Act. 6: TRABAJO COLABORATIVO UNIDAD 1

PERIODO II-2012 CURSO: 301121 – REDES LOCALES BÁSICO

Presentado porFaber Alfonso Romero González

Cód. 18879610

Director y Tutor Ing. Leonardo Bernal Zamora

Universidad Nacional Abierta y a DistanciaU N A D

Escuela de Ciencias Básicas de la Tecnología e Ingeniería

CEAD – Corozal

Octubre de 2012

Contenido

1) Medios de Transmisión Características

2) Clasificación Medios Guiados Par Trenzado

Coaxial Fibra Óptica

3)Medios No Guiados Microondas Terrestres

Infrarrojo Wireless

Ventajas y Desventajas de la Modulación

MEDIOS GUIADOS Pares trenzados.• Descripción Física.Se trata de dos hilos conductores de cobre envueltos cada uno de ellos en un aislante y trenzado el uno alrededor del otro para evitar que se separen físicamente, y sobre todo, para conseguir una impedancia característica bien definida. Al trenzar los cables, se incrementa la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas (interferencias y diafonía), dado que el acoplamiento entre ambos cables es mayor, de forma que las interferencias afectan a ambos cables de forma más parecida. Al cruzar los pares de hilos se consigue reducir el Cross talk existente entre ellos, así como el campo creado alrededor de los mismos, dado que la corriente inducida sobre cada uno de los cables se ve prácticamente cancelada por la corriente que circula por el otro hilo (de retorno) del par.

Tipos de Trenzado.

Existen dos tipos de par trenzado:

UTP: Unshielded Twist Pair (Par trenzado sin apantallar). Muy sensible a interferencias, tanto exteriores como procedentes de pares adyacentes. Es muy flexible y se suele utilizar habitualmente en telefonía. Su impedancia característica es de 100 ohmios. La norma EIA/TIA 568 los divide en varias categorías, destacando:

Categoría 3: velocidad de transmisión de 16 MHz a 100 m de distancia máxima.

Categoría 5: velocidad de transmisión de 100 MHz a 100m de distancia máxima.

STP: Shielded Twist Ed Pair (Par trenzado apantallado).Cada par individual va envuelto por una malla metálica, y a su vez el conjunto del cable se recubre por otra malla, haciendo de jaula de Faraday, lo que provoca que haya mucha menos diafonía, interferencias y atenuación. Se trata de cables más rígidos y caros que el UTP. El STP que estandariza EIA/TIA 568 es un cable de impedancia característica de 50 ohmios y que actúa a una frecuencia de 300 MHz. Los conectores que se usan suelen ser RJ45 metálico y hermafrodita

MEDIOS DE TRANSMISION

Cable Coaxial Las señales eléctricas de alta frecuencia circulan por la superficie exterior de los conductores, por lo que los pares trenzados y los cables de pares resultan ineficientes. El efecto de las corrientes de superficie se traduce en que la atenuación se incrementa con la raíz cuadrada de la frecuencia.

Descripción Física.Consiste en dos conductores cilíndricos concéntricos, entre los cuales se coloca generalmente algún tipo de material dieléctrico (polietileno, PVC). Lleva una cubierta protectora que lo aísla eléctricamente y de la humedad. Los dos conductores del coaxial se mantienen concéntricos mediante unos pequeños discos. La funcionalidad del conductor externo es hacer de pantalla para que el coaxial sea muy poco sensible a interferencias y a la diafonía.Los cables coaxiales se utilizan para transmisión de datos a alta velocidad a distancias de varios kilómetros, es decir, se cubren grandes distancias , con mayores velocidades de transmisión y ancho de banda, así como la conexión de un mayor número de terminales.

Características generales: La respuesta en frecuencia es superior a la del par trenzado. Hasta 400 MHz. Tiene como limitaciones: - Ruido térmico. - Intermodulación.- Necesita amplificadores más frecuentemente que el par trenzado

Fibra Óptica

• Es una fibra flexible, extremadamente fina, capaz de conducir energía óptica (luz). Para su construcción se pueden usar diversos tipos de cristal; las de mayor calidad son de sílice, con una disposición de capas concéntricas, donde se pueden distinguir tres partes básicas: núcleo, cubierta y revestimiento. El diámetro de la cubierta suele ser de centenas de µm (valor típico: 125 µm), el núcleo suele medir entre 2 y10 µm, mientras que el revestimiento es algo mayor La transmisión por fibra óptica se basa en la diferencia de índice de refracción entre el núcleo y la cubierta que tiene un índice de refracción menor.

El núcleo transmite la luz y el cambio que experimenta el índice de refracción en la superficie de separación provoca la reflexión total de la luz, de forma que sólo abandona la fibra una mínima parte de la luz transmitida. En función de cómo sea el cambio del valor del índice de refracción las fibras se dividen en : Fibras ópticas de índice a escala (stepped-index): donde el cambio es muy abrupto. Fibras ópticas de modo gradual (graded-index o gradex): que experimentan un cambio gradual parabólico

Cables de Fibra Óptica

Tipos de Transmisión• Se distinguen tres tipos de transmisión: mono modo, multimodo de índice gradual y multimodo de salto

de índice.En la propagación mono modo la luz recorre una única trayectoria en el interior del núcleo, proporcionando un gran ancho de banda. Para minimizar el número de reflexiones en la superficie entre el núcleo y el recubrimiento, el núcleo debe ser lo más estrecho posible. Esto hace que su fabricación sea muy complicada, por lo que surgieron las fibras multimodo, cuyo diámetro es mucho mayor. También es mayor el número de trayectorias de la luz resultantes de las distintas reflexiones

• Hay tres tipos de fibras ópticas:

- Fibras multimodo de índice de escala: el diámetro del núcleo está entre los 50 los 60mm, pero puede llegar a los 200mm. Mientras que el diámetro del recubrimiento suele acercarse al tamaño estándar de los 125mm. la dispersión es elevada. Sus aplicaciones se limitan a la transmisión de datos a baja velocidad o cables industriales de control. - Fibras mono modo de índice de escala: diámetro de entre 1 y 10 mm, recubrimiento de 125mm de diámetro. La dispersión es baja y se consiguen anchos de banda de varios GHz/Km.- Fibras multimodo de índice gradual: el diámetro del núcleo está entre los 50 y lo 60mm, y el del recubrimiento en 125mm. Aunque existen muchos modos de propagación, la velocidad es mayor que en las fibras multimodo de índice en escala, lo que reduce su dispersión.

Tipos de Fibra Óptica

Fibra Óptica Mono modo de Índice de escala

Fibra Óptica Multi modo de Índice de Escala

Fibra Óptica de Índice Gradual

Ventajas

• -Ancho De Banda Mayor: El cable de Fibra Óptica puede proporcionar anchos de banda dramáticamente mayores que cualquier cable del Par Trenzado o Coaxial. Actualmente, las tasas de datos y el uso de ancho de banda sobre los cables de Fibra Óptica no están limitados por el medio sino por la tecnología.

• -Menor Atenuación de la Señal: La distancia de transmisión de la Fibra Óptica es significativamente mayor que la que se consigue en otros medios guiados.

• Una señal puede transmitirse a lo largo de millas sin necesidad de regeneración.• -Inmunidad a Interferencia electromagnética: El ruido electromagnético no puede

afectar a los cables de Fibra Óptica.• -Resistencia a Materiales corrosivos: El cristal es más resistente a los materiales

corrosivos que el cobre.• -Ligereza: Los cables de Fibra Óptica son muchos mas ligeros que los de cobre.• -Mayor Inmunidad a los Pinchazos: los cables de Fibra Óptica son más inmunes a

los pinchazos que los de cobre.

Desventajas

• Instalación/Mantenimiento: El cable de Fibra Óptica es una tecnología relativamente nueva. Su instalación y mantenimiento requiere expertos que no están disponibles en cualquier parte.

• Propagación Unidireccional de la Luz: La propagación de la luz es unidireccional. Si se necesita comunicación bidireccional, se necesitan dos Fibras Ópticas.

• Coste: El cable y los conectores son relativamente más caros que los otros medios guiados. Si la demanda de ancho de banda no es alta, a menudo el uso de Fibra Óptica no se justifica

Infrarrojo

• Las redes por infrarrojos nos permiten la comunicación entre dos modos, usando una serie de Led infrarrojos para ello. Se trata de emisores/receptores de las ondas infrarrojas entre ambos dispositivos, cada dispositivo necesita al otro para realizar la comunicación por ello es escasa su utilización a gran escala.

• Esa es su principal desventaja, a diferencia de otros medios de transmisión inalámbricos (Bluetooth, Wireless, etc.)

• El Modo Punto a Punto: Los patrones de radiación del emisor y del receptor deben de estar lo más cerca posible y que su alineación sea correcta. Como resultado, el modo punto-a-punto requiere una línea-de-visión entre las dos estaciones a comunicarse. Este modo punto-a-punto conectado a cada estación.

• El Modo Casi Difuso: Son métodos de emisión radial, es decir que cuando una estación emite una señal óptica, ésta puede ser recibida por todas las estaciones al mismo tiempo en la célula. En el modo casi–difuso las estaciones se comunican entre si, por medio de superficies reflectantes. No es necesaria la línea-de-visión entre dos estaciones, pero sí deben de estarlo con la superficie de reflexión. Además es recomendable que las estaciones estén cerca de la superficie de reflexión, ésta puede ser pasiva ó activa. En las células basadas en reflexión pasiva, el reflector debe de tener altas propiedades reflectivas y dispersivas, mientras que en las basadas en reflexión activa se requiere de un dispositivo de salida reflexivo, conocido como satélite, que amplifica la señal óptica. La reflexión pasiva requiere más energía, por parte de las estaciones, pero es más flexible de usar.

Infrarrojo

• El Modo Difuso: El poder de salida de la señal óptica de una estación, debe ser suficiente para llenar completamente el total del cuarto, mediante múltiples reflexiones, en paredes y obstáculos del cuarto. Por lo tanto la línea-de-vista no es necesaria y la estación se puede orientar hacia cualquier lado. El modo difuso es el más flexible, en términos de localización y posición de la estación, sin embargo esta flexibilidad esta a costa de excesivas emisiones ópticas. Por otro lado la transmisión punto-a-punto es el que menor poder óptico consume, pero no debe de haber obstáculos entre las dos estaciones. Es más recomendable y más fácil de implementar el modo de radiación casi-difuso. La tecnología infrarroja esta disponible para soportar el ancho de banda de Ethernet, ambas reflexiones son soportadas (por satélites y reflexiones pasivas).

Wireless

• Wireless (inalámbrico o sin cables) es un término usado para describir las telecomunicaciones en las cuales las ondas electromagnéticas (en vez de cables) llevan la señal sobre parte o toda la trayectoria de la comunicación. Algunos dispositivos de monitorización, tales como alarmas, emplean ondas acústicas a frecuencias superiores a la gama de audiencia humana; éstos también se clasifican a veces como Wireless. Los primeros transmisores sin cables vieron la luz a principios del siglo XX usando la radiotelegrafía (código Morse).

Medios de Transmisión No Guiados

•La radiocomunicación puede definirse como Telecomunicación realizada por medio de las ondas eléctricas. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), define las ondas radioeléctricas como las ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio sin guía artificial y cuyo límite superior de frecuencia se fija, convencionalmente, en 3.000GHz.La radiocomunicación que hace uso de elementos situados en el espacio, se denomina radiocomunicación espacial. Toda radiocomunicación distinta de la espacial y de la radioastronomía, se llama radiocomunicación terrenal.La técnica de la radiocomunicación consiste en la superposición de la información que se desea transmitir en una onda electromagnética soporte, llamada portadora. La inserción de esa información constituye el proceso denominado modulaciónExisten dos tipos fundamentales de transmisión inalámbrica:• Omnidireccionales: La antena transmisora emite en todas las direcciones espaciales y la receptora recibe igualmente en toda dirección.• Direccionales: La energía emitida se concentra en un haz, para lo cual se requiere que la antena receptora y transmisora estén alineadas. Cuanto mayor sea la frecuencia de transmisión, es más factible confinar la energía en una dirección.

Medios de Transmisión No Guiados

El espectro de frecuencias

Está dividido en bandas de la siguiente manera:• Símbolo Nombre Frecuencia

VLF Very Low Frecuency 3-30KHzLF Low Frecuency 30-300KHzMF Mid Frecuency 300-3000KHzHF High Frecuency 3-30MHzVHF Very High Frecuency 30-300MHzUHF Ultra High Frecuency 300-3000MHzSHF Súper High Frecuency 3-30GHzEHF Extra High Frecuency 30-300GHz 300-3000GHz

• Básicamente se emplean tres tipos de ondas del espectro electromagnético para comunicaciones:• Microondas: 2 GHz - 40 GHz. Muy direccionales. Pueden ser terrestres o por satélite.• Ondas radio: 30 MHz - 1 GHz. Omnidireccionales.• Infrarrojos: 3•1011 - 200THz.

Microondas terrestres•

La antena típica de este tipo de microondas es parabólica y tiene unos tres metros de diámetro; el haz es muy estrecho por lo que las antenas receptoras y emisora deben estar muy bien alineadas. A cuanta mayor altura se sitúen la antena mayor la facilidad para esquivar obstáculos. La distancia que cubre un único radioenlace de microondas viene dada por la expresión:

• d = 7.14 • (k•h)½.h = altura de la antena (m)k = 1 si no consideramos los efectos de la gravedad. Generalmente se toma k = 3/4.Para cubrir distancias mayores se usan radioenlaces concatenados. Aplicaciones:o La transmisión a larga distancia, ya que requiere menos repetidores que el cable coaxial, aunque por contra necesita que las antenas están alineadas. El uso de microondas es frecuente en aplicaciones de TV y voz.o En enlaces punto-a-punto sobre distancias cortas, como circuitos cerrados de televisión, interconexión de redes locales y transmisión entre edificios.Las microondas cubren una parte importante del espectro, de los 2 a los 40 GHz; el ancho de banda potencial y la velocidad de transmisión aumentan con la frecuencia, por lo que sus prestaciones son muy buenas y tienen múltiples aplicaciones como la transmisión de vídeo y de voz.

• Banda (GHz) Ancho de Banda (MHz) Régimen de transmisión (Mbps)2 7 126 30 9011 40 9018 220 274

Microondas Terrestres

Microondas

• El problema fundamental de este tipo de comunicación es la atenuación, que dependerá de la longitud de onda que estemos utilizando, así como de las condiciones meteorológicas: por ejemplo a partir de los 10 MHz aumenta mucho la atenuación a causa de la lluvia. La expresión general de la atenuación con la distancia es:L(dB) = 10 log ( 4d/)2Además se dan problemas de interferencia entre unas y otras emisiones, por lo que es necesario regular las bandas

• 4-6 (GHz) Transmisión a larga distancia12 GHz Directos22 GHz Televisión por cableMicroondas por satélite.El satélite se comporta como una estación repetidora que recoge la señal de algún transmisor en tierra y la retransmite difundiéndola entre una o varias estaciones terrestres receptoras, pudiendo regenerar dicha señal o limitarse a repetirla. Las frecuencias ascendente y descendente son distintas: fasc. < fdesc. Para evitar interferencias entre satélites está normalizada una separación entre ellos de un mínimo de 3º (en la banda de la 12/14Ghz) o 4º (4/6GHz).Ascendente (GHz) Descendente (GHz) Ancho de banda (MHz)4 6 50012 14 50019 29 2.500

• El rango de frecuencias óptimo para la transmisión comprende 1-10 GHz.Por debajo de 1 GHz aparecen problemas debidos al ruido solar, galáctico y atmosférico.Por encima de 10 GHz, predominan la absorción atmosférica así como la atenuación debida a la lluvia. Cada satélite opera en una banda de frecuencia determinada conocida como Transpondedor.Entre las aplicaciones figuran tanto enlaces punto-punto entre estaciones terrestres distantes como la difusión:o Difusión de TV: el carácter multidestino de los satélites los hace especialmente adecuados para la difusión, en particular de TV, aplicación para la que están siendo ampliamente utlizados.

• o Telefonía: los satélites proporcionan enlaces punto-a-punto entre centrales telefónicas en las redes públicas de telefonía. Es el medio óptimo para enlaces internacionales con un alto grado de utilización, y tecnológica y económicamente es competitivo con otros tipos de enlaces internacionales.o Redes privadas: la capacidad del canal de comunicaciones es dividido en diferentes canales de menor capacidad que se alquilan a empresas privadas que establecen su propia red sin necesidad de poner un satélite en órbita.

Ondas de Radio. •

Se caracterizan por ser omnidireccionales, por lo que no necesitaremos antenas parabólicas. Utilizarán la banda comprendida entre 30 MHz - 1GHz, para transmitir señales FM, TV (UHF, VHF), datos…Este rango de frecuencias es el más adecuado para transmisiones simultáneas (difusión,…). Las perturbaciones que sufriremos en este tipo de comunicaciones son provocadas por las reflexiones que se producen tanto en la tierra como en el mar, debidas a interferencias multitrayecto.La distancia cubierta por el enlace vendrá dada por:- d = 7.14 • (k•h)½. h = altura de la antena (m) k = 1 si no consideramos los efectos de la gravedad. Generalmente se toma k = 3/4.Para cubrir distancias mayores se usan más radioenlaces concatenados.De igual forma la atenuación:- L(dB) = 10 log ( 4d/)2Infrarrojos.Características fundamentales:- Reflexión directa.- Utilización de transductores que modulan la luz infrarroja no coherente. Deberán estar alineados o tener una reflexión directa.- No pueden atravesar obstáculos.- Rapidez en la instalación, ya que no es necesario tener ningún permiso.- Imposibilidad de establecer enlaces en medios abiertos debido al cambio de las condiciones climatológicas, que pueden actuar a modo de obstáculos.

Conceptos por los cuales es necesaria la modulación

• :•

• Para facilidad de radiación: Una radiación eficiente de energía electromagnética requiere de elementos radiadores (antenas) cuyas dimensiones físicas serán por lo menos de 1/10 de su longitud. de onda. Pero muchas señales, especialmente de audio, tienen componentes de frecuencia del orden de los 100 Hz o menores, para lo cual necesitarían antenas de unos 300 Km. de longitud si se radiaran directamente. Utilizando la propiedad de traslación de frecuencias de la modulación, estas señales se pueden sobreponer sobre una portadora de alta frecuencia, con lo que se logra una reducción sustancial del tamaño de la antena. Por ejemplo, en la banda de radio de FM, donde las portadoras están en el intervalo de 88 a 108 MHz, las antenas no deben ser mayores de un metro.

• • Para reducir el ruido y la interferencia: Se ha dicho que es imposible eliminar totalmente el ruido del

sistema. Y aunque es posible eliminar la interferencia, puede no ser práctico. Por fortuna, ciertos tipos de modulación tiene la útil propiedad de suprimir tanto el ruido como la interferencia. La supresión, sin embargo, ocurre a un cierto precio; generalmente requiere de un ancho de banda de transmisión mucho mayor que el de la señal original; de ahí la designación del ruido de banda ancha. Este convenio de ancho de banda para la reducción del ruido es uno de los intereses y a veces desventajosos aspectos del diseño de un sistema de comunicación.

• • Por asignación de frecuencia: El propietario de un aparato de radio o televisión puede seleccionar una de

varias estaciones, aún cuando todas las estaciones estén transmitiendo material de un programa similar en el mismo medio de transmisión. Es posible seleccionar y separar cualquiera de las estaciones, dado que cada una tiene asignada una frecuencia portadora diferente. Si no fuera por la modulación, solo operaría una estación en un área dada. Dos o más estaciones que transmitan directamente en el mismo medio, sin modulación, producirán una mezcla inútil de señales interferentes.

Ventajas y Desventajas de la Modulación

• Facilita la propagación de la señal de información por cable o por el aire.• Ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada información distinta.• Disminuye dimensiones de antenas.• Optimiza el ancho de banda de cada canal• Evita interferencia entre canales.• Protege a la información de las degradaciones por ruido.• Define la calidad de la información trasmitida

Bibliografía

• http://blogs.utpl.edu.ec/fundamentosderedes/2008/10/23/medios-de-transmision-guiados-y-no-guiados/

• http://arquitecturapc.blogspot.es/1207606620/

• http://www.google.com.co/search?q=imagenes+de+medios+de+transmision&hl=es-419&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=KC6JUPPmKpTm8QSD4oCQDA&ved=0CBwQsAQ&biw=

• http://www.masadelante.com/faqs/wireless• http://es.wikipedia.org/wiki/Red_por_infrarrojos• http://telefcfm.tripod.com/equipo1.htm