TEMA 2: Canales de Transmisión de datos. Parte ii

TEMA 2: Canales de Transmisión de datos. Parte ii
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRONICA CATEDRA: TRANSMISION DE DATOS TEMA 2: Canales de Transmisión de datos. Parte ii Edymar Moscarella C.I Depaz Yackeline C.I

SUMARIO Medios de comunicación guiados: Cable de par Trenzado.
Cable UTP, Categorías y Clases. Cable STP. Cable Coaxial. Tipos y Usos. Fibra Óptica. Beneficios y Consideraciones de la fibra óptica.

SUMARIO (CONT) Aplicaciones y Modos de Transmisión de la Fibra Óptica.
Medios de comunicación no guiados: Guía de Onda. Conectores . Microondas terrestre. Microondas Satelitales. Ondas de Radio.

Medios de transmisión El medio de transmisión es el camino físico entre el transmisor y el receptor. Los medios de transmisión, utilizados para transportar información, se pueden clasificar como Guiados y No Guiados.

Medios de transmisión ¿Qué son medios de transmisión guiados? Se conoce como medios guiados a aquellos que utilizan unos componentes físicos y sólidos para la transmisión de datos. Los que también conocemos como medios de transmisión por cable.

Medios de transmisión La velocidad de transmisión depende directamente de la distancia entre los terminales, y de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto a punto o un enlace multipunto. Debido a esto los diferentes medios de transmisión tendrán diferentes velocidades de conexión que se adaptarán a utilizaciones muy dispares

Medios de transmisión ¿Que son medios de transmisión no guiados?
Son los que no confinan las señales mediante ningún tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a través del medio. Entre los medios más importantes se encuentran el aire y el vacío.

Medios de transmisión Tanto la transmisión como la recepción de información se lleva a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el medio. Por el contrario en la recepción la antena capta las ondas electromagnéticas del medio que la rodea. La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional.

Cable de par trenzado Los mas importantes medios guiados son:
Cable de par trenzado o Twisted Pair Es una forma de conexión en la que dos aisladores son entrelazados para tener menores interferencias y aumentar la potencia de los cables adyacentes.

Cable UTP Tipos: Cable par trenzado no apantallado (UTP)
Es el cable par trenzado más simple y empleado, sin ningún tipo de pantalla adicional y con una impedancia característica de 100 Ohmios.

Cable UTP Existen actualmente 8 categorías dentro del cable UTP:
Categoría 1: Este tipo de cable esta especialmente diseñado para redes telefónicas, es el típico cable empleado para teléfonos por las compañías telefónicas. Alcanzan como máximo velocidades de hasta 4 Mbps.

Cable UTP Categoría 2: Cable de par trenzado sin apantallar, este cable tiene cuatro pares trenzados y está certificado para transmisión de 4 mbps. Categoría 3: Es utilizado en redes de ordenadores de hasta 16 Mbps. de velocidad y con un ancho de banda de hasta 16 Mhz.

Cable UTP Categoría 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. Categoría 5: 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.

Cable UTP Categoría 5e: Es una categoría 5 mejorada. Minimiza la atenuación y las interferencias. Esta categoría no tiene estandarizadas las normas aunque si esta diferenciada por los diferentes organismos. Categoría 6: No esta estandarizada aunque ya esta utilizándose. Se definirán sus características para un ancho de banda de 250 MHz.

Cable UTP Categoría 7: No esta definida y mucho menos estandarizada. Se definirá para un ancho de banda de 600 Mhz. El gran inconveniente de esta categoría es el tipo de conector seleccionado que es un RJ-45 de 1 pin.

Cable UTP Características mas importantes del UTP:
Los conductores pueden ser alambres de cobre o aluminio. Debajo de la aislación existe una capa de poliuretano con antioxidante. Los cables telefónicos pueden ser armados de 6 hasta 2200 pares. Desventajas del cable UTP Susceptibilidad ante interferencias electromagnéticas e interferencias de radiofrecuencia.

Cable UTP Ventajas del cable UTP
Cable delgado y flexible, fácil para cruzar entre paredes. Como el UTP es pequeño, no se llenan rápidamente ductos de cableado. El precio del cable UTP cuesta menos por kilómetro que cualquier otro tipo de cable LAN.

Cable STP Cable STP o Shielded Twisted Pair (Par trenzado Apantallado). Este cable es semejante al UTP pero se le añade un recubrimiento metálico para evitar las interferencias externas. Por tanto, es un cable más protegido, pero menos flexible que el primero, el sistema de trenzado es idéntico al del cable UTP. La resistencia de un cable STP es de 150 ohmios.

Cable STP Ventajas del STP
Mayor protección ante perturbaciones externas es mayor al ofrecido por UTP. Desventajas del STP Cable robusto, caro y difícil de instalar. La pantalla del STP, requiere una configuración de interconexión con tierra.

Cable STP Tipos del Cable STP:
S/UTP (Screened Unshielded Twisted Pair) S/STP (Screened shielded twistedpair)

Cable FTP Cable de par trenzado con pantalla global (FTP): En este tipo de cable como en el UTP, sus pares no están apantallados, pero sí dispone de una pantalla global para mejorar su nivel de protección ante interferencias externas. Su impedancia característica es de 120 OHMIOS y sus propiedades de transmisión son más parecidas a las del UTP. Además, tiene un precio intermedio entre el UTP y STP.

Cable Coaxial Cable Coaxial
Un cable coaxial es un cable formado por dos conductores metálicos concéntricos separados por un material aislante. El conjunto se encuentra protegido por un material plástico que lo aísla del exterior.

Cable Coaxial Tipos de Cable Coaxial: Hardline ó de Línea Dura:
Es un tipo de cable coaxial usado para radiodifusión. Se caracteriza por usar una cubierta sólida de cobre o plata. Se lo puede conseguir a partir de un grosor de 13 mm. Tiene muy poca pérdida de potencia.

Cable Coaxial Radiating ó Difusor:
Está construido de forma similar al Hard Line, con la diferencia de poseer “Ranuras de Sintonía”. Estas ranuras permiten una comunicación bidireccional. Este tipo de cable es usado en lugares donde no pueden colocarse antenas.

Cable Coaxial Triaxial:
Cable coaxial con una tercera capa de apantallado, aislamiento y funda. El apantallado más externo va conectado a tierra. El apantallado interno protege de perturbaciones externas.

Cable Coaxial “House”: diseñado para cableados internos y externos en viviendas. Es el que usamos comúnmente para CATV (Comunitary Antena Tele Vision) “Flooded”: diseñado con una gran capacidad para resistir el agua. Usado en conductos subterráneos.

Cable Coaxial Familia RG-#
Es de origen militar. RG viene de “Radio Guide” ó Radio Guía. Los números que le siguen a las letras son totalmente arbitrarios. El sistema fue abandonado por la milicia hace mucho tiempo. Estos a su vez se sub-dividen de acuerdo al factor de velocidad, aislante dieléctrico, la atenuación en decibelios cada 100mts entre otras.

Cable Coaxial Usos: Se puede encontrar un cable coaxial:
Entre la antena y el televisor. En las redes urbanas de televisión por cable e Internet. Entre un emisor y su antena de emisión (equipos de radioaficionados). En las líneas de distribución de señal de vídeo (se suele usar el RG-59);

Cable Coaxial Usos (cont.):
En las redes de transmisión de datos como Ethernet en sus antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5; En las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos.

Fibra Óptica Fibra Óptica.
La fibra óptica es un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Fibra Óptica Tipos de fibra óptica: Fibra Multimodo:
Es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Su distancia máxima es de 2 km y usan diodos láser de baja intensidad.

Fibra Óptica Fibra Monomodo:
Es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Permiten alcanzar grandes distancias (hasta 300 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gb/s).

Fibra Óptica Beneficios de la fibra óptica
Su ancho de banda es muy grande, gracias a técnicas de multiplexación por división de frecuencias. Es inmune totalmente a las interferencias electromagnéticas Es Segura, no es posible acceder a los datos trasmitidos por métodos no destructivos. Baja Atenuación.

Fibra Óptica Se puede instalar en lugares donde puedan haber sustancias peligrosas o inflamables. Es Ligera. Diez veces más que el cable coaxial. Libre de Corrosión. Son pocos los agentes que atacan al cristal de silicio.

Fibra Óptica Desventajas de la fibra óptica
La alta fragilidad de las fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores más caros. Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar. La necesidad de efectuar procesos de conversión eléctrica-óptica.

Consideraciones de la Fibra Óptica
1-Se puede emplear WDM (Wavelength Division Multiplexing) para aumentar la cantidad de información transmitida 2-Utiliza Injection Laser Diode (ILD) Más eficiencia Mayor taza de transmisión 3-Utiliza diodos LED (Light Emitting Diode) Amplio rango operativo de temperatura 4-Actúa como guía de ondas para señales entre 1014 a 1015 Hz Incluye porciones de luz visible e infrarrojo

Consideraciones de la Fibra Óptica
El cable de fibra óptica se utiliza si: Necesita transmitir datos a velocidades muy alta y a grandes distancias en un medio muy seguro. El cable de fibra óptica no se debe utiliza si: Tiene un presupuesto limitado. No tiene el suficiente conocimiento para instalar y conectar los dispositivos de forma apropiada.

Aplicaciones de la Fibra Óptica
Telecomunicaciones Internet: el servicio de conexión a Internet por fibra óptica, es sin lugar a dudas una herramienta muy rápida para navegar, puesto que elimina la lentitud del trato de información. La conexión de Internet mediante fibra óptica a parte de ser mucho mas rápida, no nos plantea un gran problema que sucede con el método convencional: caerse de la red continuamente.

Redes: la fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia.

La fibra óptica ha ganado gran importancia en el campo de las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios.

Telefonía: con motivo de la normalización de interfaces existentes, se dispone de los sistemas de transmisión por fibra óptica para los niveles de la red de telecomunicaciones públicas en una amplia aplicación, contrariamente para sistemas de la red de abonado (línea de abonado), hay ante todo una serie de consideraciones.

Una ventaja del teléfono mediante fibra óptica es la posibilidad de establecer conexión de Internet y teléfono al mismo y con tan solo una línea. Esto no sería posible en una línea de teléfono convencional debido a lo reducido de su ancho de banda para transmitir información.

Otras aplicaciones en las telecomunicaciones son: Televisión. Banco en casa. Telecompras. Telemedida. Radio Digital. Web TV.

Medicina: Complementa a la radiología, al proporcionar visiones cercanas y amplificadas de puntos concretos y permitir la toma de muestras. El fibroscopio es particularmente útil para la detección de cánceres y úlceras en estado inicial que no son visibles a través de rayos X.

Los fibroscopios realizados con ayuda de las técnicas óptico electrónicas cuentan con un extremo fijo o adaptable para la inserción de agujas, pinzas para toma de muestras, electrodos de cauterización, tubos para la introducción de anestésicos, evacuación de líquidos, etc. Una fibra se encarga de transportar la luz al interior del organismo y la otra lleva la imagen a un monitor.

Arqueología: En este campo, la fibra óptica se usa habitualmente con el fin de poseer un acceso visual a zonas que son inaccesibles mediante otros sistemas. Como en medicina también se usa un endoscopio.

Sensores de fibra óptica: Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la temperatura, la presión y otros parámetros. El tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula corriente eléctrica le da ciertas ventajas respecto al sensor eléctrico. Los sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han desarrollado para pozos petrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores de semiconductores.

Modos de Transmisión de la Fibra Óptica

Modos de Transmisión de la Fibra Óptica
Multimodo de índice discreto: Múltiples rayos se pueden transmitir. Existe distorsión de retardo. Multimodo de índice gradual: Mejor enfoque de los rayos. Monomodo: Mayor velocidad de transmisión al no existir distorsión de retardo.

Guía de Onda Definición
Una guía de onda es cualquier estructura física que guía ondas electromagnéticas. Puede ser definida como una estructura destinada a la propagación dirigida y acotada de radiación electromagnética. El medio dieléctrico en el que esta propagación se produce esta limitado, ya sea por un material conductor (para microondas y radiofrecuencia), ya sea por otro dieléctrico (para frecuencias ópticas).

Guía de Onda Las guías de onda son muy adecuadas para transmitir señales debido a sus bajas pérdidas. Por ello, se usan en microondas a pesar de su ancho de banda limitado y volumen, mayor que el de líneas impresas o coaxiales para la misma frecuencia.

Guía de Onda Guía de onda elíptica:
Es la recomendada para la mayoría de los sistemas de antenas en el rango de frecuencia entre GHz. Largas, continuas, y flexibles, resulta menos costosa y mas fácil de instalar comparada con las guías rígidas. El ensamblaje se realiza cortando la guía de onda a la longitud especificada y terminada con conectores.

Guía de Onda Guía de onda rectangular:
Se utiliza en sistemas de guías de ondas elípticas y circulares como conexión con la antena o con los equipos de radio. Esta formado por los elementos como codos, ventanas de presión, twists etc.

Guía de Onda Guía de onda circular:
Minimiza las atenuaciones y es particularmente recomendado para tramos verticales largos. Una sola guía de onda puede transportar dos polarizaciones con una aislamiento de 30dB. Las guías de onda circulares son recomendadas para sistemas donde la baja atenuación es critica o donde se necesite capacidad multibanda.

Conectores para los medios guiados
RJ-45(Registered Jack): La RJ-45 es una interfaz física comúnmente usada para conectar redes de cableado estructurado, (categorías 4, 5, 5e, 6 y 6a). RJ es un acrónimo inglés de Registere Jackque a su vez es parte del Código Federal de Regulaciones de Estados Unidos.

Posee ocho "pines" o conexiones eléctricas, que normalmente se usan como extremos de cables de par trenzado.

Conector RCA : es un tipo de conector eléctrico común en el mercado audiovisual. El nombre "RCA" deriva de la Radio Corporation of America, que introdujo el diseño en los 1940. En muchas áreas ha sustituido al conector típico de audio (jack), muy usado desde que los reproductores de casete se hicieron populares, en los años 1970.

Ahora se encuentra en la mayoría de televisores y en otros equipos, como grabadores de vídeo o DVDs.

Conectores de cable para fibra óptica: ST y SC: Los conectores más comunes usados en la fibra óptica para redes de área local son los conectores ST y SC. El conector SC (Set and Connect) es un conector de inserción directa que suele utilizarse en conmutadores Ethernet de tipo Gigabit. SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos.

El conector ST (Set and Twist) es un conector similar al SC, pero requiere un giro del conector para su inserción, de modo similar a los conectores coaxiales. ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad

FC: que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones. FDDI: se usa para redes de fibra óptica. LC y MT- Array: que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. SC y SC-Dúplex: se utilizan para la transmisión de datos. ST o BFOC: se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

fibra óptica de tipo SC (a la izquierda) Conectores para fibra óptica de tipo ST (a la derecha) Conectores para fibra óptica de tipo LC

Microondas terrestre Un sistema de microondas consiste de tres componentes principales: una antena con una corta y flexible guía 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.

Microondas terrestre Un microondas terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrenas) en línea 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 analógica (convencionalmente en FM) o digital.

Microondas terrestre d = 7.14 Kh ( Km.)
Las antenas de microondas se sitúan a una altura apreciable sobre el nivel del suelo para con ello conseguir mayores separaciones entre ellas, y para evitar posibles obstáculos en la transmisión. Si no hay Obstáculos intermedios, la distancia máxima entre antenas es: d = 7.14 Kh ( Km.)

Microondas terrestre Al igual que en cualquier sistema de transmisión, La principal causa de pérdidas en las microondas es la atenuación. Para las microondas (y también para la banda de frecuencias de radio), las pérdidas o atenuación se pueden expresar como: L = 10 log10 (4πd / λ)2 ( dB.)

Microondas terrestre Donde d es la distancia y λ es la longitud de onda, expresadas en las mismas unidades. Por tanto, las pérdidas varían con el cuadrado de la distancia. Pero en el cable coaxial y el par trenzado, las pérdidas tienen una dependencia logarítmica con la distancia.

Valores de microondas digitales típicos.
Microondas terrestre Valores de microondas digitales típicos.

Microondas Satelitales
A diferencia de las microondas terrestres, las microondas satelitales lo que hacen básicamente, es retransmitir información, se usa como enlace entre dos o más transmisores / receptores terrestres, denominados estaciones base. El satélite funciona como un espejo sobre el cual la señal rebota, su principal función es la de amplificar la señal, corregirla y retransmitirla a una o más antenas ubicadas en la tierra.

Los satélites geoestacionarios (es decir permanecen inmóviles para un observador ubicado en la tierra), operan en una serie de frecuencias llamadas transponders , es Importante que los satélites se mantengan en una órbita geoestacionaria, porque de lo contrario estos perderían su alineación con respecto a las antenas ubicadas en la tierra.

Las comunicaciones satelitales son una revolución tecnológica de igual magnitud que las fibras ópticas, entre las aplicaciones más importantes para los satélites tenemos: Difusión de televisión, transmisión telefónica a larga distancia y redes privadas entre otras. Debido a que los satélites por lo general son multidestino, su utilización es muy adecuada para distribución de televisión, por lo que están siendo ampliamente utilizadas en Estados Unidos y el resto del mundo.

Ondas de Radio Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética . Una onda de radio tiene una longitud de onda mayor que la luz visible. Las ondas de radio se usan extensamente en las comunicaciones.

Ondas de Radio Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan sólo unos cuantos milímetros (décimas de pulgadas), y pueden llegar a ser tan extensas que alcanzan cientos de kilómetros (cientos de millas). En comparación, la luz visible tiene longitudes de onda en el rango de 400 a 700 nanómetros, aproximadamente menos que la longitud de onda de las ondas de radio.

Ondas de Radio Las ondas de radio transmiten música, conversaciones, imágenes y datos de forma invisible a través del aire, y lo suele hacer frecuentemente por miles de kilómetros ocurre todos los días en cientos de formas diferentes. Aunque estas ondas de radio son invisibles e indetectables por el ser humano, han cambiado totalmente la sociedad.

Ondas de Radio No importa si hablamos de teléfonos móviles, teléfonos inalámbricos, emisoras de radio, o cualquier otra tecnología sin cables, todas usan ondas de radio para comunicarse.

Ondas de Radio La lista de dispositivos que utilizan las ondas de radio es inacabable, donde desde los radares hasta los microondas dependen de este tipo de ondas. Las comunicaciones y los satélites de navegación serían imposibles sin las ondas de radio, como también lo sería la aviación moderna – un avión depende de docenas de sistemas de radio diferentes.

Ondas de Radio En la transmisión por radio, las ondas electromagnéticas se producen mediante el empleo de antenas y una fuente de corriente alterna normalmente de alta frecuencia. Cuando la fuente se conecta a la antena, ésta se encarga de convertir la energía eléctrica (corriente) que percibe en energía electromagnética (ondas de radio), que tiene la propiedad de propagarse a través del espacio libre. Para una conversión eficiente, la longitud física L de la antena (dipolo) debe ser del orden de magnitud de la longitud de onda que corresponde a la frecuencia de la señal que se transmite. Exactamente L debe ser: L = λ / 2

Ondas de Radio Así, si la señal de alta frecuencia (portadora) que se genera se modula con la información que se desea transmitir, las ondas de radio llevara impresa esta información pudiendo transportarla a cualquier punto. El alcance de la transmisión dependerá, por supuesto, de la potencia de señal modulada que se produce.

Ondas de Radio A mayor potencia más lejos se transmite la información. La fuente de radio conectada a la antena constituye lo que se conoce como estación transmisora y, de acuerdo con las ondas que propagan, las antenas pueden ser: De baja frecuencia. De alta, muy alta y ultra alta frecuencia. De microondas. De satélite.

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