3. Medios de transmisin Los medios de transmisin o canal de comunicacin son los enlaces elctricos u pticos que se requieren para entablar una transmisin de datos entre el transmisor y el receptor, y constituyen el puente de unin entre la fuente y el destino. Este medio de comunicacin puede estar formado por un simple par de alambres de cobre para diferentes aplicaciones.

3.1 Introduccin a los medios de transmisin

Introduccin

Los medios de transmisin o canal de

comunicacin son los enlaces elctricos u pticos que se requieren para entablar una

transmisin de datos entre el transmisor y el receptor, y constituyen el puente de unin entre la

fuente y el destino. Este medio de comunicacin puede estar formado por un simple par de

alambres de cobre para diferentes aplicaciones.

A lo largo de la historia se han diseado diversos cables de cobre con diferentes aplicaciones

para los rangos de frecuencia donde fueran a operar, tales como el cable coaxial, el par

telefnico, el par trenzado o, en su defecto, los medios pticos, por ejemplo, la fibra ptica

utilizada en ambientes interiores o exteriores para distancias de corto o de largo alcance.

Ahora bien, sea cual fuere el tipo, todos los medios de transmisin se ven afectados por

factores externos que demeritan la calidad de la seal: se conocen como atenuacin, ruido o

interferencia, entre otros factores, e impiden que la seal se propague libremente por el medio.

Los fabricantes de medios de transmisin tiene la importante misin de disear y fabricar

medios de transmisin, ya sean elctricos u pticos, que contrarrestaren o minimicen estos

factores de forma que la influencia electromagntica no demerite la calidad de la seal

mientras se lleva a cabo la transmisin, ya que dichos factores siempre se encontrarn

presentes en mayor o menor medida.

Nota Informativa

Un medio de transmisin es un medio fsico de cualquier naturaleza utilizado principalmente

para transportar la informacin digital desde un origen hasta un destino en una red de

telecomunicaciones. Sin ellos sera imposible que existiera un intercambio de informacin en

forma segura. Los medios de transmisin tienen gran importancia, ya que son elementos clave

de la estructura de una red.

Los medios para la transmisin de datos se utilizan principalmente en la interconexin de

sistemas de distribucin de redes de rea local o rea ancha, Procesamiento Digital de

Seales (PDS), Sistemas de cableado estructurado, diversos sistemas de telecomunicaciones

y, asimismo, en aplicaciones donde sea imprescindible un alto nivel de seguridad y fiabilidad

en la transmisin de datos a altas velocidades.

3.2 Clasificacin de los medios de transmisin

Medios guiados y no guiados

Los medios de transmisin se pueden clasificar en medios guiados y medios no guiados:

Guiados.

La informacin se transmite dentro del medio de transmisin a lo largo de todo su

camino. Ejemplos de este tipo de medios son los pares de cobre, cables metlicos,

cables fibra ptica, etc.

La capacidad del canal depende de dos importantes factores:

a) Ancho de banda segn el cual se dise el medio.

b) Adecuada configuracin de la topologa de la red.

No guiados. La informacin se transmite mediante ondas electromagnticas y se

propaga a travs del aire, el agua e incluso el vaco. Ejemplos de este tipo de medios

son las transmisiones de radio, conocidas en la actualidad como transmisiones

inalmbricas.

Todas las seales que se puedan

intercambiar entre dos puntos se denominan ondas electromagnticas, y estn en funcin del

tiempo y/o de la frecuencia.

Los medios inalmbricos o no guiados utilizan el aire como medio de transmisin para

propagar las seales de datos. Esto se hace posible en un rango de frecuencias que permite

que las seales viajen, de forma que cada medio de transmisin viene siendo un servicio que

utiliza una banda del espectro de frecuencias.

A todo el rango de frecuencias se le conoce como espectro electromagntico. El espectro

electromagntico ha sido un recurso muy apreciado y, como es limitado, debe ser bien

administrado y regulado. El administrador del espectro a nivel mundial es la WRC (World

Radiocommunication Conference), perteneciente a la ITU-R (International

Telecommunications Union Radiocommunications).

Sabias qu...?

La WRC realiza reuniones a nivel mundial en coordinacin con los entes reguladores de cada

pas para asignar nuevas bandas de frecuencia y administracin del espectro

electromagntico.

Medios almbricos

Los medios almbricos se clasifican como medios tangibles confinados sobre conductos de

cobre, fibra de vidrio o contenedores metlicos. En otras palabras: los medios confinados se

ven limitados por el medio y no salen de l, a excepcin de alguna pequea prdida.

Existen cuatro tipos diferentes de seales que sirven para transmisiones inalmbricas:

Microondas terrestres.

Microondas va satlite.

Ondas de radio.

Infrarrojos.

Todos los medios de este tipo se caracterizan

porque por que usan antenas. En la transmisin, la antena radia energa electromagntica en

el medio, y en la recepcin, las antenas captan la energa electromagntica presente en su

entorno.

A lo largo del camino que deben recorrer (el medio de transmisin), los datos sufren una

serie de perturbaciones, que pueden ser de tres clases, bsicamente:

Atenuacin. Es la prdida de energa que sufre la seal en el camino que recorre

entre el emisor y el receptor. Lo sufren todas las seales.

Distorsin de retardo. Es un fenmeno caracterstico de los medios guiados y se

produce cuando la velocidad de transmisin vara con la frecuencia. En ese caso, si

una seal est compuesta por varias frecuencias, cada componente puede sufrir un

retardo con respecto al resto.

Ruido. Son seales no deseadas que se suman a la seal transmitida. Este ruido es

conocido como EMI (siglas en ingls de Electromagnetic Interference). La siguiente

relacin es una forma de interpretar los efectos que una seal sufre: seal recibida =

seal emitida atenuada y distorsionada + seales no deseadas o ruido.

El ruido es el factor de mayor importancia, y debe ser constantemente vigilado y minimizado

en los sistemas de cableado estructurado, ya que constituye el principal agente de atenuacin

en los sistemas de transmisin.

Existen diferentes tipos de ruido:

Ruido trmico. Se debe a la agitacin trmica de los electrones en el conductor. Est

presente en todos los dispositivos.

Ruido de intermodulacin. Causado por la transmisin de seales de distinta

frecuencia sobre el mismo medio.

Diafona. Ruido debido al acoplamiento entre seales que circulan por conductores

prximos.

Ruido impulsivo. Difcil de eliminar, est constituido por picos o pulsos irregulares de

corta duracin y gran amplitud. No afecta por igual a las transmisiones analgicas que

a las digitales (en estas ltimas es el principal problema).

3.3 Tipo de medios de transmisin

Alambre conductor

Los conductores elctricos son hilos de metal, generalmente de cobre, que se utilizan para

conducir la corriente elctrica. Asimismo se clasifican por su forro, calibre y aplicacin. Existe

un ente regulador que controla el grosor o calibre del cable para que cumpla los requisitos de

conduccin en la aplicacin donde se instalar. El calibre se estandariza y se controla

mediante un sistema conocido comoAmerican Wire Gauge (o AWG, por sus siglas en

ingls). Estos cables sin cubierta maleable se

aprovecharon extensamente en la red telegrfica. Para su tendido, se suspendan de los

travesaos de los postes. Obviamente estaban expuestos a interferencias y a cortocircuitos,

pero, si tomamos en consideracin la baja velocidad del telgrafo, funcionaban de forma

ptima para la cantidad de informacin que se transmita en aquella poca.

Ms adelante, y con el fin de evitar interferencias y cortocircuitos, estos cables se cubrieron

con aislamiento, generalmente plstico. El ms comn es el cable telefnico compuesto de

dos hilos de cobre. Inicialmente los dos hilos de cobre corran paralelos, pero se encontr que

esto convertira el cable en una antena y podran permitir la entrada de agentes que interferan

con las seales. Por ello, razn ahora se usa el cable trenzado, que es ms resistente a las

interferencias electromagnticas.

Cable coaxial

El cable coaxial se cre en los aos treinta, y es un cable que se usa para transportar seales

elctricas de alta frecuencia. Posee dos conductores concntricos: uno central, llamado vivo y

encargado de llevar la informacin, y otro exterior, de aspecto tubular, llamado mallao blindaje,

que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes.

Entre ambos se encuentra

una capa aislante llamada dielctrico, de cuyas caractersticas depender principalmente la

calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante. El

conductor central puede estar constituido por un alambre slido o por varios hilos retorcidos de

cobre, mientras que el exterior puede ser una malla trenzada, una lmina enrollada o un tubo

corrugado de cobre o aluminio. En este ltimo caso resultar un cable semi-rgido.

Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez ms altas y a la digitalizacin de las

transmisiones, en aos recientes se ha sustituido paulatinamente el uso del cable coaxial por

el de fibra ptica (sobre todo, para distancias superiores a varios kilmetros) porque el ancho

de banda de esta ltima es muy superior.

Par trenzado

Los cables de par trenzado fueron inventados por Alexander Graham Bell en 1881 para

aplicaciones telefnicas. Al principio, el conjunto de redes telefnicas se cableaban con medio

de transmisin de par trenzado o hilo abierto, y transposicin a la proteccin contra

interferencias.

Hoy da, la mayora de los millones de kilmetros de pares trenzados existentes en todo el

mundo se utilizan para las redes de cableado estructurado que manejan los servicios de voz y

datos.

El entrelazado de los cables disminuye la interferencia debido

a que el rea de bucle entre los cables (que determina el acoplamiento elctrico en la seal)

se ve aumentada. En la operacin de balanceado de pares, los dos cables suelen llevar

seales paralelas y adyacentes (modo diferencial), las cuales se combinan mediante

sustraccin en destino.

La tasa de trenzado, generalmente definida en vueltas por kilmetro, forma parte de las

especificaciones de un tipo concreto de cable. Cuanto mayor es el nmero de vueltas, menor

es la atenuacin de la diafona. En los casos en que los pares no estn trenzados (como

ocurre con la mayora de las conexiones telefnicas residenciales), un miembro del par puede

estar ms cercano a la fuente que el otro y, por tanto, expuesto a niveles ligeramente distintos

de interferencias electromagnticas.

ipos de pares trenzados

Nota Informativa

En 1990, el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE, por sus siglas en ingls)

liber el estndar Ethernet 802.3 para cable de par trenzado "UTP" 10BASE-T de 10 Mbps. Al

inicio de la dcada de los noventa, la Telecommunications Industry Association (TIA, por sus

siglas en ingls) public el primer estndar de cableado estructurado.

La topologa de red Token Ring fue siendo desplazada con el paso del tiempo gracias a los

avances tecnolgicos para la transmisin de datos. Ethernet se convirti entonces en un

nuevo competidor potencial en la industria de las redes y las telecomunicaciones.

Posteriormente, el IEEE empez a estudiar la posibilidad de implementar velocidades de

1.000 Mbps (1.000Base-T) sobre UTP. En paralelo, la TIA empieza a definir una versin ms

robusta de la categora 5, a la cual se denomina en la actualidad 5e (o 5 extended).

Hoy da ya se existen aplicaciones en 10 Gbps, que pueden funcionar sobre un cable de

categora 6A.

A continuacin mencionamos algunos de los cables ms utilizados en la actualidad:

Par trenzado con blindaje (Shielded Twisted Pair, o STP, por sus siglas en

ingls).

Adems de ser trenzado, tiene una cubierta metlica que lo asla completamente de las

interferencias.

Par trenzado sin blindaje (Unshielded Twisted Pair, o UTP por sus siglas en

ingls).

Es ms econmico y fcil de manejar. Este cable UTP es el ms popular en la actualidad.

Par trenzado forrado en hoja metlica (Foiled Twisted Pair, o FTP por sus siglas

en ingls).

Es un modelo intermedio entre UTP y STP.

Par trenzado con blindaje forrado en hoja metlica (Shielded/Foiled Twisted Pair,

o S/FTP por sus siglas en ingls). Este cable se utiliza habitualmente para

aplicaciones de alta velocidad de varios Gbps.

Fibra ptica

La fibra ptica es un medio de

transmisin empleado habitualmente en redes de datos: un hilo muy fino de material

transparente, vidrio o materiales plsticos, por el que se envan pulsos de luz que representan

los datos a transmitir.

El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un

ngulo de reflexin, en funcin de la ley de Snell, por encima del ngulo lmite de reflexin

total.

Las fibras se utilizan de forma generalizada en telecomunicaciones, ya que permiten enviar

gran cantidad de datos a una gran distancia. Son el medio de transmisin por excelencia al ser

inmunes a las interferencias electromagnticas. Asimismo, se utilizan para redes locales, all

donde sea necesario aprovechar las ventajas de la fibra ptica sobre otros medios de

transmisin.

La fibra ptica se fabrica con cristal de silicio. La fibra tiene un ncleo central alrededor del

cual va un revestimiento de un material de cristal ligeramente diferente. Ambos quedan

protegidos por una cubierta de plstico. El tamao de la fibra ptica est determinado por el

dimetro del ncleo y el revestimiento, y expresado en micrmetros (m). Un micrn es la

millonsima parte de un metro. Un cable de fibra ptica con un ncleo de 62,5 m y una

cubierta de 125 m se especifica como de 62,5/125 m. Asimismo, existe otro cable de fibra

ptica monomodo.

Nuqleo (A)

- Silicio SiO2

- Paso de seal lumnica

Revestimiento (Cladding) (B)

- Silicio SiO2

- Guiaondas

Recubrimiento (Coating) (C)

- Proteccin mecnica

PVC (D)

Sabias qu...?

Este medio de transmisin transporta la seal en pulsos luminosos, no elctricos. En el

extremo del transmisor, un convertidor de medios transforma la seal elctrica en pulsos de

luz mediante una fuente de luz, ya sea diodo LED o lser; y en el extremo del receptor se

realiza la operacin inversa, es decir, se convierte la seal luminosa en seal elctrica. Los

pulsos luminosos viajan por el "core" o ncleo del cable de fibra ptica.

Fibras multimodo y monomodo

Existen dos modos de transmisin o de sealizacin ptica que podemos utilizar para enviar

seales de luz a travs de una fibra ptica: monomodo y multimodo. El trmino modo est

relacionado con el nmero y variedad de longitudes de onda que pueden ser propagadas a

travs del ncleo de la fibra. Describe la ruta de propagacin de un rayo de luz en el ncleo de

una fibra ptica.

Las fibras para cada uno de los modos se denominan igual que el modo. Estas fibras pticas

presentan dimensiones fsicas y caractersticas de transmisin de luz diferentes, de forma que

existen dos tipos de fibra que describimos a continuacin:

Fibra multimodo. El dimetro del ncleo es

aproximadamente de 50 m y el del revestimiento de 125 m. La luz de un LED

(o light emitting diode) enva muchos haces de luz de forma que llegan al otro extremo.

Cuando el ncleo tiene mayor dimetro, los rayos de luz entran en la fibra en

diferentes ngulos con respecto al eje central del ncleo. Estos rayos de luz se

reflejan desde el ncleo y el revestimiento, y su camino por el ncleo sigue un patrn

de rebote interno conocido como reflexin interna total. Tambin hay rayos de luz

que entran en el ncleo paralelos al eje central. Dichos rayos siguen un camino recto a

travs del ncleo.

Tendramos, por tanto, varios rayos de luz viajando por la fibra ptica en diferentes

modos. A eso se refiere la transmisin multimodo.

Las fibras multimodo se clasifican segn los siguientes estndares internacionales:

OM1. Fibra multimodo, 62,5 / 125 m. 850 nm (3.5 dB/Km 200 MHz Km) / 1300 nm

(1.5 dB/Km 500 MHz Km).

OM2. Fibra multimodo, 50 / 125 m. 850 nm (3.5 dB/Km - 500 MHz Km) / 1300 nm

(1.5 dB/Km -500 MHz Km).

OM3. Fibra multimodo, 50 / 125 m. 850 nm (3.5 dB/Km -1500 MHz Km 2000 MHz

Km ) / 1300 nm (1.5 dB/Km - 500 MHz Km).

Las fibras multimodo son ideales para ser utilizadas con transmisores LED en velocidades de

transmisin entre 10Mbps y 1000Mbps. ltimamente se impone la utilizacin de la fibra

multimodo optimizada para lser, o para OM3.

Nota Informativa

El color de la cubierta exterior suele utilizarse para identificar si un cable es monomodo o

multimodo, pero ello no constituye un mtodo fiable. El estndar sugiere que la cubierta

exterior sea amarilla para la fibra monomodo, y naranja para la fibra multimodo. El mtodo

ms fiable es leer las especificaciones del cable impresas en la cubierta.

Fibra monomodo. El dimetro del ncleo es ms

pequeo (aproximadamente de 9 m), razn por la cual la dispersin del pulso

luminoso, producido por un diodo lser, resulta menor y se pueden obtener tramos

ms largos, con menor posibilidad de error y mayor capacidad de bps. Los ncleos

con un dimetro ms pequeo slo permiten que entren en la fibra los rayos de luz

que son casi paralelos al eje central, es decir, habr muy pocos modos viajando por la

fibra. Este es el modo de transmisin monomodo, donde nicamente se propaga una

frecuencia de luz o modo. Una fibra monomodo tiene habitualmente un ncleo de 8

micrones y una cubierta de 125 micrones de dimetro. La fuente de luz utilizada para

las fibras pticas monomodo es un lser (en ingls, Light Amplification by Stimulated

Emission of Radiation). Este lser es generado por un diodo lser semiconductor.

Sabias qu...?

La luz viaja en el vaco a la velocidad de 300.000.000 metros por segundo. En el cristal, la

velocidad es menor: aproximadamente, 200.000.000 metros por segundo. Aunque esta

velocidad baje, podemos apreciar que la velocidad de la luz a travs del vidrio es considerable

para alcanzar transmisiones eficientes. La luz utilizada para transmitir las seales en la fibra

ptica puede ser visible o invisible, como la infrarroja o la ultravioleta.

Ventajas de la fibra ptica como medio de transmisin

La fibra ptica es un medio de transmisin tecnolgicamente

superior al cobre por sus caractersticas y propiedades constructivas, y, adems, son mltiples

las aplicaciones que se han podido desarrollar hoy en da. Este medio se desarrolla y

perfecciona da a da, mejorando su diseo para admitir mayores anchos de banda, e

increbles velocidades de transmisin con prdidas reducidas. Por ende, las aplicaciones

donde encontramos la fibra ptica son cada vez ms en nmero y diversidad. A continuacin

mencionaremos algunas de ellas:

Telecomunicaciones

Medicina

Operaciones militares

Realidad virtual

Redes WAN

Automatizacin industrial o robtica

Arqueologa

Minera

Seguridad electrnica

Industria automotriz

Industria petrolera

Generacin de energa: fuentes elicas y paneles solares

Sensores

Es importante tener un diseo adecuado para la distribucin de la fibra ptica, ya sea para

instalar sistemas horizontales o vertebrales. La fibra ptica se instala con mayor frecuencia en

los sistemas vertebrales para intercomunicar los pisos a servir en un edificio (o los edificios a

servir segn si la fibra se instala en un complejo de tipo campus.

Independientemente del diseo, es importante

que la fibra ptica se instale de forma adecuada, tanto en la sujecin como en la terminacin

de la misma. Con este fundamento, los tendidos de cable deben tener un inicio y un fin con un

remate o conector para que la administracin, la facilidad de conexin y la flexibilidad de los

sistemas sean efectivas y aceptables segn los estndares internacionales vigentes.

Esto es posible dndole a la fibra ptica una terminacin adecuada, que garantice que no

existir perdida de luz y que la transferencia de la misma hacia los equipos activos ser

aprovechada al mximo.

Es aqu donde los equipos pasivos desempean un papel muy importante para dar una

conexin segura con baja prdida. Y es el motivo de que los estndares hayan especificado

dispositivos de conexin eficientes que se encuentran contenidos en los cuartos de

telecomunicaciones para dar terminacin segura a cada uno de los filamentos que

componen la fibra ptica.

Estos dispositivos reciben el nombre de conectores.

Un conector para fibra ptica proporciona una terminacin segura en los extremos de la

misma, y permite de forma eficiente la conexin y desconexin. Los conectores tienen una

funcin muy importante, ya que alinean los ncleos para que la luz pueda pasar de un

conector a otro.

Conforme se mejoran los diseos de los conectores, estos presentan cada vez menor prdida

de luz. Los conectores que se emplean en los filamentos pticos se usan para que los mismos

posean una capacidad de conexin/desconexin que no altere ni ponga en riesgo los tendidos

de cable que llegan a los cuartos de telecomunicaciones.

En la actualidad los estndares internacionales han dado la pauta a los fabricantes de realizar

mejores diseos que garanticen los rendimientos de la conexin mecnicamente hablando.

Estos tipos de conectores se dividen de la siguiente forma:

ST (Straight tip). Conector de primera generacin para fibra ptica, ampliamente

usado para aplicaciones horizontales y vertebrales. Por la prdida de luz que este

conector presenta en su construccin mecnica, ha sido desplazado por los

conectores de segunda y tercera generacin.

SC (Subscriber connector). Conector de segunda generacin para fibra ptica,

ampliamente usado para aplicaciones horizontales y vertebrales. Por la prdida de luz

que este conector presenta en su construccin mecnica, ha sido desplazado por los

conectores de tercera generacin.

LC (Lucent connector). Los conectores LC para fibra ptica representan una solucin

fiable y segura para garantizar el rendimiento de redes de alta densidad en

transmisiones de alta velocidad con baja prdida de luz en sus mecanismos. Se

conocen tambin como conectores de tercera generacin.

FC (Fiber connector). Es un conector de construccin robusta que se utiliza

principalmente en sistemas de telecomunicaciones de larga distancia.

3.4 Caractersticas de los medios de transmisin

Caractersticas de los medios de transmisin en las telecomunicaciones

Los medios de transmisin poseen un sinfn de aplicaciones, pero cuando se habla de

transmisiones de datos a altas velocidades, esos medios forman una parte esencial en el

cumplimiento de sus caractersticas fsicas. Mencionamos a continuacin algunas de las que

deben de cumplir casi obligatoriamente:

Facilidad de manejo y costos asociados. Costo del medio, de los equipos para

instalacin, entrenamiento necesario, facilidad de instalacin, cambios y

mantenimiento.

Capacidad. Cantidad de bps (bits por segundo) y ancho de banda que puede

transportar.

Desempeo. Cantidad de errores que se presentan en una transmisin, y que se mide

por el nmero de bits errados por comparacin con el nmero de bits transmitidos.

Distancia. Se refiere a la longitud mxima del medio

en el cual no hay necesidad de regenerar la seal para evitar errores.

Seguridad. No permitir que los cables sean vulnerables a la sustraccin de la

informacin que viaja por ellos sin autorizacin, ya que ello podra hacerse con fines

fraudulentos.