Canales de Transmisión de datos REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica Canales de Transmisión de datos Tema II

Sumario Conceptos y Terminología útiles Transmisión de datos analógicos y digitales Perturbaciones en la transmisión Medios de Transmisión Trabajo Complementario

Señalización Analógica

Señalización analógica y digital de datos analógicos y digitales

Señalización analógica y digital de datos analógicos y digitales

Transmisión de datos analógicos y digitales TRANSMISION ANALOGICA Y DIGITAL: Datos de Entrada

Transmisión de datos analógicos y digitales TRANSMISION ANALOGICA Y DIGITAL:

Perturbaciones en la Transmisión Las perturbaciones más significativas son: La atenuación y la distorsión de atenuación La distorsión de retardo El ruido

MEDIOS DE TRANSMISION Una forma simple de definir un medio de transmisión podría ser: Es el medio físico a través del cual viaja la señal desde el Transmisor hasta el Receptor

MEDIOS DE TRANSMISION Se clasifican como: Guiados: es el que brinda un camino que conduce la señal de emisor a receptor. Ejemplo: cables, F.O, guías de ondas, etc. No Guiados: son aquellos que utilizan el aire, el vacío, el agua o la tierra como medio de transmisión.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

Medios de Transmisión Guiados   Frequency Range Typical Attenuation Typical Delay Repeater Spacing Twisted pair (with loading) 0 to 3.5 kHz 0.2 dB/km @ 1 kHz 50 µs/km 2 km Twisted pairs (multi-pair cables) 0 to 1 MHz 0.7 dB/km @ 1 kHz 5 µs/km Coaxial cable 0 to 500 MHz 7 dB/km @ 10 MHz 4 µs/km 1 to 9 km Optical fiber 186 to 370 THz 0.2 to 0.5 dB/km 40 km Conclusión: La capacidad de transmisión en términos de velocidad de transmisión o ancho de banda, depende de la atenuación.

Medios de Transmisión Guiados EL CABLE PAR TRENZADO Aplicaciones: Redes telefónicas, redes de distribución de interiores, redes LAN

Medios de Transmisión Guiados PAR TRENZADO a) Puede ser apantallado, conocido como STP (Shielded Twisted Pair), que evita con una pantalla puesta a tierra, las interferencias externas.

Medios de Transmisión Guiados PAR TRENZADO b) Sin pantalla, conocido como UTP (Unshielded Twisted Pair), no posee pantalla y es muy económico.

Comparación entre UTP y STP   Attenuation (dB per 100 m) Near-end Crosstalk (dB) Frequency (MHz) Category 3 UTP Category 5 UTP 150-ohm STP 1 2.6 2.0 1.1 41 62 58 4 5.6 4.1 2.2 32 53 16 13.1 8.2 4.4 23 44 50.4 25 — 10.4 6.2 47.5 100 22.0 12.3 38.5 300 21.4 31.3

Categorías y clases de UTP Categorías según estándar EIA-568-A   Category 3 Class C Category 5 Class D Category 5E Category 6 Class E Category 7 Class F Bandwidth 16 MHz 100 MHz 200 MHz 600 MHz Cable Type UTP UTP/FTP SSTP Link Cost (Cat 5 =1) 0.7 1 1.2 1.5 2.2

Cable Coaxial Es un conductor cilíndrico, el cual posee un conductor central, rodeado por un conductor externo, el cual normalmente es una malla entretejida. El conductor central se mantiene en su posición mecánicamente por varios procedimientos según sea el uso o aplicación.

Cable Coaxial Partes que constituyen al cable coaxial

Aplicaciones del Cable Coaxial Por ser un medio muy versátil, se usa en: Sistemas de televisión, incluso distribución Sistemas de transmisión entre centrales telefónicas Redes de área local Transmisión digital de corta distancia Sistemas de Audio

Características del Cable Coaxial PARA SISTEMAS ANALOGICOS: Amplificadores cada pocos kilómetros Útiles hasta unos 500 Km. Económicos y fáciles de instalar.

Características del Cable Coaxial SISTEMAS DIGITALES: Repetidores cada 1 Km. Por el tipo de conectores empleados, dá muchos problemas en las redes LAN Han sido reemplazados por el cable UTP en aplicaciones de redes.

Tipos de Cables Coaxiales Existen distintos tipos de cables coaxiales, entre los que destacan los siguientes: Nombre Impedancia Conector Uso Se denomina cable coaxial “grueso” 50 ohmios Tipo “N”. Cable estándar ethernet, de tipo especial conforme a las normas IEEE 802.3 10 base5 RG-58 Tipo “BNC”. El Cable coaxial ethernet delgado, RG-62 93 ohmios Tipo BNC Es el cable estándar utilizado en la gama de equipos 3270 de IBM, y también en la red. ARCNET RG-59 75 ohmios Conectores DNC y TNC Este tipo de cable lo utiliza en versión doble, la red WANGNET

Tipos de Cables Coaxiales Cable coaxial grueso, era el cable más utilizado en LAN en un principio y que aún hoy sigue usándose en determinadas circunstancias. Cable coaxial delgado, surgió como alternativa al cable anterior, al ser barato y fácil de instalar, sin embargo sus propiedades de transmisión ( perdidas en empalmes y conexiones, distancia máxima de enlace, etc ) son inferiores a el cable coaxial grueso.

Fibra Óptica Es un medio de transmisión constituido por un medio fino y flexible, capaz de confinar un haz luminoso para transportar información.

Fibra Óptica El núcleo (core), es la parte interior de la fibra, que esta fabricado por un material dieléctrico . El revestimiento (cladding), que envuelve al núcleo, fabricado con materiales similares al núcleo pero con un índice de refracción menor, para que se produzca el fenómeno de la reflexión total interna. Gracias a este fenómeno los rayos de luz que entran en la fibra hasta, cierto ángulo, quedán confnados en el núcleo de ésta siendo guiados por la fibra hasta el otro extremo. La camisa o cubierta, generalmente fabricada en plástico que protege mecánicamente a los dos anteriores

Beneficios de la Fibra Óptica Gran capacidad Poco tamaño y peso Poca atenuación No perturbada por los campos magnéticos Grandes distancias entre repetidores

Modos de transmisión en la Fibra Óptica

Modos de transmisión en la Fibra Óptica Fibra monomodo. Como su nombre indica en estas fibra sólo se propaga un modo por lo que se evita la dispersión modal, debida a la diferencia de velocidad de propagación de los modos que se transmiten por la fibra. Fibra multimodo. A diferencia de las anteriores, en ellas se pueden propagar varios modos de forma simultánea.

Modos de transmisión en la Fibra Óptica

Rangos de Frecuencias para utilización en Fibra Óptica Wavelength (in vacuum) range (nm) Frequency range (THz) Band label Fiber type Application 820 to 900 366 to 333   Multimode LAN 1280 to 1350 234 to 222 S Single mode Various 1528 to 1561 196 to 192 C WDM 1561 to 1620 185 to 192 L

Comparación entre medios de TX

Conectores de fibra óptica En el mercado existen una gran variedad de conectores de fibra óptica debido a la complejidad del problema sobre las propiedades de la fibra ópitca. La gran mayoria de los conectores actuales tiene algunos elementos comunes como se muestra en el conector genérico de la figura.

Conectores de fibra óptica La fibra se monta a lo largo de la férula, un cilíndro de cerámica cuyo diámetro coíncide con el diámetro del revestimiento de la fibra, cuya misión es alinear y proteger mecánimaente a la fibra. El extremo final de la fibra llega al final de la férula, que suele ser pulido y alisado. El pulido de la férula es puede ser de dos formas PC, Physical Contact , o APC, Angled Physical Contact Los emplames mecánicos o manuales, que pueden ser tanto temporales como permanentes, son muy rápidos de realizar pues se requiere ningún equipamiento especial, tan sólo una cortador que permita hacer un corte recto en los extremos de la fibras que se quieren unir.

Cables de fibra óptica Cable de estructura holgada se suelen agrupar en grupos de 6, 8, 10 o 12 fibras. Se alojan dentro de un protección secundaria de un diametro de entre 1 y 3mm, y un espesor de 0.25mm. Este puede estar hueco (con aire) o bien relleno de un gel (grasa de silicona) que evita la entrada de agua. A su vez, como se muestra en la siguiente figura, esta protección secundaria puede ir junto con otras y un elemento de refuerzo central dentro de una coraza de hilos de aramida e hilos rasgados rellena con un gel. Todo el conjunto está rodeado por una funda protectora de polietileno o PVC.

Cables de fibra óptica Cable de estructura densa En un cable de estructura densa, cada fibra optica esta ceñida a su protección secundaria que consiste en una cubierta plástica con un diametro de 900μm y un espesor de entre 0.5 y1mm, como se muestra en la figura. La misión de esta protección ceñida es proporcionar soporte y protección a cada fibra individualmente, además de identificar cada fibra por el color de su recubrimiento.

La sensibilidad a la curvatura Al curvarse la fibra óptica se produce una atenuación adicional, pues ciertos modos se escapan del núcleo. Como se muestra en la figura siguiente estas pérdidas varían exponenecialmente con la curvatura y no son apreciables hasta apartir de un ángulo críctico.

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

Aplicaciones de la Fibra Óptica Transmisión a grandes distancias Transmisiones metropolitanas Acceso a áreas rurales Bucles de abonados Redes de área local (LAN) Aplicaciones especiales

Transmisión Inalámbrica (No Guiados)

Transmisión Inalámbrica Se tienen diferentes alternativas Sistemas de Microondas Terrestres Sistemas de Microondas Satelitales Sistemas de Ondas de Radio

Conectores La utilización de los conectores parece muy sencilla, pero todo se complica por el hecho de que no existe una regulación que especifique como deben ser los conectores. Esto trae consigo que existan muchos modelos distintos de conectores. BNC Las siglas provienen del inglés “Bayonet Neill Concelman” y es un conector para cable coaxial. Sus inventores fueron Paul Neill y Amphenol Carl Concelman, de los cuales debe su nombre. Su primer uso fue en las redes de ethernet en los años ochenta.

Conectores RCA Debe su nombre a las siglas “Radio Corporation of America”, ya que fueron ellos quienes lo introdujeros en la década de los cuarenta. Es uno de los conectores más comunes en el ámbito audiovisual y en muchas áreas ha sustituido al Jack, sobretodo en la señal de imagen.

Conectores N - Navy (marina)  Es el conector mas habitual en las antenas de 2.4 GHz (recordad que esta frecuencia es la especifica para el estándar 802.11b/g, para el estándar 802.11a nos encontramos con la 5Ghz. Dicho estándar esta en desuso y en el mercado la mayoría de dispositivos se centran en el 802.11g. Trabaja bien con frecuencias de hasta 10GHz. Es un conector de tipo rosca. Estos conectores tiene un tamaño apreciable y, a veces se confunden con los conectores UHF

Conectores TNC (Threaded BNC) Conector BNC roscado. Es una versión roscada del conector BNC. Este tipo de conector es apto para frecuencias de hasta 12GHz. SMA (Sub-Miniature Connect) Conector subminiatura. Son unos conectores muy pequeños, van roscados y trabajan adecuadamente con frecuencias de hasta 18GHz. Dentro de este tipo, nos encontramos con una subclase que son los llamados reverse (RP-SMA), y estos últimos son las mas utilizados en la mayoría de las tarjetas inalámbricas con interfaz PCI.

Conectores SMC  Se trata de una versión todavía mas pequeña de los conectores SMA. Son aptos para frecuencias de hasta 10GHz. Su mayor inconveniente es que solo son utilizables con cables muy finos (con alta perdida). El conector SMB es una versión del SMC con la ventaja que se conecta y desconecta mas fácilmente.

Actividades Complementarias Realice una lectura de estos temas en el material entregado. Repase los tópicos relacionados y que fueron proporcionados en Comunicaciones. Desarrolle los ejemplos resueltos. Resuelva los problemas propuestos.

Fin Tema II Gracias...

Perturbaciones en la Transmisión ATENUACION: Se habla de atenuación, cuando la energía de la señal decae con la distancia en cualquier medio de transmisión. Se puede determinar por la ecuación: P1000: potencia de referencia para una potencia conocida a 1000 Hz Pf: potencia medida para una frecuencia “f” cualquiera

Perturbaciones en la Transmisión

Perturbaciones en la Transmisión DISTORSION DE RETARDO: Se debe al hecho que la velocidad de propagación de la señal en el medio, varía con la frecuencia. Para una señal de banda limitada, la velocidad tiende a ser mayor cerca de la frecuencia central y disminuye al acercarse a los extremos de la banda. De acuerdo con esto, las distintas componentes en frecuencia llegarán al receptor en diferentes instantes de tiempo.

Perturbaciones en la Transmisión Señal con Ecualización sin

Perturbaciones en la Transmisión RUIDO: Son todas las señales que se agregan a la señal transmitida en el sistema de transmisión y que son indeseables. Puede ser: RUIDO TERMICO RUIDO DE INTERMODULACION DIAFONIA RUIDO IMPULSIVO

Perturbaciones en la Transmisión RUIDO TERMICO: debido a la agitación térmica de los electrones. No se puede eliminar. RUIDO DE INTERMODULACION: es la aparición de señales a frecuencias que sean suma o diferencia de las dos frecuencias originales, o múltiplos de estas.

Perturbaciones en la Transmisión DIAFONIA: se origina por acoplamientos no deseados entre las líneas que transportan las señales, originando señales inducidas que se agregan a la señal enviada. RUIDO IMPULSIVO: son picos o pulsos de corta duración y amplitud grande. Debido a su corta duración tienen un ancho de muy grande lo cual afecta la señal transmitida.

Perturbaciones en la Transmisión

Microondas Terrestres Los sistemas de microondas terrestres son sistemas de transmisión/recepción de informaciones que operan en el rango de las microondas, es decir por encima de 1 GHz. Emplean antenas parabólicas y guías de ondas.

Microondas Terrestres La Distancia entre antenas, se estima como: D en kilómetros, h altura en metros y K factor de corrección, normalmente se emplea K=4/3

Microondas Terrestres Las Pérdidas en el enlace, se estiman L perdidas en dB, d distancia en metros, λ longitud de onda en metros

Microondas Terrestres Prestaciones de microondas digitales Banda (GHz) B (MHz) R (Mbps) 2 7 12 6 30 90 11 40 135 18 220 274

Microondas Satelitales El enlace utiliza un satélite como paso intermedio entre emisor y receptor

Microondas Satelitales Es útil para cubrir muy grandes distancias, incluso de un continente a otro.

Microondas Satelitales Por la naturaleza del medio de transmisión, se ocasiona un retardo considerable en la señal de ida y vuelta.

Microondas Satelitales Elementos de un sistema de enlace por satélite: Estación Terrena: Antena, convertidor de frecuencia, receptor y transmisor. Segmento Espacial: enlace ascendente y enlace descendente. Satélite

Microondas Satelitales Elementos de un sistema de enlace por satélite

Microondas Satelitales Órbitas Satelitales: Órbita Baja: 640 a 1800 km Órbita Media: > 9.800 km Órbita Geoestacionaria: 36.000 km Órbita Elíptica

Microondas Satelitales Enlaces Satelitales Múltiples

Sistemas de Ondas Radio Estos sistemas tienen como característica que utilizan el aire como medio de propagación. Estas ondas son menos directivas que las de microondas empleadas en los satélites. Operan en las bandas de MF (300 a 3000 KHz), VHF (30 a 300 KHz) y UHF (300 a 3000 KHz)

Sistemas de Ondas Radio Avance de la transmisión: La atenuación está dada por:

Sistemas de Ondas Radio ¿Como se propagan las ondas de radio?

Sistemas de Ondas Radio La multi-trayectoria:

Sistemas de Ondas Radio Las antenas utilizadas son pequeñas, fáciles de instalar y en varios casos se pueden lograr patrones de radiación directivos. El ancho de banda de esta gama de frecuencias permiten la transmisión de señales de anchos de bandas moderados a altas velocidades.