Medios de transmisin guiados

Unidad 6 Medios de comunicacionesSe dividen en guiados y No guiados (wireless).

Las caractersticas de cada medio y la calidad de la transmisin estn determinadas por el medio y el tipo de seal. Para los guiados, el medio es lo ms importante. Para los no guiados, el ancho de banda producido por la antena es lo ms importante.

Tanto la distancia como la velocidad de transmisin deben ser lo ms grande posible.

Factores de diseo:

El ancho de banda:

Un mayor ancho de banda brinda mayor velocidad.

Dificultades en la transmisin.

Atenuacin.

La interferencia

El nmero de receptores:

En medios guiados.

Una mayor cantidad de receptores (multipunto) produce mayor atenuacin.

Espectro electromagnticoMedios de transmisin guiados

En medios guiados, el ancho de banda o velocidad de transmisin dependen de la distancia y de si el enlace es punto a punto o multipunto.

Par trenzado

Es el medio guiado ms barato y ms usado. Consiste en un par de cables, embutidos para su aislamiento, para cada enlace de comunicacin. Debido a que puede haber acoples entre pares, estos se trenzan con pasos diferentes. La utilizacin del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagntica.

Este tipo de medio es el ms utilizado debido a su bajo coste (se utiliza mucho en telefona), pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisin y su corta distancia de alcance.

Con estos cables, se pueden transmitir seales analgicas o digitales.

Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias. Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsin y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas.Aplicaciones: Telefona (entre los hogares y la central local, dentro de los edificios, A la central privada (PBX), etc.) y LAN.Ventajas:

Barato.

Fcil de manipular.Desventajas:

Menor velocidad de transmisin.

Menor ancho de banda. Acoplamiento de la seal entre pares.

Una seal transmitida en la cercana es levantada por un par receptor, tambin sucede con las lneas de tensin.

Caractersticas de la transmisin:

Transmisin Analgica:

Amplificadores cada 5km a 6km.

Transmisin Digital:

Usa seales analgica como digitales.

Repetidores cada 2km o 3km.

Distancia limitada (90 m. por segmento). Ancho de banda limitado (1MHz).

Velocidad de transmisin limitada (100MHz).

Susceptible a la interferencia y al ruido.

Pares trenzados apantallados (STP)En este tipo de cable, cada par va recubierto por una malla conductora que acta de apantalla frente a interferencias y ruido elctrico. Su impedancia es de 150 Ohm.

El nivel de proteccin del STP ante perturbaciones externas es mayor al ofrecido por UTP. Sin embargo es ms costoso y requiere ms instalacin. La pantalla del STP, para que sea ms eficaz, requiere una configuracin de interconexin con tierra (dotada de continuidad hasta el terminal), con el STP se suele utilizar conectores RJ49.

Es utilizado generalmente en las instalaciones de procesos de datos por su capacidad y sus buenas caractersticas contra las radiaciones electromagnticas, pero el inconveniente es que es un cable robusto, caro y difcil de instalar.Categoras del cable UTPCada categora especifica unas caractersticas elctricas para el cable: atenuacin, capacidad de la lnea e impedancia. Existen actualmente 8 categoras dentro del cable UTP:

Categora 1: Este tipo de cable esta especialmente diseado para redes telefnicas, es el tpico cable empleado para telfonos por las compaas telefnicas. Alcanzan como mximo velocidades de hasta 4 Mbps.

Categora 2: De caractersticas idnticas al cable de categora 1.

Categora 3: Es utilizado en redes de ordenadores de hasta 16 Mbps. de velocidad y con un ancho de banda de hasta 16 Mhz.

Categora 4: Esta definido para redes de ordenadores tipo anillo como Token Ring con un ancho de banda de hasta 20 Mhz y con una velocidad de 20 Mbps.

Categora 5: Es un estndar dentro de las comunicaciones en redes LAN. Es capaz de soportar comunicaciones de hasta 100 Mbps. con un ancho de banda de hasta 100 Mhz. Este tipo de cable es de 8 hilos, es decir cuatro pares trenzados. La atenuacin del cable de esta categora viene dado por esta tabla referida a una distancia estndar de 100 metros:

Categora 5e: Es una categora 5 mejorada. Minimiza la atenuacin y las interferencias. Esta categora no tiene estandarizadas las normas aunque si esta diferenciada por los diferentes organismos.

Categora 6: No esta estandarizada aunque ya se est utilizando. Se definirn sus caractersticas para un ancho de banda de 250 Mhz.

Categora 7: No esta definida y mucho menos estandarizada. Se definir para un ancho de banda de 600 Mhz. El gran inconveniente de esta categora es el tipo de conector seleccionado que es un RJ-45 de 1 pines.

Armado de cables

Estndares de cableadoAntecedentes

En el pasado haba dos especificaciones principales de terminacin de cableado: Los cables de datos y por otro lado, los cables de voz.

En la actualidad, en el mundo de los sistemas de cableado estructurado existen muchos diferentes tipos de servicios (ej.: voz, datos, video, monitoreo, control de dispositivos, etc.) que pueden correr sobre un mismo tipo de cable.

Introduccin

El estndar ms conocido de cableado estructurado en el mundo est definido por la EIA/TIA [Electronics Industries Association/Telecomunications Industries Association] de Estados Unidos), y especifica el cableado estructurado sobre cable de par trenzado UTP de categora 5, el estndar 568A. Existe otro estndar producido por AT&T muchos antes de que la EIA/TIA fuera creada en 1985, el 258A, pero ahora conocido bajo el nombre de EIA/TIA 568B.

Qu es el 568

En el mundo de los sistemas de cableado estructurado el nmero crptico 568 al orden en que los hilos individuales dentro del cable CAT 5 estn terminados.

Alcance del estndar TIA/EIA-568A Requerimientos mnimos para el cableado de telecomunicaciones dentro de un ambiente de oficinas.

Topologa recomendada y distancias

Parmetros del medio de transmisin el cual determina el desempeo

asignaciones de conectores y gua para asegurar la interoperatibilidad

La vida til de los sistemas de cableado de telecomunicaciones han estado en desafuero de 10 aos.

Los 6 subsistemas del sistema de cableado estructurado

1. Entrada al edificio: La entrada a los servicios del edificio es el punto en el cual el cableado externo hace interfaz con el cableado de la dorsal dentro del edificio. Este punto consiste en la entrada de los servicios de telecomunicaciones al edificio (acometidas), incluyendo el punto de entrada a travs de la pared y hasta el cuarto o espacio de entrada. Los requerimientos de la interface de red estn definidos en el estndar TIA/EIA-569

2. Cuarto de equipos: El cuarto de equipos es un espacio centralizado dentro del edificio donde se albergan los equipos de red (enrutadores, switches, mux, dtu), equipos de datos (PBXs,..), video, etc. Los aspectos de diseo del cuarto de equipos est especificado en el estndar TIA/EIA 569A.3. Cableado de la dorsal (backbone): El cableado de la dorsal permite la interconexin entre los gabinetes de telecomunicaciones, cuartos de telecomunicaciones y los servicios de la entrada. Consiste en cables de dorsal cross-connects principales y secundarios, terminaciones mecnicas y regletas o jumpers usados conexin dorsal-a-dorsal. Esto incluye:

Conexin vertical entre pisos (risers)

Cables entre un cuarto de equipos y cable de entrada a los servicios del edificio.

Cables entre edificios.

Tipo de cables requeridos para la Dorsal

Tipo de Cable

Distancias mximas de la dorsal

100 ohm UTP (24 or 22 AWG) 800 metros (Voz)

150 ohm STP

90 metros (Datos)

Fibra Multimodo 62.5/125 m 2,000 metros

Fibra Monomodo 8.3/125 m 3,000 metros4. Gabinete o rack de Telecomunicaciones: El rack de telecomunicaciones es el rea dentro de un edificio que alberga el equipo del sistema de cableado de telecomunicaciones. Este incluye las terminaciones mecnicas y/o cross-conects para el sistema de cableado a la dorsal y horizontal.

5. Cableado horizontal: El sistema de cableado horizontal se extiende desde el rea de trabajo de telecomunicaciones al rack de telecomunicaciones y consiste de lo siguiente:

Cableado horizontal

Enchufe de telecomunicaciones

Terminaciones de cable (asignaciones de guas del conector modular RJ-45)

Conexiones de transicinTres tipos de medios son reconocidos para el cableado horizontal, cada uno debe de tener una extensin mxima de 90 metros:

Cable UTP 100-ohm, 4-pares, (24 AWG slido)

Cable 150-ohm STP, 2-pares

Fibra ptica 62.5/125-Im, 2 fibras

6. rea de trabajo: Los componentes del rea de trabajo se extienden desde el enchufe de telecomunicaciones a los dispositivos o estaciones de trabajo.

Los componentes del rea de trabajo son los siguientes:

Dispositivos: computadoras, terminales, telfonos, etc.

Cables de parcheo: cables modulares, cables adaptadores - conversores, jumpers de fibra, etc.

Adaptadores - debern ser externos al enchufe de telecomunicaciones.Backbone

La palabra Backbone se refiere a las principales conexiones troncales de Internet. Se compone de un gran nmero de routers comerciales, gubernamentales, universitarios y otros de gran capacidad interconectados que llevan los datos entre pases, continentes y ocanos del mundo.

Parte de la extrema resiliencia de Internet es debida a un alto nivel de redundancia en el backbone y el hecho de que las decisiones de encaminamiento IP se hacen y actualizan durante el uso en tiempo real.

El trmino backbone tambin se refiere al cableado troncal o subsistema vertical en una instalacin de red de rea local que sigue la normativa de cableado estructurado.Cable coaxial

Consiste en un cable conductor interno (cilndrico) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo. Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable.

Este cable, aunque es ms caro que el par trenzado, se puede utilizar a ms larga distancia, con velocidades de transmisin superiores, menos interferencias y permite conectar ms estaciones.

Se suele utilizar para televisin, telefona a larga distancia, redes de rea local, conexin de perifricos a corta distancia, etc.

Sus inconvenientes principales son: atenuacin, ruido trmico, ruido de intermodulacin.

Para seales analgicas, se necesita un amplificador cada pocos kilmetros y para seales digitales un repetidor cada kilmetro.Caractersticas de la transmisin:

Analgica:

Amplificadores a pocos kilmetros.

Ms cerca si son altas frecuencias.

Hasta 500MHz. Digital:

Repetidores cada 1 km.

Ms cerca si son altas velocidades.

Fibra ptica

Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energa de naturaleza ptica. Su forma es cilndrica con tres secciones radiales: ncleo, revestimiento y cubierta.

El ncleo est formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plstico. Cada fibra est rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plstico con diferentes propiedades pticas distintas a las del ncleo. Alrededor de este conglomerado est la cubierta (constituida de material plstico o similar) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc.

Es un medio muy apropiado para largas distancias (metropolitana, reas rurales, etc.) e incluso ltimamente para LANs.

Sus beneficios frente a cables coaxiales y pares trenzados son:

Menor tamao y peso. Aislamiento electromagntico.

Mayor separacin entre repetidores. Permite mayor velocidad de transmisin

Muy baja atenuacin por Km

Ms bajo porcentaje de error de transmisin.

Total inmunidad al EMI y RFI.

Mayor resistencia a la corrosin, agentes qumicos etc.

Mayor relacin costo/beneficio

Mucho mayor ancho de banda en el mismo espacio.

Inexistencia de diafona

Su rango de frecuencias es todo el espectro visible y parte del infrarrojo.Sistema de comunicacin por fibra ptica

Un modulo de emisin, que tiene por funcin transformar la informacin en forma de seal elctrica a informacin en forma de luz. A este modulo se le llama Emisor ptico.

Un canal transmisin de la luz, que es la Fibra ptica.

Un modulo de recepcin que tiene por funcin transformar la informacin ptica recibida en informacin con la forma de seal elctrica; se le llamara Receptor ptico.

Caractersticas de la transmisin

Acta como una gua de ondas para freq desde 1014 a 1015 Hz

Porciones del espectro visible e infrarrojo

Fuentes de luz

Light Emitting Diode (LED)

Ms econmico

Rango mayor de temperatura

Tiempo de vida medio superior

Injection Laser Diode (ILD)

Mayor eficiencia

Mayores velocidades

Multiplexacin por divisin de frecuenciaTipos de Fibra ptica:

Fibra Monomodo:

Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de informacin. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero tambin es la ms compleja de implantar. Slo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de "monomodo" (modo de propagacin, o camino del haz luminoso, nico). Son fibras que tienen el dimetro del ncleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las seales pticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 mm. Si el ncleo est constituido de un material cuyo ndice de refraccin es muy diferente al de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de ndice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo, ya que sus pequeas dimensiones implican un manejo delicado y entraan dificultades de conexin que an se dominan mal.Los inconvenientes del modo multimodal es que debido a que dependiendo al ngulo de incidencia de los rayos, estos tomarn caminos diferentes y tardarn ms o menos tiempo en llegar al destino, con lo que se puede producir una distorsin (rayos que salen antes pueden llegar despus), con lo que se limita la velocidad de transmisin posible.Fibra multimodo de ndice gradual:

Las fibras multimodo de ndice gradual tienen una banda de paso que llega hasta los 500MHz por kilmetro. Su principio se basa en que el ndice de refraccin en el interior del ncleo no es nico y decrece cuando se desplaza del ncleo hacia la cubierta. Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje de la fibra. Estas fibras permiten reducir la dispersin entre los diferentes modos de propagacin a travs del ncleo de la fibra.

La fibra multimodo de ndice gradual de tamao 62,5/125 m (dimetro del ncleo/dimetro de la cubierta) est normalizado, pero se pueden encontrar otros tipos de fibras:

Multimodo de ndice escalonado 100/140 mm.

Multimodo de ndice de gradiente gradual 50/125 m m.

Fibra Multimodo de ndice escalonado:

Las fibras multimodo de ndice escalonado estn fabricadas a base de vidrio, con una atenuacin de 30 dB/km, o plstico, con una atenuacin de 100 dB/km. Tienen una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilmetro. En estas fibras, el ncleo est constituido por un material uniforme cuyo ndice de refraccin es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el ncleo hasta la cubierta conlleva por tanto una variacin brutal del ndice, de ah su nombre de ndice escalonado.

Conectores

Acopladores: Un acoplador es bsicamente la transicin mecnica necesaria para poder dar continuidad al paso de luz del extremo conectorizado de un cable de fibra ptica a otro. Pueden ser provistos tambin acopladores de tipo "Hbridos", que permiten acoplar dos diseos distintos de conector, uno de cada lado, condicionado a la coincidencia del perfil del pulido.

Tipos de conectores:

1.- Se recomienda el conector 568SC pues este mantiene la polaridad. La posicin correspondiente a los dos conectores del 568SC en su adaptador, se denominan como A y B. Esto ayuda a mantener la polaridad correcta en el sistema de cableado y permite al adaptador a implementar polaridad inversa acertada de pares entre los conectores.

2.- Sistemas con conectores BFOC/2.5 y adaptadores (Tipo ST) instalados pueden seguir siendo utilizados en plataformas actuales y futuras.

Identificacin: Conectores y adaptadores Multimodo se representan por el color marfil Conectores y adaptadores Monomodo se representan por el color azul.

Para la terminacin de una fibra ptica es necesario utilizar conectores o empalmar Pigtails (cables armados con conector) por medio de fusin. Para el caso de conectorizacin se encuentran distintos tipos de conectores dependiendo el uso y l normativa mundial usada y sus caractersticas.

ST conector de Fibra para Monomodo o Multimodo con uso habitual en Redes de Datos y equipos de Networking locales en forma Multimodo.

FC conector de Fibra ptica para Monomodo o Multimodo con uso habitual en telefona y CATV en formato Monomodo y Monomodo Angular.-

SC conector de Fibra ptica para Monomodo y Multimodo con uso habitual en telefona en formato monomodo.

Emisores de Luz

Los emisores de luz utilizados son: LED (de bajo coste, con utilizacin en un amplio rango de temperaturas y con larga vida media) y ILD (ms caro, pero ms eficaz y permite una mayor velocidad de transmisin).

Modos de trabajo de la fibra ptica

Atenuacin en medios guiados

Transmisin inalmbrica

Se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se radia energa electromagntica por medio de una antena y luego se recibe esta energa con otra antena.

Hay dos configuraciones para la emisin y recepcin de esta energa: direccional y omnidireccional. En la direccional, toda la energa se concentra en un haz que es emitido en una cierta direccin, por lo que tanto el emisor como el receptor deben estar alineados. En el mtodo omnidireccional, la energa es dispersada en mltiples direcciones, por lo que varias antenas pueden captarla. Cuanto mayor es la frecuencia de la seal a transmitir, ms factible es la transmisin unidireccional. Por tanto, para enlaces punto a punto se suelen utilizar microondas (altas frecuencias). Para enlaces con varios receptores posibles se utilizan las ondas de radio (bajas frecuencias). Los infrarrojos se utilizan para transmisiones a muy corta distancia (en una misma habitacin).Frecuencias de transmisin inalmbrica

2GHz a 40GHz:

Microondas.

Haces altamente direccionales.

Punto a punto.

Comunicaciones satelitales.

30MHz a 1GHz:

Omnidireccionales.

Ondas de radio.

3 x 1011 a 2 x 1014:

Infrarrojo.

Conexiones locales.

AntenasConductores elctricos usados para radiar energa electromagntica o captarla.Modo de transmisin:

Energa elctrica proveniente del transmisor.

En la antena es convertida a energa electromagntica.

Por medio de una antena es radiada al entorno.Modo de recepcin:

Energa electromagntica captada por la antena.

En la antena es convertida en energa elctrica.

Se la pasa al receptor.Generalmente se usa la misma antena para ambas cosas.Antena parablica de reflexin

Usada para microondas terrestres y satelitales. Parbola es el lugar geomtrico de todos los puntos que equidistan de una recta dada (generatriz) y de un punto que no pertenece a la recta (foco).

Al Girar la parbola sobre su eje se obtiene un paraboloide. Cualquier corte o seccin paralelo al eje es una parbola. Cualquier seccin perpendicular al eje ser un crculo.

Las ondas reflejadas en una parbola y que provengan de cualquier fuente que est situada en su foco, seguirn trayectorias paralelas al eje de la parbola. Crea (tericamente) un haz paralelo sin dispersin alguna de luz/sonido/radio.

En la recepcin, la seal se concentra en el foco, donde se ubica el detector.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Ganancia de una antena

Es una medida de su direccionalidad. Es la potencia de salida en una direccin particular comparada con la producida por una antena isotrpica. Ej.: si una antena proporciona una ganancia de 3db en una direccin, esa antena mejora a la antena isotrpica en esa direccin en 3 db, es decir, en un factor 2. Se mide en decibeles (dB).

El incremento de potencia en una direccin, es a expensas de la prdida de potencia en otras direcciones. El rea efectiva relaciona el tamao fsico y la forma, esto se relaciona con la ganancia.

Microondas terrestres

Suelen utilizarse antenas parablicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parablicas.

Se suelen utilizar en sustitucin del cable coaxial o las fibras pticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisin de televisin y voz.

La principal causa de prdidas es la atenuacin debido a que las prdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logartmicas). La atenuacin aumenta con las lluvias.

Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, pude haber ms solapamientos de seales.

Microondas por satlite

El satlite recibe las seales y las amplifica o retransmite en la direccin adecuada.

Para mantener la alineacin del satlite con los receptores y emisores de la tierra, el satlite debe ser geoestacionario.

Se suele utilizar este sistema para:

Difusin de televisin. Transmisin telefnica a larga distancia. Redes privadas.El rango de frecuencias para la recepcin del satlite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las seales que ascienden y las que descienden.

Debido a que la seal tarda un pequeo intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la seal.Enlace satelital punto a punto

Enlace satelital de difusin

Difusin por Radio

Seales Omnidireccionales.

FM: radio.

UHF y VHF: televisin.

Esta difusin debe estar a la vista.

Sufre de mltiples interferencias: Reflexin de la superficie terrestre.

Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son:

Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.

Las microondas son ms sensibles a la atenuacin producida por la lluvia. En las ondas de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos, pueden aparecer mltiples seales "hermanas".Infrarrojos

Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados o bien estar en lnea tras la posible reflexin de rayo en superficies como las paredes. En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos (paredes por ejemplo). Tampoco es necesario permiso para su utilizacin (en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso).Propagacin inalmbrica

La seal puede seguir tres rutas:

Superficial:

Sigue el contorno de la tierra.

Hasta 2MHz.

Radio AM.

Area:

Radioaficionados, emisiones internacionales de radio comercial.

La seal se refleja en la capa ionizada de la atmsfera alta. De 2 a 30 Mhz.

Trayectoria visual:

Por encima de los 30Mhz.

Las antenas deben estar alineadas segn la trayectoria visual efectiva: pandeo por la atmsfera.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Refraccin

La velocidad de las ondas electromagnticas es una funcin de la densidad del material

~3 x 108 m/s en vaco, menor en cualquier otro medio

Como la onda pasa de un medio a otro, la velocidad vara

lo que causa la desviacin de la direccin de la onda en la separacin entre los dos medios

Se desva hacia el medio ms denso

ndice de refraccin es

Seno (ngulo de incidencia)/seno (ngulo de refraccin). Vara con la long de onda Puede causar cambios abruptos en una separacin discreta entre dos medios

Puede causar cambios graduales en una separacin en que vare la densidad de los medios

Densidad de la atmsfera decrece con la altura

Como resultado las ondas de radio se desvan suavemente hacia la tierra.