de cables pueden usar el trmino STP para describir el cable ScTP. Es importante entender que la mayora de las referencias hechas a STP hoy en da se refieren en realidad a un cable de cuatro pares apantallado. Es muy improbable que un verdadero cable STP sea usado durante un trabajo de instalacin de cable. Los materiales metlicos de blindaje utilizados en STP y ScTP deben estar conectados a tierra en ambos extremos. Si no estn adecuadamente conectados a tierra o si hubiera discontinuidades en toda la extensin del material del blindaje, el STP y el ScTP se pueden volver susceptibles a graves problemas de ruido. Son susceptibles porque permiten que el blindaje acte como una antena que recoge las seales no deseadas. Sin embargo, este efecto funciona en ambos sentidos. El blindaje no slo evita que ondas electromagnticas externas produzcan ruido en los cables de datos, sino que tambin minimiza la irradiacin de las ondas electromagnticas internas. Estas ondas podran producir ruido en otros dispositivos. Los cables STP y ScTP no pueden tenderse sobre distancias tan largas como las de otros medios de networking (tales como el cable coaxial y la fibra ptica) sin que se repita la seal.


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Cable UTP El cable de par trenzado no blindado (UTP) es un medio de cuatro pares de hilos que se utiliza en diversos tipos de redes. Cada uno de los 8 hilos de cobre individuales del cable UTP est revestido de un material aislante. Adems, cada par de hilos est trenzado. Este tipo de cable cuenta slo con el efecto de cancelacin que producen los pares trenzados de hilos para limitar la degradacin de la seal que causan la EMI y la RFI. Para reducir an ms la diafona entre los pares en el cable UTP, la cantidad de trenzados en los pares de hilos vara. Al igual que el cable STP, el cable UTP debe seguir especificaciones precisas con respecto a cunto trenzado se permite por unidad de longitud del cable. El estndar TIA/EIA-568-B.2 especifica los componentes de cableado, transmisin, modelos de sistemas, y los procedimientos de medicin necesarios para verificar los cables de par trenzado balanceado. Exige el tendido de dos cables, uno para voz y otro para datos en cada toma. De los dos cables, el cable de voz debe ser UTP de cuatro pares. El cable Categora 5e es el que actualmente se recomienda e implementa con mayor frecuencia en las instalaciones. Sin embargo, las predicciones de los analistas y sondeos independientes indican que el cable de Categora 6 sobrepasar al cable Categora 5e en instalaciones de red. El hecho que los requerimientos de canal y enlace de la Categora 6 sean compatibles con la Categora 5e hace muy fcil para los clientes elegir Categora 6 y reemplazar la Categora 5e en sus redes.

Medios de fibra ptica El espectro electromagntico

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La luz que se utiliza en las redes de fibra ptica es un tipo de energa electromagntica. Cuando una carga elctrica se mueve hacia adelante y hacia atrs, o se acelera, se produce un tipo de energa denominada energa electromagntica. Esta energa, en forma de ondas, puede viajar a travs del vaco, el aire y algunos materiales como el vidrio. Una propiedad importante de toda onda de energa es la longitud de onda. La radio, las microondas, el radar, la luz visible, los rayos x y los rayos gama parecen ser todos muy diferentes. Sin embargo, todos ellos son tipos de energa electromagntica. Si se ordenan todos los tipos de ondas electromagnticas desde la mayor longitud de onda hasta la menor, se crea un continuo denominado espectro electromagntico. Como todas las ondas electromagnticas se generan de la misma manera, comparten muchas propiedades. Todas las ondas viajan a la misma velocidad en el vaco. La velocidad es aproximadamente 300.000 Km x segundo. Esta es tambin la velocidad de la luz. Los ojos humanos estn diseados para percibir solamente la energa electromagntica de longitudes de onda de entre 700 y 400 nanmetros (nm). Un nanmetro es las mil millonsimas partes de un metro (0,000000001 metro) de longitud. La energa electromagntica con longitudes de onda entre 700 y 400 nm recibe el nombre de luz visible. Las longitudes de onda de luz ms largas que se encuentran cerca de los 700 nm se perciben como el color rojo. Las longitudes de onda ms cortas que se encuentran alrededor de los 400 nm aparecen como el color violeta. Esta parte del espectro magntico se percibe como los colores del arco iris. Las longitudes de onda que son invisibles al ojo humano son utilizadas para transmitir datos a travs de una fibra ptica. Estas longitudes de onda son levemente ms largas que las de la luz roja y reciben el nombre de luz infrarroja. La luz infrarroja se utiliza en los controles remotos de los televisores. La longitud de onda de la luz en la fibra ptica es de 850 nm, 1310 nm o 1550 nm. Se seleccionaron estas longitudes de onda porque pasan por la fibra ptica ms fcilmente que otras.

Modelo de rayo de luz

Cuando las ondas electromagnticas se alejan de una fuente, viajan en lneas rectas. Estas lneas rectas que salen de la fuente reciben el nombre de rayos. Piense en los rayos de luz como delgados haces de luz similares a los generados por un lser. En el vaco del espacio, la luz viaja de forma continua en lnea recta a 300.000 kilmetros por segundo. Sin embargo, la luz viaja a velocidades diferentes y ms lentas a travs de otros materiales como el aire, el agua y el vidrio. Cuando un rayo de luz, denominado rayo incidente, cruza los lmites de un material a otro, se refleja parte de la energa de la luz del rayo. Por esta razn, uno puede verse a s mismo en el vidrio de una ventana. La luz reflejada recibe el nombre de rayo reflejado.

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La energa de la luz de un rayo incidente que no se refleja entra en el vidrio. El rayo entrante se dobla en ngulo desvindose de su trayecto original. Este rayo recibe el nombre de rayo refractado. El grado en que se dobla el rayo de luz incidente depende del ngulo que forma el rayo incidente al llegar a la superficie del vidrio y de las distintas velocidades a la que la luz viaja a travs de las dos sustancias. El ndice de refraccin se define como la velocidad de la luz en el vaco dividido por la velocidad de la luz en el medio. Un material con un alto ndice de refraccin es pticamente ms denso y desacelera ms la luz que un material con menor ndice de refraccin.

SUSTANCIA INDICE DE REFERENCIA

Aire 1.000

Vidrio 1.523

Diamante 2.419

Agua 1.333

Reflexin

Cuando un rayo de luz (el rayo incidente) llega a la superficie brillante de una pieza plana de vidrio, se refleja parte de la energa de la luz del rayo. El ngulo que se forma entre el rayo incidente y una lnea perpendicular a la superficie del vidrio, en el punto donde el rayo incidente toca la superficie del vidrio, recibe el nombre de ngulo de incidencia. Esta lnea perpendicular recibe el nombre de normal. El ngulo que se forma entre el rayo reflejado y la normal recibe el nombre de ngulo de reflexin. La Ley de la Reflexin establece que el ngulo de reflexin de un rayo de luz es equivalente al ngulo de incidencia.

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Refraccin Cuando la luz toca el lmite entre dos materiales transparentes, se divide en dos partes. Parte del rayo de luz se refleja a la primera sustancia, con un ngulo de reflexin equivalente al ngulo de incidencia. La energa restante del rayo de luz cruza el lmite penetrando a la segunda sustancia. La desviacin del rayo entrante recibe el nombre de refraccin. El grado de refraccin del rayo depende del ndice de refraccin de los dos materiales transparentes. Si el rayo de luz parte de una sustancia cuyo ndice de refraccin es menor, entrando a una sustancia cuyo ndice de refraccin es mayor, el rayo refractado se desva hacia la normal. Si el rayo de luz parte de una sustancia cuyo ndice de refraccin es mayor, entrando a una sustancia cuyo ndice de refraccin es menor, el rayo refractado se desva en sentido contrario de la normal.

Reflexin interna total

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Un rayo de luz que se enciende y apaga para enviar datos (unos y ceros) dentro de una fibra ptica debe permanecer dentro de la fibra hasta que llegue al otro extremo. El rayo no debe refractarse en el material que envuelve el exterior de la fibra. La refraccin producira una prdida de una parte de la energa de la luz del rayo. Es necesario lograr un diseo de fibra en el que la superficie externa de la fibra acte como espejo para el rayo de luz que viaja a travs de la fibra. Si un rayo de luz que trata de salir por el costado de la fibra se refleja hacia dentro de la fibra a un ngulo tal que lo enve hacia el otro extremo de la misma, se formara un buen "conducto" o "gua de ondas" para las ondas de luz. Se deben cumplir las dos siguientes condiciones para que un rayo de luz en una fibra se refleje dentro de ella sin ninguna prdida por refraccin.

El ncleo de la fibra ptica debe tener un ndice de refraccin (n) mayor que el del material que lo envuelve. El material que envuelve al ncleo de la fibra recibe el nombre de revestimiento.

El ngulo de incidencia del rayo de luz es mayor que el ngulo crtico para el ncleo y su revestimiento. Cuando se cumplen estas dos condiciones, toda la luz que incide en la fibra se refleja dentro de ella. Esto se llama reflexin interna total, que es la base sobre la que se construye una fibra ptica. La restriccin de los siguientes dos factores permite controlar el ngulo de incidencia:

La apertura numrica de la fibra: La apertura numrica del ncleo es el rango de ngulos de los rayos de luz incidente que ingresan a la fibra y que son reflejados en su totalidad.

Modos: Los trayectos que puede recorrer un rayo de luz cuando viaja por la fibra.

Fibra multimodo La parte de una fibra ptica por la que viajan los rayos de luz recibe el nombre de ncleo de la fibra. Los rayos de luz slo pueden ingresar al ncleo si el ngulo est comprendido en la apertura numrica de la fibra. Asimismo, una vez que los rayos han ingresado al ncleo de la fibra, hay un nmero limitado de recorridos pticos que puede seguir un rayo de luz a travs de la fibra. Estos recorridos pticos reciben el nombre de modos. Si el dimetro del ncleo de la fibra es lo suficientemente grande como para permitir varios trayectos que la luz pueda recorrer a lo

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largo de la fibra, esta fibra recibe el nombre de fibra "multimodo". La fibra monomodo tiene un ncleo mucho ms pequeo que permite que los rayos de luz viajen a travs de la fibra por un solo modo. Cada cable de fibra ptica que se usa en networking est compuesto de dos fibras de vidrio envueltas en revestimientos separados. Una fibra transporta los datos transmitidos desde un dispositivo A a un dispositivo B. La otra transporta los datos desde el dispositivo B hacia el dispositivo A. Las fibras son similares a dos calles de un solo sentido que corren en sentido opuesto. Esto proporciona una comunicacin full-dplex. El par trenzado de cobre utiliza un par de hilos para transmitir y un par de hilos para recibir. Los circuitos de fibra ptica usan una hebra de fibra para transmitir y una para recibir. En general, estos dos cables de fibra se encuentran en un solo revestimiento exterior hasta que llegan al punto en el que se colocan los conectores. En general, un cable de fibra ptica se compone de cinco partes. Estas partes son: el ncleo, el revestimiento, un amortiguador, un material resistente y un revestimiento exterior. El ncleo es el elemento que transmite la luz y se encuentra en el centro de la fibra ptica. Todas las seales luminosas viajan a travs del ncleo. Alrededor del ncleo se encuentra el revestimiento. El revestimiento tambin est fabricado con slice, pero con un ndice de refraccin menor que el del ncleo. Los rayos de luz que se transportan a travs del ncleo de la fibra se reflejan sobre el lmite entre el ncleo y el revestimiento a medida que se mueven a travs de la fibra por reflexin total interna. El cable de fibra ptica multimodo estndar es el tipo de cable de fibra ptica que ms se utiliza en las LAN. Un cable de fibra ptica multimodo estndar utiliza una fibra ptica con ncleo de 62,5 o 50 micrones y un revestimiento de 125 micrones de dimetro. A menudo, recibe el nombre de fibra ptica de 62,5/125 o 50/125 micrones (micrmetros). Alrededor del revestimiento se encuentra un material amortiguador que es generalmente de plstico. El material amortiguador ayuda a proteger al ncleo y al revestimiento de cualquier dao. El material resistente rodea al amortiguador, evitando que el cable de fibra ptica se estire cuando los encargados de la instalacin tiran de l. El material utilizado es, en general, Kevlar, el mismo material que se utiliza para fabricar los chalecos a prueba de bala. El ltimo elemento es el revestimiento exterior. El revestimiento exterior rodea al cable para as proteger la fibra de abrasin, solventes y dems contaminantes. El color del revestimiento exterior de la fibra multimodo es, en general, anaranjado, pero a veces es de otro color.

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Fibra monomodo La fibra monomodo consta de las mismas partes que una multimodo. El revestimiento exterior de la fibra monomodo es, en general, de color amarillo. La mayor diferencia entre la fibra monomodo y la multimodo es que la monomodo permite que un solo modo de luz se propague a travs del ncleo de menor dimetro de la fibra ptica. El ncleo de una fibra monomodo tiene de ocho a diez micrones de dimetro. Los ms comunes son los ncleos de nueve micrones. La marca 9/125 que aparece en el revestimiento de la fibra monomodo indica que el ncleo de la fibra tiene un dimetro de 9 micrones y que el revestimiento que lo envuelve tiene 125 micrones de dimetro. En una fibra monomodo se utiliza un lser infrarrojo como fuente de luz. El rayo de luz que el lser genera, ingresa al ncleo en un ngulo de 90 grados. Como consecuencia, los rayos de luz que transportan datos en una fibra monomodo son bsicamente transmitidos en lnea recta directamente por el centro del ncleo. Esto aumenta, en gran medida, tanto la velocidad como la distancia a la que se pueden transmitir los datos. Por su diseo, la fibra monomodo puede transmitir datos a mayores velocidades (ancho de banda) y recorrer mayores distancias de tendido de cable que la fibra multimodo. La fibra monomodo puede transportar datos de LAN a una distancia de hasta 3000 metros. Aunque est distancia se considera un estndar, nuevas tecnologas han incrementado esta distancia y sern discutidas en un mdulo posterior. La fibra multimodo slo puede transportar datos hasta una distancia de 2000 metros.

ADVERTENCIA: La luz de lser que se utiliza con la fibra monomodo tiene una longitud de onda mayor que la de la luz visible. El lser es tan poderoso que puede causar graves daos a la vista. Nunca mire directamente al interior del extremo de una fibra conectada a un dispositivo en su otro extremo. Nunca mire directamente hacia el interior

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del puerto de transmisin en una NIC, switch o router. http://www.cisco.com/en/US/docs/internetworking/technology/handbook/Intro-to-Internet.html

Caractersticas tpicas de los LEDs y los Lasers

CARACTERSTICAS LED LASER

Ancho espectral 20-60 nm 0.5-6 nm

Corriente 50 mA 150 mA

Potencia de salida 5 mW 100 mW

Apertura numrica 0.4 0.25

Velocidad 100 MHz 2 GHz

Tiempo de vida 10,000 hrs. 50,000 hrs.

Costo $1.00- $1500 USD $100 - $10000 USD


Gua de Onda (Wave Guide)

http://www.cisco.com/en/US/docs/internetworking/technology/handbook/Intro-to-Internet.htmlhttp://www.cisco.com/en/US/docs/internetworking/technology/handbook/Intro-to-Internet.html

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La gua de onda es otro medio de comunicacin tambin muy usado, el cual opera en el rango de las frecuencias comnmente llamadas como microondas (en el orden de GHz). Su construccin es de material metlico por lo que no se puede decir que sea un cable. El ancho de banda es extremadamente grande y es usada principalmente cuando se requiere bajas perdidas en la seal bajo condiciones de muy alta potencia como el caso desde una antena de microondas a el receptor/transmisor de radio frecuencia. Las aplicaciones tpicas de este medio es en las centrales telefnicas para bajar/subir seales provenientes de antenas de satlite o estaciones terrenas de microondas.

No todas las guias de onda son duras, tambin existen guas de onda ms flexibles, existe un tipo de gua de onda que fabrica una compaa que se llama ANDREW, y a este tipo de gua de onda flexible se le conoce como Heliax.

A continuacin se muestran varios tipos de guas de onda.

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Microondas Terrestre (Radio Relay System)

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Un radioenlace terrestre o microondas terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrenas) en lnea de vista (Line-of-Sight, LOS) usando equipo de radio con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz. La forma de onda emitida puede ser analgica (convencionalmente en FM) o digital.

Las principales aplicaciones de un sistema de microondas terrestre son las siguientes:

Telefona bsica (canales telefnicos) Datos Telegrafo/Telex/Facsmile Canales de Televisin. Video Telefona Celular (entre troncales)

Un sistema de microondas consiste de tres componentes principales: una antena con una corta y flexible gua de onda, una unidad externa de RF (Radio Frecuencia) y una unidad interna de RF. Las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 12 GHz, 18 y 23 GHz, las cuales son capaces de conectar dos localidades entre 1 y 15 millas de distancia una de la otra. El equipo de microondas que opera entre 2 y 6 GHz puede transmitir a distancias entre 20 y 30 millas.

Las licencias o permisos para operar enlaces de microondas pueden resultar un poco difciles ya que las autoridades (S.C.T. Mxico, FCC Estados Unidos) deben de asegurarse que ambos enlaces no causen interferencia a los enlaces ya existentes. El clima y el terreno son los mayores factores a considerar antes de instalar un sistema de microondas. Como,

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por ejemplo, no se recomienda instalar sistemas en lugares donde no llueva mucho; en este caso deben usarse radios con frecuencias bajas (es decir menores a 10 GHz). Las consideraciones en terreno incluyen la ausencia de montaas o grandes cuerpos de agua las cuales pueden ocasionar reflexiones de multi-trayectorias.

Radio Frecuencia

Por convencin, la radio transmisin en la banda entre 3 MHz y 30 MHz es llamada radio de alta frecuencia (HF) u ondas cortas. Las bandas de frecuencia dentro del espectro de HF son asignadas por tratados internacionales para servicios especficos como movibles (aeronutico, martimo y terrestre), radiodifusin, radio amateur, comunicaciones espaciales y radio astronoma. La radio de HF tiene propiedades de propagacin que la hacen menos confiable que

otras frecuencias; sin embargo, la radio de HF permite comunicaciones a grandes distancias con pequeas cantidades de potencia radiada. Las ondas de radio de HF transmitidas desde antenas en la tierra siguen dos trayectorias. La onda terrestre (groundwave) sigue la superficie de la tierra y la onda area (skywave) rebota de ida y vuelta entre la superficie de la tierra y varias capas de la ionosfera terrestre. La til para comunicaciones de hasta cerca de 400 millas, y trabaja particularmente bien sobre el agua. La onda area propaga seales a distancias de hasta 4,000 millas con una confiabilidad en la trayectoria de 90 %.

Foto cortesa de: KMA antenas www.qsl.net/w4kma/

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La trayectoria de propagacin de las ondas areas es afectada por dos factores El angulo y la frecuencia Si la onda radiada entra en la capa ionizada con un angulo mayor que el (angulo crtico) entonces la onda no es reflejada; pero si el angulo es menor que la onda ser reflejada y regresar a la tierra. Ambos efectos son mostrados en las siguientes figuras.

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