Tema 2: Canales de Transmisión de Datos Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Sumario Medios de transmision: Conceptos Basicos 1. Medios Guiados Par Trenzado Cable coaxial Fibra Optica Conectores 2. Medios No Guiados Ondas de Radio Microondas terrestres Microondas Satelitales Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Conceptos Básicos Guiados: No guiados (transmisión inalámbrica): Los medios de transmisión se pueden clasificar como: Guiados: Par trenzado, cable coaxial, fibra óptica No guiados (transmisión inalámbrica): Emisión por radio, microondas terrestres y microondas por satélite

Calidad de la transmisión Las características y la calidad de la transmisión están determinadas tanto por el tipo de señal como por las características del medio. Factores relacionados con el medio de transmisión: El ancho de banda Dificultades en la transmisión Interferencias Numero de Receptores

Espectro electromagnético para las telecomunicaciones

Par Trenzado Descripción física: Aplicaciones -Redes de telefonía Es el medio más económico y a la vez el más usado Descripción física: Consiste en dos cables de cobre embutidos en un aislante, entrecruzados en forma de bucle espiral Aplicaciones -Redes de telefonía Señalización digital Redes de área local (en edificios)

Tipos de Par Trenzado UTP (Unshielded Twisted Pair): Desventajas: Este cable no posee apantallado, es decir, no incorpora ninguna malla metálica que rodee ninguno de sus elementos Ventajas: Bajo costo, fácil de instalar y manipular Desventajas: -Puede ser afectado por interferencias electromagnéticas externas

UTP tipo 3, 4 y 5: En el estándar EIA-568-A se consideran tres tipos o categorias de cable UTP: Tipo 3: diseñados para frecuencias de hasta 16 MHz Tipo 4: diseñados para frecuencias de hasta 20 MHz Tipo 5: diseñados para frecuencias de hasta 100 MHz La diferencia esencial entre los cables 3 y 5 está en el número de trenzas por unidad de longitud

-Más costoso y dificil de manejar STP (Shielded Twisted Pair): Cada par tiene una pantalla protectora, además de tener una lamina externa de aluminio o de cobre trenzado alrededor del conjunto de pares, diseñada para reducir la absorción del ruido eléctrico. Desventajas: -Más costoso y dificil de manejar Ventajas: Proporciona mejores prestaciones a velocidades de transmisión superiores

Comparativa de pares trenzados apantallados y sin apantallar

Cable Coaxial Descripción física: Consiste en un conductor cilíndrico externo que rodea a un cable conductor interior. En comparación con el par trenzado: Puede operar sobre un rango de frecuencias mayor Cubre mayores distancias Se usa para conectar un número mayor de estaciones en líneas compartidas

Cable Coaxial Tipos: La familia RG-58: Existen múltiples tipos de cable coaxial, cada uno con un diámetro e impedancia diferentes. El tipo de cable que se debe utilizar depende de la ubicación del cable. Los cables coaxiales pueden ser de dos tipos: El cloruro de polivinilo (PVC) El Plenum La familia RG-58: RG-58/U, RG-58 A/U, RG-59, RG-6, RG-62

Cable Coaxial Aplicaciones: Distribución de la televisión Telefonía a larga distancia Los enlaces a computadores a corta distancia Redes de área local

Fibra Óptica Es un medio flexible y delgado de 2 a 125 µm capaz de confinar un haz de naturaleza óptica. Para construir la fibra se pueden usar diversos tipos de cristales y plásticos. Tiene forma cilíndrica y está formado por 3 secciones concéntricas: Núcleo: sección mas interna, constituido por una o varias fibras de cristal o plástico, entre 8 y 10 µm. Revestimiento: es otro cristal o plástico con propiedades ópticas distintas a las del núcleo, la separación entre el núcleo y el revestimiento actúa como un reflector, confinando así el haz de luz. Cubierta: La capa mas externa, hecha de plástico y otros materiales dispuestos en capas, para proporcionar protección contra la humedad, abrasión etc. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Beneficios de la Fibra Óptica -Mayor capacidad: El ancho de banda potencial, La velocidad de transmisión en las fibras Es enorme; se pueden hasta conseguir velocidades Gbps para decenas de km de distancia. Aventaja al cable coaxial y pares trenzados. -Menos tamaño y peso: son más finas que el cable coaxial y par trenzado embutido; La reducción en tamaño lleva a su vez aparejada una reducción en peso que disminuye la infraestructura necesaria. -Poca atenuación: menor atenuación que en cable coaxial y par trenzado, además de constante a lo largo del intervalo. -Aislamiento Electromagnético: no son afectados por campos electromagnéticos exteriores, no son vulnerables ni a interferencias, ruido impulsivo o diafonía. Las fibras no radian energía. -Mayor separación entre repetidores: menos repetidores equivale a menos costo y menos fuentes de error. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

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

Aplicaciones Fibra Óptica - Transmisión a grandes distancias: distancias medias aproximadas a 1500km, costo competitivo con los enlaces microondas. - Transmisiones metropolitanas: Los servicios usan conducciones subterráneas sin repetidores, para enlazar centrales telefónicas dentro del área metropolitana. - Acceso a áreas rurales: Para enlazar pueblo con ciudades. - Bucles de abonados: Fibras que van directamente desde las centrales al abonado, está desplazando los enlaces por cable coaxial y par trenzado. - Redes de área local (LAN): Se han desarrollado estándares y productos para redes de fibra óptica con capacidades desde 100Mbps hasta 10Gbps. - Aplicaciones especiales: Con el tiempo será más convincente la superioridad de la fibra óptica con respecto a los otros, conforme la demanda de información multimedia vaya aumentando. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Modos Transmisión Fibra Óptica Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Modos Transmisión Fibra Óptica Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Modos Transmisión Fibra Óptica - Multimodo de índice discreto: La luz proveniente de La fuente penetra en el núcleo cilíndrico de cristal o plástico. Los rayos que inciden con ángulos superficiales se reflejan y se propagan dentro Del núcleo de La fibra, los otros ángulos de incidencia son absorbidos por el material que forma el revestimiento. Adecuada para transmisión a distancias cortas. - Multimodo índice gradual: Varía gradualmente el índice de refracción Del núcleo, estas fibras al disponer de un índice de refracción superior en La parte central, hacen que los rayos de luz avancen rápidamente conforme se alejan del eje axial de La fibra. Describe curvas helicoidales por La variación del índice de graduación, reduciendo la longitud recorrida. Usado en redes de área local.  - Monomodo: Cuando el radio del núcleo se reduce, La reflexión total se dará en un numero menor de ángulos, usada en aplicaciones a larga distancia. Ej.: telefonía y TV por cable. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Rangos De Frecuencia Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Conectores Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Conectores Medios Guiados 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. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Conectores Medios Guiados RCA Debe su nombre a las siglas “Radio Corporation of America”, ya que fueron ellos quienes lo introdujeron 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. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Conectores Medios Guiados N - Navy (marina)  Es el conector más habitual en las antenas de 2.4 GHz (recordar que esta frecuencia es la específica 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 tienen un tamaño apreciable y, a veces se confunden con los conectores UHF TNC (Threaded BNC) Conector BNC roscado. Es una versión roscada del conector BNC. Este tipo de conector es apto para frecuencias de hasta 12GHz. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Conectores Medios Guiados 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 más utilizados en la mayoría de las tarjetas inalámbricas con interfaz PCI. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Conectores Medios Guiados SMC  Se trata de una versión todavía más 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 más fácilmente. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Transmisión Inalámbrica En el estudio de las comunicaciones inalámbricas se van a considerar tres intervalos de frecuencias: Ondas de Radio: 30MHz a 1GHz Frecuencias Microondas: 1GHz a 40 GHz Infrarrojo: = 0.3 THz a 200 THz

Transmisión Inalámbrica Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Guía de Onda En electromagnetismo y en telecomunicación, una guía de onda es cualquier estructura física que guía ondas electromagnéticas. Por ejemplo, el espacio entre la superficie terrestre y la ionosfera, la atmósfera, actúa como una guía de onda. Las dimensiones limitadas de la Tierra provocan que esta guía de onda actúe como cavidad resonante para las ondas electromagnéticas en la banda ELF. 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. También se realizan distintos dispositivos en guías de onda, como acopladores direccionales, filtros, circuladores y otros. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Guía de Onda Actualmente, son especialmente importantes, y lo serán más en el futuro, las guías de onda dieléctricas trabajando a frecuencias de la luz visible e infrarroja, habitualmente llamadas fibra óptica, útiles para transportar información de banda ancha, sustituyendo a los cables coaxiales y enlaces de microondas en las redes telefónicas y, en general, las redes de datos. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Ondas De Radio Son omnidireccionales. 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) Avance de la transmisión: La atenuación está dada por: Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

¿Como se propagan las ondas de radio? Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Ondas De Radio La Multi-trayectoria: Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Ondas De 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 permite la transmisión de señales de anchos de bandas moderados a altas velocidades. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Microondas Terrestre 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. Los sistemas microondas terrestres se usan principalmente en servicios de telecomunicación de larga distancia, como alternativa al cable coaxial o fibras ópticas. Usadas frecuentes en la transmisión de la tv y voz. 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 Las Pérdidas en el enlace, se estiman Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Microondas Terrestre L perdidas en dB, d distancia en metros, λ longitud de onda en metros Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Microondas Terrestre Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Microondas Satelitales Es esencialmente una estación que retransmite microondas. Se usa como enlace entre 2 o más receptores/transmisores terrestres, denominados estaciones base. El satélite recibe La señal en una banda de frecuencia (canal ascendente). Cada uno de los satélites operara en una serie de bandas de frecuencias llamadas canales trasponedores. Para que un satélite de comunicaciones funcione con eficacia, se exige que se mantenga en una orbita geoestacionaria, ES decir, que mantenga su posición respecto a La tierra. Es útil para cubrir muy grandes distancias, incluso de un continente a otro. Por la naturaleza del medio de transmisión, se ocasiona un retardo considerable en la señal de ida y vuelta. Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Microondas Satelitales Elementos de un sistema de enlace por satélite: 1-Estación Terrena: Antena, convertidor de frecuencia, receptor y transmisor. 2-Segmento Espacial: enlace ascendente y enlace descendente. 3-Satélite Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Microondas Satelitales Órbitas Satelitales: 1-Órbita Baja: 640 a 1800 km 2-Órbita Media: > 9.800 km 3-Órbita Geoestacionaria: 36.000 km 4-Órbita Elíptica Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos

Microondas Satelitales Enlaces satelitales múltiples Rafael Alviarez Rincon Annel Villalobos