17758861 Proyecto Maxwell Redes

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La base matemtica sobre la que desarrollan las telecomunicaciones fuedesarrollada por el fsico ingls James Clerk Maxwell. Maxwell, en el prefaciode su obra Treatise on Electricity and Magnetism (1873), declar que suprincipal tarea consista en justificar matemticamente conceptos fsicosdescritos hasta ese momento de forma nicamente cualitativa, como las leyes

de la induccin electromagntica y de los campos de fuerza, enunciadas por Michael Faraday. Con este objeto, introdujo el concepto de ondaelectromagntica, que permite una descripcin matemtica adecuada de lainteraccin entre electricidad y magnetismo mediante sus clebres ecuacionesque describen y cuantifican los campos de fuerzas. Maxwell predijo que eraposible propagar ondas por el espacio libre utilizando descargas elctricas,hecho que corrobor Heinrich Hertz en 1887, ocho aos despus de la muertede Maxwell, y que, posteriormente, supuso el inicio de la era de lacomunicacin rpida a distancia.


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Ecuaciones de Maxwell.Ecuaciones diferenciales:Los fenmenos electromagnticos se pueden describir a partir de lasCuatro ecuaciones de Maxwell

Casos particulares de las Ecuaciones de Maxwell.

En el espacio libre las corrientes y las cargas son cero y las ecuaciones deMaxwell se pueden simplificar eliminando los trminos Correspondientes.Asimismo si las fuentes varan armnicamente con El tiempo, las ecuacioneselectromagnticas y sus soluciones se Simplifican, utilizando para ello unanotacin fasorial, de forma que Las derivadas respecto al tiempo setransforman en productos por el Factor jw. Finalmente para casos sin variacintemporal, lasEcuaciones toman las formas de electrosttica y magnetosttica. Diferencial

Ecuaciones en Forma Integral.

Las ecuaciones de Maxwell se pueden escribir en forma integral, Aplicandopara ello los teoremas de Stokes y de la divergencia


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Unidades.

Transformacin de las ecuaciones de Maxwell

Es posible representar a las ecuaciones de Maxwell de manera que su solucinNo implique el resolver ecuaciones diferenciales, as las ecuaciones toman unaForma algebraica vectorial sencilla. Para llevar a cabo lo anterior se usa unaHerramienta matemtica muy conocida, la transformada de Fourier espacial [2].Denotemos (k, t) como la transformada espacial de Fourier de E (k,t ).

Entonces y E, estn relacionadas mediante las ecuaciones:

Definicin de lneas de transmisin. Es cualquier sistema de conductores, semiconductores, o la combinacin de

ambos, que puede emplearse para transmitir informacin, en la forma deenerga elctrica o electromagntica entre dos puntos.

Son circuitos en frecuencias muy altas donde las longitudes de onda soncortas, estas actan como circuitos resonantes y aun como componentesreactivos en VHF y UHF y frecuenciasmicroondas.

Es un medio o dispositivo por donde se propaga o transmite informacin (ondaselectromagnticas), a alta frecuencia.
http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/genytran/genytran.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/comsat/comsat.shtml#DISPOSIThttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/genytran/genytran.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/comsat/comsat.shtml#DISPOSIT


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Circuito equivalente a una lnea de transmisin

Las lneas de transmisin se utilizan para transmitir energa elctrica y sealesde un punto a otro; especficamente, desde una fuente hasta una carga. Los

ejemplos incluyen la conexin entre un transmisor y una antena, las conexionesentre las computadoras en una red o entre una planta generadorahidroelctrica y la sub-estacin a cientos de kilmetros de distancia. Otrosejemplos muy comunes son la interconexin entre los dispositivos de unatablilla de circuito impreso diseado para operar a muy alta frecuencia o lainterconexin entre componentes de un sistema estreo y la conexin entre unproveedor de servicios de cable y el aparato televisor. El factor comn de losejemplos citados es que los dispositivos de conectar estn separados entre spor distancia del orden de una longitud de onda o ms, mientras que en losmtodos de anlisis bsicos de circuito se supone que las conexiones entreelementos se ubican a distancias despreciables. Esta ltima condicin permite,

por ejemplo, asegurar que el voltaje a travs de una resistencia en un lado delcircuito est en fase precisa con el voltaje de la fuente del otro lado del circuitoo, de una manera ms general, que el tiempo medido en el sitio de la fuente esexactamente el mismo que se mide en los dems puntos del circuito. Cuando ladistancia son lo suficientemente grandes entre la fuente y el receptor losefectos del retardo del tiempo son considerables, lo que resulta en la existenciade diferencia en fase reducida por el retardo. En pocas palabras, se esttratando con el fenmeno ondulatorio en la lnea de transmisin de la mismaforma que en la propagacin de energa punto a punto en el espacio libre en elde los dielctricos.Los elementos bsicos de un circuito resistencia, capacitores, bobinas y lasconexiones entre ellos se consideran elementos concentrados si el retardo detiempo en atravesar los elementos es despreciable. Por otro lado, si loselementos y las interconexiones son lo suficientemente grandes en nmero, talvez sea necesario considerarles como elementos distribuidos. Esto significaque sus caractersticas resistivas, capacitivas e inductivas deben evaluarse enfuncin de su distancia unitaria. Las lneas de transmisin, en general, tienenesta propiedad y, por lo tanto, se convierten en elementos de circuito por simismo con impedancia que contribuyen al problema del circuito. La reglabsica es que se deben considerar los elementos como distribuidos si elretardo de propagacin a travs del tamao del elemento es del orden delintervalo ms corto de intereses. En el caso de armnicas de tiempo, estascondiciones podran llevar una diferencia en fase susceptible de medirse entrecada extremo del dispositivo en cuestin.


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Tipos de Lneas de Transmisin.Lneas de transmisin de conductor paralelo. Lnea de transmisin de cableabierto. Una lnea de transmisin de cable abierto es un conductor paralelo dedos cables, Consiste simplemente de dos cables paralelos, espaciados muycerca y solo separados por aire. Los espaciadores no conductivos se colocan aintervalos peridicos para apoyarse y mantenerse a la distancia, entre laconstante de los conductores. La distancia entre los dos conductoresgeneralmente est entre 2 y 6 pulgadas.El dielctrico es simplemente el aire, entre y alrededor de los dos conductoresen donde se propaga la onda TEM. La nica ventaja real de este tipo de lneade transmisin es su construccin sencilla. Ya que no hay cubiertas, lasprdidas por radiacin son altas y es susceptible a recoger ruido.Estas son las desventajas principales de una lnea de transmisin de cableabierto. Por lo tanto, las lneas de transmisin de cable abierto normalmente

operan en el modo balun.

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Cables gemelos (doble terminal). Los cables gemelos son otra forma de lnea

de transmisin para un conductor paralelo de dos cables, Los cables gemelosfrecuentemente son llamados cable de cinta.Los cables gemelos esencialmente son igual que una lnea de transmisin decable abierto, excepto que los espaciadores que estn entre los dosconductores se reemplazan con un dielctrico slido continuo. Tpicamente, ladistancia entre los dos conductores es de 5/16 de pulgada, para el cable detransmisin de televisin. Los materiales dielctricos ms comunes son eltefln y el polietileno.Cable de par trenzado . Un cable de par trenzado se forma doblando("trenzando") dos conductores aislados juntos. Los pares se trenzan

frecuentemente en unidades y las unidades, a su vez, estn cableadas en elncleo. Estas se cubren con varios tipos de fundas, dependiendo del uso que
http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/materiales-construccion/materiales-construccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/enuclear/enuclear.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/contamacus/contamacus.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/adoles/adoles.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/materiales-construccion/materiales-construccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/enuclear/enuclear.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/contamacus/contamacus.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/adoles/adoles.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml


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se les vaya a dar. Los pares vecinos se trenzan Con diferente inclinacin (ellargo de la trenza) para poder reducir la interferencia entre los pares debido a lainduccin mutua. Las constantes primarias del cable de par trenzado son susparmetros elctricos (resistencia, inductancia, capacitancia y conductancia).Que estn sujetas a variaciones con el ambiente fsico como temperatura,

humedad y tensin mecnica, y que dependen de las variaciones en lafabricacin. Muestra un cable.Par de cables protegido con armadura . Para reducir las prdidas por radiacin e interferencia, frecuentemente se encierran las lneas de transmisinde dos cables paralelos en una malla metlica conductiva. La malla se conectaa tierra y acta como una proteccin. La malla tambin evita que las seales sedifundan ms all de sus lmites y evita que la interferencia electromagnticallegue a los conductores de seales. Se muestra un par de cables paralelosprotegido. Consiste de dos conductores de cable paralelos separados por unmaterial dielctrico slido. Toda la estructura est encerrada en un tubo

trenzado conductivo y luego cubierto con una capa protectora de plstico.

Lneas de transmisin coaxial o concntrica.Las lneas de transmisin de conductores paralelos son apropiadas para lasaplicaciones de baja frecuencia. Sin embargo, en las frecuencias altas, susprdidas por radiacin y prdidas dielctricas, as como su susceptibilidad a lainterferencia externa son excesivas. Por lo tanto, los conductores coaxiales seutilizan extensamente, para aplicaciones de alta frecuencia, para reducir lasprdidas y para aislar las trayectorias de transmisin. El cable coaxial bsicoconsiste de un conductor central rodeado por un conductor exterior concntrico(distancia uniforme del centro). A frecuencias de operacin relativamente altas,el conductor coaxial externo proporciona una excelente proteccin contra lainterferencia externa. Sin embargo, a frecuencias de operacin ms bajas, eluso de la proteccin no es costeable. Adems, el conductor externo de uncable coaxial general mente est unido a tierra, lo que limita su uso a lasaplicaciones desbalanceadas.Esencialmente, hay dos tipos de cables coaxiales: lneas rgidas llenas de aireY lneas slidas flexibles. El material aislante es un material de polietilenoslido no conductivo que proporciona soporte, as como aislamiento elctricoentre el conductor interno y el externo. El conductor interno es un cable decobre flexible que puede ser slido o hueco.Los cables coaxiales rgidos llenos de aire son relativamente caros de fabricar,y el aislante de aire tiene que estar relativamente libre de humedad paraminimizar las prdidas Los cables coaxiales slidos tiene prdidas menores yson ms fciles de construir, de instalar, y de dar mantenimiento. Ambos tiposde cables coaxiales son relativamente inmunes a la radiacin externa, ellos ensi irradian muy poca, y pueden operar a frecuencias ms altas que suscontrapartes de cables paralelos. Las desventajas bsicas de las lneas detransmisin coaxial es que son caras y tienen que utilizarse en el mododesbalanceado.
http://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/elme/elme.shtml#induccionhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/lide/lide.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos5/plasti/plasti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/ponchado/ponchado.shtml#cable2http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBREhttp://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/elme/elme.shtml#induccionhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/lide/lide.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos5/plasti/plasti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/ponchado/ponchado.shtml#cable2http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBREhttp://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtml


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Balunes .Un dispositivo de circuitos que se utiliza para conectar una lnea de

transmisin balanceada a una carga desbalanceada se llama balun(balanceado a desbalanceado). 0 ms comnmente, una lnea de transmisindesbalanceada, como un cable coaxial, se puede conectar a una cargabalanceada, como una antena, utilizando Un transformador especial con unprimario desbalanceado y un bobinado secundario con conexin central.El conductor externo (protector) de una lnea de transmisin coaxialdesbalanceada generalmente se conecta a tierra. A frecuencias relativamentebajas, pile de utilizarse un transformador ordinario para aislar la tierra de lacarga, como se muestra en la figura 8a. El balun debe tener una proteccinelectrosttica conectada a tierra fsica para minimizar los efectos decapacitancias dispersas.Para las frecuencias relativamente altas, existen varios tipos diferentes de

balunes para las lneas de transmisin.El tipo ms comn es un balun de banda angosta, llamados a veces balunchoque, camisa o balun de bazuca, Se coloca alrededor una camisa de uncuarto de longitud de onda y se conecta al conductor externo de un cablecoaxial. En consecuencia, la impedancia que se ye, desde la lnea detransmisin, est formada por una camisa y el conductor externo y es igual ainfinito (o sea, que el conductor externo ya no tiene una impedancia de cero atierra). As que, uno de los cables del par balanceado se puede conectar a lacamisa sin hacer un cortocircuito a la seal. El segundo conductor se conectaal conductor interno del cable coaxial

Ecuaciones

Las ecuaciones del telgrafo pueden entenderse como una simplificacin delas ecuaciones de Maxwell. Para fines prcticos, se asume que el conductor est compuesto por una serie de redes bipuerto (cuadripolos) elementales,representando cada cual un segmento infinitesimal de la lnea de transmisin.Un segmento infinitesimal de lnea de transmisin queda caracterizado, por cuatro parmetros distribuidos, conocidos tambin habitualmente comoparmetros primarios de la lnea de transmisin.

La inductancia distribuida (expresada en henrios por unidad delongitud) debido al campo magntico alrededor conductor, se representacomo una sola bobina en serie L. El parmetro L modela el proceso dealmacenamiento energtico en forma de campo magntico que seproduce en la lnea.

El comportamiento capacitivo distribuido (expresado en faradios por unidad de longitud) debido al campo elctrico existente en el dielctricoentre los conductores de la lnea, se representa por un solo condensador en paralelo C, colocado entre "el conductor de ida" y "el conductor deretorno". El parmetro C modela el proceso de almacenamientoenergtico en forma de campo elctrico que se produce en la lnea.
http://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/electrostatica/electrostatica.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/electrostatica/electrostatica.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtml


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La conductancia distribuida (expresada en hmicas por unidad de longitud osiemens por unidad de longitud) se representa por una conductancia enparalelo G, colocada entre "el conductor de ida" y "el conductor de retorno". Elparmetro G modela la disipacin de potencia que se produce por la noidealidad del medio dielctrico (prdidas dielctricas).

Cuando los parmetros R y G son muy pequeos, sus efectos se puedenignorar, de manera que la lnea de transmisin se puede considerar unaestructura ideal y sin prdidas. En este caso, el modelo depende slo de losparmetros L y C, de los cuales obtenemos un par de ecuaciones diferencialesparciales, una de ellas para la tensin y otra para la corriente, a travs de lalnea, ambas en funcin de la posicin o distancia x y del tiempo t.

Estas ecuaciones pueden combinarse para formar cualquiera de estasecuaciones de onda exactas:

Si la lnea posee una longitud infinita o est terminada en sus impedanciascaractersticas, estas ecuaciones nos indicarn adems la presencia de una

onda que viaja con velocidad .

(Ntese que esta velocidad de propagacin slo es aplicable a la onda y notiene nada que ver con la velocidad de arrastre del electrn, caso aparte para elcual existen otras ecuaciones y otra teora. Para una lnea de transmisin linealhomognea e istropa, hecha de conductores perfectos y con vaco entre ellos,se puede demostrar que dicha velocidad es igual a la de la luz.)Lnea de Transmisin Disipativas.

Cuando las prdidas por disipacin en los elementos R y G no sondespreciables, las ecuaciones diferenciales originales que describen elcuadripolo elemental pasan a tener la forma


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Derivando la primera ecuacin respecto de x y la segunda respecto de t,obtendremos, con ayuda de manipulacin algebraica, un par de ecuacionesdiferenciales parciales hiperblicas de slo una incgnita:

Ntese que las ecuaciones se parecen mucho a la ecuacin de ondahomognea con trminos adicionales en V e I y sus primeras derivadas. Estostrminos adicionales en la ecuacin son, fsicamente, el efecto que causa eldecaimiento (atenuacin) y distorsin de la seal en la distancia y el tiempo.

Direccin de propagacin de la seal.

Las ecuaciones de onda indicadas lneas arriba nos muestran dos solucionesposibles para la onda viajera: una onda incidente (o progresiva) y una ondareflejada (o regresiva).

Donde

Se llama nmero de onda y posee unidades de radianes por metro, es la frecuencia angular o natural, en radianes por segundo,f 1 y f 2 pueden ser cualesquiera funciones imaginables, y

Representa la velocidad de propagacin de la onda.

f 1 representa una onda viajera segn la direccin positiva de x, mientras que f 2representa una onda viajera segn la direccin negativa de x. Se puede decir que la tensin instantnea en cualquier punto x de la lnea, V(x), es la suma delas tensiones de ambas ondas.

Dado que la corriente I guarda relacin con la tensin V en las ecuaciones deltelgrafo, podemos escribir

Donde


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Propagacin sin Prdidas.

La propagacin sin prdida significa que la potencia no se disipa o, de otraforma, no se desva conforme a la onda viaje a travs de la lnea detransmisin; toda la potencia en el extremo de entrada finalmente llega a lasalida. De una forma realista, el efecto de cualquier mecanismo que pudieraproducir perdidas que se consideran despreciables. En el modelo que se estestudiando la propagacin libre de perdida se presenta cuando R=G=0.

Propagacin sin prdida de voltaje sinusoidal.

Es importante la comprensin de las ondas sinusoidales en la lnea detransmisin debido a que cualquier seal transmitida en la prctica puededescomponerse en una suma discreta o continua de senoides. Esto es elfundamento del anlisis de seales en el dominio de las frecuencias en laslneas. En dicho estudio, el efecto de las lneas de transmisin en cualquier seal puede determinarse observando los efectos sobre las componentes defrecuencia. Esto significa que uno puede propagar de manera eficiente demanera el espectro de una determinada seal utilizando parmetros linealesque dependan de la frecuencia y despus, rearmar dichos componentes defrecuencia en una seal en el dominio del tiempo.

Caracterizacin de la transmisin de potencia y prdida.

Una vez hallado el voltaje y la corriente sinusoidal en una lnea de transmisin,se evala la potencia transmitida en una distancia especfica como funcin delas amplitudes del voltaje y la corriente. Se comienza con la potenciainstantnea, que est dada simplemente como el producto del voltaje y lascorrientes reales.

Relacin de onda estacionaria de voltaje.

En muchos casos, las caractersticas del desempeo de las lneas detransmisin son medibles. Dentro de estas mediciones se encuentra laimpedancia de cargas conocidas o desconocidas. Dichas tcnicas se basan enla habilidad de medir amplitudes de voltaje que ocurren como funciones queocurren como funciones de posicin dentro de una lnea, generalmentediseada para ese propsito. Un aparato tpico consiste de una lnea ranurada.Est en una lnea de transmisin coaxial sin perdidas que tienen una bandalongitudinal en el conductor exterior a lo largo de todas sus extensiones. Lalnea se coloca entre las fuentes de voltaje sinusoidal y la impedancia que semedir. A travs de la banda de lnea ranurada, un medidor de voltaje se

inserta para medir la amplitud del voltaje entre los conductores interior yexterior. A medida que el medidor de voltaje se mueve a travs de la longitud


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de la lnea se registra las amplitudes de voltaje mximo y mnimo y sedetermina su relacin, conocida como relacin de ondas estacionaria devoltaje, o VSWR, por sus siglas en ingles.

Lnea de transmisin de longitud finita.Surge un nuevo tipo de problema cuando se considera la propagacin devoltajes sinusoidales en lneas de longitud finitas con cargas sin empatar. Encasos as se presentan un gran nmero de reflexiones en la carga y elgenerador, formando en la lnea una distribucin de voltaje bidireccionalmultionda como siempre, el objetivo es determinar la potencia neta transferidaa la carga en estado estable; sin embargo, en este caso se debe incluir elefecto de un gran nmero de ondas que se refleja hacia adelante y hacia atrs0.

RED DE COMUNICACIONES POR CABLE DE COBRE YA EXISTENTESPARALNEAS TELEFNICAS.ADSL: LINEAL DIGITAL ASIMTRICA DE ABONADO.

Definicin de redes.Es un conjunto de dispositivos fsicos "hardware" y de programas "software",mediante el cual podemos comunicar computadoras para compartir recursos (discos, impresoras, programas, etc.) as como trabajo (tiempo de clculo,procesamiento de datos, etc.).
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Tipos De RedesLas redes de informacin se pueden clasificar segn su extensin y sutopologa. A continuacin se presenta los distintos tipos de redes disponibles:Extensin

De acuerdo con la distribucingeogrfica: Segmento de red (subred).

Un segmento de red suele ser definido por el "hardware" o una direccin de redespecfica. Por ejemplo, en el entorno "Novell NetWare", en un segmento dered se incluyen todas las estaciones de trabajo conectadas a una tarjeta deinterfaz de red de un servidor y cada segmento tiene su propia direccin de red.

Red de rea local ( LAN).

Una LAN es un segmento de red que tiene conectadas estaciones de trabajo yservidores o un conjunto de segmentos de red interconectados, generalmentedentro de la misma zona. Por ejemplo un edificio.

Red de campus.

Una red de campus se extiende a otros edificios dentro de un campus o reaindustrial. Los diversos segmentos o LAN de cada edificio suelen conectarsemediante cables de la red de soporte.

Red de rea metropolitana (MAN).

Una red MAN es una red que se expande por pueblos o ciudades y seinterconecta mediante diversas instalaciones pblicas o privadas, como elsistema telefnico o los suplidores de sistemas de comunicacin por microondas o medios pticos.

Red de rea extensa (WAN y redes globales).

Las WAN y redes globales se extienden sobrepasando las fronteras de lasciudades, pueblos o naciones. Los enlaces se realizan con instalaciones detelecomunicaciones pblicas y privadas, adems por microondas y satlites.

REDES LAN inalmbricas (WLAN).Una red de rea local inalmbrica permite la conexin de ordenadores sinningn tipo de cableado, slo usando como medio de transmisin el aire.Tambin proporcionan conectividad y acceso a las tradicionales redescableadas, como si de una extensin de stas se tratara, pero con laflexibilidad y movilidad que ofrecen las comunicaciones inalmbricas.

Topologa La topologa o forma lgica de una red se define como la forma de tender elcable a estaciones de trabajo individuales; por muros, suelos y techos del
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edificio. Existe un nmero de factores a considerar para determinar cualtopologa es la ms apropiada para una situacin dada.Existen tres topologas comunes:

Anillo.

Las estaciones estn unidas unas con otras formando un crculo por medio deun cable comn. El ltimo nodo de la cadena se conecta al primero cerrando elanillo. Las seales circulan en un solo sentido alrededor del crculo,regenerndose en cada nodo. Con esta metodologa, cada nodo examina lainformacin que es enviada a travs del anillo. Si la informacin no est dirigidaal nodo que la examina, la pasa al siguiente en el anillo. La desventaja del anilloes que si se rompe una conexin, se cae la red completa.

Estrella.

La red se une en un nico punto, normalmente con un panel de control centralizado, como un concentrador de cableado. Los bloques de informacinson dirigidos a travs del panel de control central hacia sus destinos. Unaventaja al tener un panel de control que monitorea el trfico y evita lascolisiones y una conexin interrumpida no afecta al resto de la red.

Bus.

Las estaciones estn conectadas por un nico segmento de cable. A diferenciadel anillo, elbus es pasivo, no se produce regeneracin de las seales en cadanodo. Los nodos en una red de "bus" transmiten la informacin y esperan questa no vaya a chocar con otra informacin transmitida por otro de los nodos. Si
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esto ocurre, cada nodo espera una pequea cantidad de tiempo al azar,despus intenta retransmitir la informacin.

Hbridas.

El bus lineal, la estrella y el anillo se combinan algunas veces para formar combinaciones de redes hbridas.

Anillo en estrella .

Esta topologa se utiliza con el fin de facilitar la administracin de la red.Fsicamente, la red es una estrella centralizada en un concentrador, mientrasque a nivel lgico, la red es un anillo.

"Bus" en estrella.

En este caso la red es un "bus" que se cablea fsicamente como una estrellapor medio de concentradores.

Estrella jerrquica

Esta estructura de cableado se utiliza en la mayor parte de las redes localesactuales, por medio de concentradores dispuestos en cascada par formar unared jerrquica.
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Protocolos de redes.Un protocolo de red es como un lenguaje para la comunicacin de informacin.Son las reglas y procedimientos que se utilizan en una red para comunicarseentre los nodos que tienen acceso al sistema de cable.Los protocolos de alto nivel: Estos definen la forma en que se comunican lasaplicaciones.

Los protocolos de bajo nivel: Estos definen la forma en que se transmiten las

seales por cable.Como es frecuente en el caso de las computadoras el constante cambio,tambin los protocolos estn en continuo cambio. Actualmente, los protocolosms comnmente utilizados en las redes son Ethernet, Token Ring y ARCNET.Cada uno de estos esta diseado para cierta clase de topologa de red y tienenciertas caracter sticas estndar.Ethernet.Actualmente es el protocolo ms sencillo y es de bajo costo. Utiliza la topologade "Bus" lineal.

Token Ring. El protocolo de red IBM es el Token ring, el cual se basa en la topologa deanillo.Arnet.Se basa en la topologa de estrella o estrella distribuida, pero tiene unatopologa y protocolo propio.Dispositivos de redes.NIC/MAU (Tarjeta de red ).

Network Interface Card" (Tarjeta de interfaz de red) o "MediumAccess Unit"(Medio de unidad de acceso). Cada computadora necesita el "hardware" para
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transmitir y recibir informacin. Es el dispositivo que conectala computadora uotro equipo de red con el medio fsico.La NIC es un tipo de tarjeta de expansin de la computadora y proporciona unpuerto en la parte trasera de la PC al cual se conecta el cable de la red.

Este es un dispositivo que se conecta al medio fsico y a la tarjeta, bien porqueno sea posible la conexin directa (10 base 5) o porque el medio sea distintodel que utiliza la tarjeta.Hubs (Concentradores).Son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes. La variedad detipos y caracter sticas de estos equipos es muy grande. En un principio eransolo concentradores de cableado, pero cada vez disponen de mayor nmero decapacidad de la red, gestin remota, etc.Repetidores.

Son equipos que actan a nivel fsico. Prolongan la longitud de la red uniendodos segmentos y amplificando la seal, pero junto con ella amplifican tambinel ruido. La red sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo vlidas laslimitaciones en cuanto al nmero de estaciones que pueden compartir el medio."Bridges". (Puentes)Son equipos que unen dos redes actuando sobre los protocolos de bajo nivel,en el nivel de control de acceso al medio. Solo el trfico de una red que vadirigido a la otra atraviesa el dispositivo. Esto permite a los administradoresdividir las redes en segmentos lgicos, descargando de trfico lasinterconexiones. Los bridges producen las seales, con lo cual no se transmiteruido a travs de ellos."Routers" (Encaminadores).Son equipos de interconexin de redes que actan a nivel de los protocolos dered. Permite utilizar variossistemas de interconexin mejorando el rendimientode la transmisin entre redes. Su funcionamiento es ms lento que los Bridgespero su capacidad es mayor. Permiten, incluso, enlazar dos redes basadas enun protocolo, por medio de otra que utilice un protocolo diferente."Gateway."Son equipos para interconectar redes con protocolos y arquitecturascompletamente diferentes a todos los niveles de comunicacin. La traduccinde las unidades de informacin reduce mucho la velocidad de transmisin atravs de estos equipos.Servidores.Son equipos que permiten la conexin a la red de equipos perifricos tantopara la entrada como para la salida de datos. Estos dispositivos se ofrecen enla red como recursos compartidos. As un terminal conectado a uno de estosdispositivos puede establecer sesiones contra varios ordenadores multiusuariodisponibles en la red. Igualmente, cualquier sistema de la red puede imprimir en las impresoras conectadas a un servidor .
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Mdems.Son equipos que permiten a las computadoras comunicarse entre s a travsde lneas telefnicas; modulacin y desmodulacin de seales electrnicas quepueden ser procesadas por computadoras. Los mdems pueden ser externos(un dispositivo de comunicacin) o interno (dispositivo de comunicacin interno

o tarjeta de circuitos que se inserta en una de las ranuras de expansin de lacomputadora).
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Ejercicio.

Solucin.


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1er. Experimento.

Materiales de la demostracin de red cableada del primer experimento.

1.- Tabla de materiales MDF de medidas 50 50 con un espesor de 18mm. Ala misma se le aplico tres capas de pinturas poliuretano en la parte posterior dela tabla para evitar que las ondas traspasen la tabla hacia la parte de abajo yevitar el escape de las ondas.

1 Routers que genera un circuito cerrado en la red.

1 Tester para cable de red o computadora para demostrar la continuidad delsistema.

1 Metro de cable de red empalmado de la forma T568A.

4 Conectores (terminales), para cable de red RJ45.

2 Celulares GSM con frecuencia de 900MH.


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Experimento.

En el siguiente experimento se conecto un Tester a un Router para suponer una red cableada.

En la red se colocaron telfonos GSM de 900MHZ a diversas distancias parademostrar la variacin que se genera en la red al llamar a los telfonos GSM.En este experimento se demuestra que al llamar a dichos aparatos las ondaselectromagnticas que esto crea un cambio drstico en el flujo de corriente dela red. En el cual el flujo de la red disminuye ya que las ondaselectromagnticas chocan con las ondas de la red y se produce lo quecomnmente se conoce como una INTERFERENCIA. Aplicando los teoremasde Maxwell.

2do Experimento.

Materiales de la demostracin del segundo experimento.

1.- computadora INTEL Pentium IV.

1 Router

1 Metro de cable UTP Cat. 5 T568A

4 Conectores (terminales) para cable de red RJ45

4 Telfonos celulares.

Modelo Lnea Frecuencia MHZ1. RAER V3 Movistar 8502.SAMSUM 2752 Movilnet 8503.NOKIA 3500C Digitel 9004. NOKIA 6265 Movilnet 850

Experimento.

Demostracin de las diferencias de tiempo de los telfonos al abrir las paginas.

RAER V3 SAMSUM 2752 NOKIA 3500C NOKIA 626510 seg. 10seg. 8 seg. 10seg.

Sin los telfonos la computadora arranca en un tiempo de 14 segundos.

Con estas demostraciones podemos definir que las ondas magnticas de lostelfonos influyen en el flujo de la red acelerando el proceso de arranque en un40%.


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A los 5 seg:

A los 10 seg:


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A los 14 seg:

En esta imagen se puede denotar que el Internet Explorer a los 14 segundos ya

esta total mente abierto.

Colocando el celular Nokia 6265 de 850 Mhz de frecuencia (movilnet) detrsdel Reuter que se esta utilizando para conectar la red a la computadora:

A los 3 seg:


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A los 6 segundos:


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A los 10 seg:

Ntese que la onda que genera el celular hace que el ingreso a la pagina seams rpido, se acelera en 4 segundos.Con estas demostraciones podemos definir que las ondas magnticas de lostelfonos influyen en el flujo de la red acelerando el proceso de arranque en un40%.


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Materiales utilizados para los dos experimentos:

Tester para cable de red:

Reuter con cables de red conectados:

Telfono Samsung 2752:


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Telfono Nokia 6265:


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Telfono Razer V3:

Telfonos Nokia 3500c:


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Experimento 1:

Experimento 2:


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Conclusin.

Las ecuaciones de Maxwell permitieron ver en forma clara que laelectricidad yel magnetismo son dos manifestaciones de un mismo fenmeno fsico, elelectromagnetismo. El fenmeno era similar a la gravitacin, cuyasleyes fueron

descubiertas por Newton; as como un cuerpo masivo produce una fuerza gravitacional sobre otro, un cuerpo elctricamente cargado y en movimiento produce una fuerza electromagntica sobre otro cuerpo cargado. La diferenciams importante es que la magnitud y la direccin de la fuerza electromagnticadependen de la carga del cuerpo que lo produce y tambin de su velocidad; por esta razn, la teora del electromagnetismo es ms complicada que la teora newtoniana de la gravitacin, y las ecuaciones de Maxwell son ms complejasque la frmula de Newton para la fuerza gravitacional. Un aspecto comn entrela gravitacin y el electromagnetismo es la existencia de una aparente accin adistancia entre los cuerpos, accin que tanto disgustaba a Newton. Maxwell noresolvi ese problema, pero invent un concepto que desde entonces se hautilizado constantemente en la fsica: el campo electromagntico. Segn estainterpretacin, en todo punto del espacio alrededor de una carga existe unafuerza electromagntica, cuya intensidad y direccin estn definidas por mediode unas frmulas matemticas . En realidad, ms que un concepto, el campo esuna definicin que da cierta consistencia a la idea de que una carga elctricaacta sobre otra lejana, sin tener que recurrir a una accin a distancia. Slo enel siglo XX se pudo encontrar cierta base fsica a este concepto, pero entiempos de Maxwell el campo electromagntico era una nocin matemtica sumamente til, descrita por ecuaciones, pero cuya realidad fsica trascendatoda interpretacin terica. El primer xito, y el ms notable, de la teora deMaxwell fue la elucidacin de lanaturaleza de la luz. Maxwell demostr, a partir de sus ecuaciones matemticas , que la luz es una onda electromagntica queconsiste en oscilaciones del campo electromagntico. As quedaba establecida,ms all de cualquier duda, la naturaleza ondulatoria de la luz, tal como lopensaba Huygens y en contra de la opinin de Newton. Las ecuaciones deMaxwell constituyen un pilar bsico de la teora electromagntica ya que por ahora se demostraron como vlidas siempre. Esto es debido a que la teoraelectromagntica siempre fue, sin saberlo, una teora relativista.

De hecho, cuando se estudia desde el punto de vista cuntico estasecuaciones slo deben ser revisadas para tener en cuenta el carcter discreto

de los fotones, pero cuando tenemos gran cantidad de ellos podemos aplicar los resultados continuos sin ningn problema.

Entre tanto se desarrollo acerca del padre de la teora electromagntica, esdecir la persona que influyo en el desarrollo de las ecuaciones de Gauss,Faraday y Ampere, su nombre James Clerk Maxwell quien fue un fsico queproceso la teora electromagntica de la luz, esto deca que la luz en una ondaelectromagntica que viaja a 300.000 kilmetros por segundo, la teora cinticade los gases y explico la naturaleza de la visin en color.

En realidad Maxwell se inspiro en el trabajo experimental de Faraday y en laimagen mental de las lneas de fuerza que este introdujo en el impulso de su
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teora elctrica y magntica. Era ms joven que Faraday, Maxwell desarroll suteora despus de desempear su rol como docente.

Las lneas de transmisin se utilizan para transmitir energa elctrica y sealesde un punto a otro, especficamente desde una fuente hasta una carga. Las

lneas de transmisin, en general, tienen esta propiedad y, por lo tanto, seconvierte en los elementos del circuito, por si mismo con impedancia quecontribuye al sistema del circuito. Esas propiedades significan que suscaractersticas resistivas, capacitivas e inductivas deben evaluarse en funcinde su distancia unitaria.


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17758861 Proyecto Maxwell Redes