FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICACIONES

UNIDAD 2: MEDIOS DE TRANSMISION

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ING ROSEL MUÑOZ

UNIDAD 2: MEDIOS DE TRANSMISION

ALUMNAS:SWITMY MAYUMI ALVAREZ RUIZ

KARINA MORALES MORALES

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INDICETEMAS

INTRODUCCIÓN:...........................................................................................................................

2.1.- MEDIOS DE TRANSMISION GUIADOS…………………………………………………………………….……………..

2.1.1.- PAR TRENZADO.................................................................................................................

2.1.2.-CABLE COAXIAL..................................................................................................................

2.1.3.-FIBRA OPTICAS ..................................................................................................................

2.2.-MEDIOS DE TRANSMISION NO GUIADOS……………………………..……………………………………………………

2.2.1.- RADIOFRECUENCIA............................................................................................................

2.2.2.-MICROONDAS....................................................................................................................

2.2.3.-SATELITES...........................................................................................................................

2.2.4.-INFRARROJO.......................................................................................................................

2.3.-METODOS DE DETECCION Y CORECCION DE ERRORES……………………………………………………….……..

2.3.1.- Verificación de redundancia vertical (VRC).......................................................................

2.3.2.- Verificación de redundancia longitudinal (LRC)………………………………………………….…….……

2.3.3.- Verificación de redundancia cíclica (CRC)…………………………………………….………………………..

2.4.- Control de flujo: tipos: asentamientos, ventanas deslizantes. Por hardware o software, de lazo abierto o cerrado..........................................................................................................................

PREGUNTAS..................................................................................................................................

CONCLUSIÓN................................................................................................................................

PRACTICA………………………………………………………………………………………………………………………………….

BIBLIOGRAFÍA...............................................................................................................................

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En un sistema de transmisión se denomina medio de transmisión al soporte físico mediante el cual el emisor y el receptor establecen la comunicación. Los medios de transmisión se clasifican en guiados y no guiados. En ambos casos la transmisión se realiza mediante ondas electromagnéticas. En el caso de los medios guiados estas ondas se conducen a través de cables.

La velocidad de transmisión, el alcance y la calidad (ausencia de ruidos e interferencias) son los elementos que caracterizan a los medios guiados. La evolución de la tecnología en lo que respecta a los cables ha estado orientada por la optimización de estas tres variables.

Velocidad de transmisión, en la actualidad las velocidades alcanzadas difieren notablemente entre los diferentes tipos de cables, siendo la fibra óptica la que permite alcanzar una velocidad mayor.

Alcance de la señal, está determinado por la atenuación que sufre dicha señal según va circulando por el cable y que es mayor cuanta más distancia debe recorrer, por lo que este factor limita considerablemente la longitud de cable que se puede instalar sin regenerar la señal.

Calidad de la señal, uno de los principales problemas de la transmisión de un flujo de datos por un cable eléctrico consiste en el campo magnético que se genera por el hecho de la circulación de los electrones. Este fenómeno es conocido como inducción electromagnética. La existencia de un campo magnético alrededor de un cable va a generar interferencias en los cables próximos debido a este mismo fenómeno.

Por medio de transmisión, la aceptación amplia de la palabra, se entiende el material físico cuyas propiedades de tipo electrónico, mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo se emplea para facilitar el transporte de información entre terminales distante geográficamente.

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El medio de transmisión consiste en el elemento q conecta físicamente las estaciones de trabajo al servidor y los recursos de la red. Entre los diferentes medios utilizados en las LANs se puede mencionar: el cable de par trenzado, el cable coaxial, la fibra óptica y el espectro electromagnético (en transmisiones inalámbricas).

Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas.

CARACTERISTICAS

Resistencia:

Todo conductor, aislante o material opone una cierta resistencia al flujo de la corriente eléctrica.

Un determinado voltaje es necesario para vencer la resistencia y forzar el flujo de corriente. Cuando esto ocurre, el flujo de corriente a través del medio produce calor.

La cantidad de calor generado se llama potencia y se mide en WATTS. Esta energía se pierde.

La resistencia de los alambres depende de varios factores.

CONDUCTOR HECHO DE Resistencia Relativa a un conductor de cobre

PLATA

ORO

ALUMINIO

ACERO

0.92

1.32

1.59

8.62

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*Material o Metal que se usó en su construcción

*Alambres de acero, que podrían ser necesarios debido a altas fuerza de tensión, pierden muchas más potencia que conductores de cobre en las mismas dimensiones.

*El diámetro y el largo del material también afectan la perdida de potencia

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MEDIOS DE TRANSMISION

GUIADOS

En los medios de transmisión guiados, la capacidad de transmisión, en términos de velocidad de transmisión o ancho de banda, depende drásticamente de la distancia y de si el medio se usa para un enlace punto a punto o por el contrario para un enlace multipunto, como, por ejemplo, en redes de área local (LAN). En la Tabla de abajo se indican las prestaciones típicas de los medios guiados más comunes para aplicaciones punto a punto de larga distancia. El estudio de la utilización de estos medios en LAN se aplaza para más adelante, en la Parte IV del curso.

Rangode frecuencias

Atenuacióntípica

Retardotípico

Separaciónentre

repetidoresPar trenzado(con carga) 0 a 3,5 kHz 0,2 dB/Km. A

1 kHz50 µs/Km. 2 Km.

Pares trenzados(múltiples

cables)0 a 1 MHz 3 dB/Km. A

1 kHz5 µs/Km. 2 Km.

Cable coaxial 0 a 500 MHz 7 dB/Km. A10 MHz

4 µs/Km. 1 a 9 Km.

Fibra óptica 180 a 370 THz 0,2 Para 0,5 dB/Km.

5 µs/Km. 40 Km.

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Los tres medios guiados más utilizados para la transmisión de datos son el par trenzado, el cable coaxial y la fibra óptica. A continuación examinaremos cada uno de ellos.

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Lo que se denomina cable de Par Trenzado consiste en dos alambres de cobre aislados, que se trenzan de forma helicoidal, igual que una molécula de DNA. De esta forma el par trenzado constituye un circuito que puede transmitir datos.

Esto se hace porque dos alambres paralelos constituyen una antena simple. Cuando se trenzan los alambres, las ondas de diferentes vueltas se cancelan, por lo que la radiación del cable es menos efectiva. Así la forma trenzada permite reducir la interferencia eléctrica tanto exterior como de pares cercanos.

El par trenzado es el medio guiado más económico y a la vez más usado.

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CARACTERISTICAS

Un par trenzado está compuesto por dos cables, cuyo espesor entre 0.015 y 0.056 pulgadas, aislados arreglados en un patrón regular. Los cables son de cobre y están cubiertos generalmente de goma y opcionalmente una cubierta metálica. Cada par de cables actúa como un canal de comunicación.

Típicamente se juntan varios pares y se protegen exteriormente para formar un solo cable. A mayores distancias, mayor es el número de pares que forman el cable. El trenzado de los pares individualmente minimiza la interferencia electromagnética entre los pares, de esta manera la energía radiada por uno de los cables de un par se cancela con la energía radiada en sentido contrario por el otro cable del par, conocida como efecto crosstalk. Además cada cable se hace menos susceptible al ruido externo.

Para Redes Locales se usan cuatro pares de conductores:

Naranja/Blanco - Naranja Verde/Blanco - Verde Blanco/Azul - Azul Blanco/Marrón - Marrón

Como estándar de cableado el orden de los conductores en el conector es el siguiente:

1-) Naranja/Blanco 5-) Azul/Blanco

2-) Naranja 6-) Verde

3-) Verde/Blanco 7-) Marrón/Blanco

4-) Azul 8-) Marrón

En el cable par trenzado de 4 pares, generalmente se usan sólo dos pares de conductores, uno para recibir (utilizando los cables 3 y 6) y otro para transmitir (utilizando los cables 1 y 2), sin embargo, no puede hacer ambas cosas al mismo tiempo, teniendo una transmisión half-duplex. Si se usan los 4 conductores la transmisión es full-duplex.

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HISTORIA

En la historia de las telecomunicaciones, el cable utp ha tenido un rol fundamental el cual se radica su origen a tiempo atrás. Este tipo de cable es el más común y se originó como solución para conectar teléfonos, terminales y ordenadores sobre el mismo cableado, ya que está habilitado para comunicación de datos permitiendo frecuencias con más altas transmisiones. Con anterioridad, en Europa, los sistemas de telefonía empleaban cables de pares no trenzados, para poder comunicarse.

Los primeros teléfonos utilizaban líneas telegráficas, o alambres abiertos de un solo conductor de circuitos de conexión a tierra. En la década de 1880-1890 fueron instalados tranvías eléctricos en muchas ciudades de Estados Unidos, lo que indujo ruido en estos circuitos. Al ser inútiles las demandas por este asunto, las compañías telefónicas pasaron a los sistemas de circuitos balanceados, que tenían el beneficio adicional de reducir la atenuación, y por lo tanto, cada vez mayor alcance.

Como la distribución de energía eléctrica se hizo cada vez más común, esta medida resultó insuficiente. Dos cables, colgados a ambos lados de las barras cruzadas en los postes de alumbrado público, compartían la ruta con las líneas de energía eléctrica. En pocos años, el creciente uso de la electricidad trajo de nuevo un aumento de la interferencia, por lo que los ingenieros idearon un método llamado transposición de conductores, para cancelar la interferencia. En este método, los conductores intercambiaban su posición una vez por cada varios postes. De esta manera, los dos cables recibirían similares interferencias electromagnéticas de las líneas eléctricas. Esto representó una rápida implementación del trenzado, a razón de unos cuatro trenzados por kilómetro, o seis por milla. Estas líneas balanceadas de alambre abierto con transposiciones periódicas aún subsisten, hoy en día, en algunas zonas rurales de Estados Unidos.

Los cables de par trenzado fueron inventados por Alexander Graham Bell en 1881. En 1900, el conjunto de la red estadounidense de la línea telefónica era o de par trenzado o hilo abierto con la transposición a la protección contra interferencias. Hoy en día, la mayoría de los millones de kilómetros de pares trenzados en el mundo está fija en instalaciones aéreas, propiedad de las compañías telefónicas, y se utiliza para el servicio de voz, y sólo son manejados o incluso vistos por los trabajadores telefónicos.

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DESCRIPCIÓN FÍSICA

El par trenzado consiste en dos de cables de cobre embutidos en un aislante, entrecruzados en forma de espiral. Cada par de cables constituye sólo un enlace de comunicación. Normalmente, se utilizan haces en los que se encapsulan varios pares mediante una envoltura protectora. En aplicaciones de larga distancia, la envoltura puede contener cientos de pares. El uso del trenzado tiende a reducir las interferencias electromagnéticas (diafonía) entre los pares adyacentes dentro de una misma envoltura. Para este fin, los pares adyacentes dentro de una misma envoltura protectora se trenzan con pasos de torsión diferentes. Para enlaces de larga distancia, la longitud del trenzado varía entre 5 y 15 cm. Los conductores que forman el par tienen un grosor que varía entre 0,4 y 0,9 mm.

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 crosstalk 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.

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APLICACIONES Tanto para señales analógicas como para señales digitales, el par trenzado es con diferencia el medio de transmisión más usado. Por supuesto es el medio más usado en las redes de telefonía, igualmente su uso es básico en el tendido de redes de comunicación dentro de edificios. En telefonía, el terminal de abonado se conecta a la central local, también denominada «central final», mediante cable de par trenzado, denominado bucle de abonado. Igualmente, dentro de los edificios de oficinas, cada teléfono se conecta a la central privada (PBX, Private Branch Exchange) mediante un par trenzado. Estas instalaciones basadas en pares trenzados, se diseñaron para transportar tráfico de voz mediante señalización analógica. No obstante, con el uso de los módems, esta infraestructura puede utilizarse para transportar tráfico digital a velocidades de transmisión reducidas.

En señalización digital, el par trenzado es igualmente el más utilizado. Generalmente, los pares trenzados se utilizan para las conexiones al conmutador digital o a la PBX digital, con velocidades de 64 kbps. El par trenzado se utiliza también en redes de área local dentro de edificios para la conexión de computadores personales. La velocidad típica en esta configuración está en torno a los 10 Mbps.

No obstante, recientemente se han desarrollado redes de área local con velocidades entre 100 Mbps y 1 Gbps mediante pares trenzados, aunque estas configuraciones están bastante limitadas por el número de posibles dispositivos conectados y extensión geográfica de la red. Para aplicaciones de larga distancia, el par trenzado se puede utilizar a velocidades de 4 Mbps o incluso mayores.

El par trenzado es mucho menos costoso que cualquier otro medio de transmisión guiado (cable coaxial y fibra óptica), y a la vez es sencillo de manejar. Ahora bien, comparado con los anteriores está más limitado en términos velocidad de transmisión y de distancia máxima.

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CARACTERÍSTICAS DE TRANSMISIÓN

Los cables de pares se pueden usar para transmitir tanto señales analógicas como señales digitales. Para señales analógicas, se necesitan amplificadores cada 5 o 6 Km... Para transmisión digital (usando tanto señales analógicas como digitales), se requieren repetidores cada 2 o 3 Km...

Comparado con otros medios guiados (cable coaxial y fibra óptica), el par trenzado permite menores distancias, menor ancho de banda y menor velocidad de transmisión. Para el par trenzado la fuerte dependencia de la atenuación con la frecuencia. Este medio se caracteriza por su gran susceptibilidad a las interferencias y al ruido, debido a su fácil acoplamiento con campos electromagnéticos externos. Así, por ejemplo, un cable conductor situado en paralelo con una línea de potencia que conduzca corriente alterna, se verá negativamente afectado por ésta. El ruido impulsivo también afecta a los pares trenzados. Para reducir estos efectos negativos es posible tomar algunas medidas. Por ejemplo, el blindaje del cable con una malla metálica reduce las interferencias externas. El trenzado en los cables reduce las interferencias de baja frecuencia, y el uso de distintos pasos de torsión entre pares adyacentes reduce la diafonía.

Para la señalización analógica punto a punto, un par trenzado puede ofrecer hasta 1 MHz de ancho de banda, lo que permite transportar un buen número canales de voz. En el caso de señalización digital punto a punto de larga distancia, se pueden conseguir del orden de unos pocos Mbps; para distancias cortas, actualmente ya hay disponibles productos comerciales que alcanzan los 100 Mbps e incluso 1 Gbps.

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COMPONENTES DEL CABLE DE PAR TRENZADO

Aunque hayamos definido el cable de par trenzado por el número de hilos y su posibilidad de transmitir datos, son necesarios una serie de componentes adicionales para completar su instalación. Al igual que sucede con el cable telefónico, el cable de red de par trenzado necesita unos conectores y otro hardware para asegurar una correcta instalación.

ELEMENTOS DE CONEXIÓN

• Conectores.  

El cable de par trenzado utiliza conectores telefónicos RJ-45 para conectar a un equipo. Éstos son similares a los conectores telefónicos RJ11. Aunque los conectores RJ-11 y RJ-45 parezcan iguales a primera vista, hay diferencias importantes entre ellos. 

El conector RJ-45 contiene ocho conexiones de cable, mientras que el RJ-11 sólo contiene cuatro. 

Existe una serie de componentes que ayudan a organizar las grandes instalaciones UTP y a facilitar su manejo. 

•Armarios o Racks de Distribución.  

Los armarios y los racks de distribución pueden crear más sitio para los cables en aquellos lugares donde no hay mucho espacio libre en el suelo. Su uso ayuda a organizar una red que tiene muchas conexiones. 

•Paneles de Conexiones Ampliables. 

Existen diferentes versiones que admiten hasta 96 puertos y alcanzan velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps. 

•Clavijas. Estas clavijas RJ-45 dobles o simples se conectan en paneles de conexiones y placas de pared y alcanzan velocidades de datos de hasta 100 Mbps. 

•Placas de pared. 

Éstas permiten dos o más enganches. 

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Consideraciones sobre el cableado de par trenzado

El cable de par trenzado se utiliza si:

La LAN tiene una limitación de presupuesto. Se desea una instalación relativamente sencilla, donde las conexiones de los

equipos sean simples.

No se utiliza el cable de par trenzado si:

La LAN necesita un gran nivel de seguridad y se debe estar absolutamente seguro de la integridad de los datos.

Los datos se deben transmitir a largas distancias y a altas velocidades.

TIPOS DE PARES TRENZADOS

Unshielded twisted pair o par trenzado sin blindaje: son cables de pares trenzados sin blindar que se utilizan para diferentes tecnologías deredes locales. Son de bajo costo y de fácil uso, pero producen más errores que otros tipos de cable y tienen limitaciones para trabajar a grandes distancias sin regeneración de la señal, su impedancia es de 100 Ohmios.

Shielded twisted pair o par trenzado blindado: se trata de cables de cobre aislados dentro de una cubierta protectora, con un número específico de trenzas por pie. STP se refiere a la cantidad de aislamiento alrededor de un conjunto de cables y, por lo tanto, a su inmunidad al ruido. Se utiliza en redes de ordenadores como Ethernet o Token Ring. Es más caro que la versión sin blindaje y su impedancia es de 150 Ohmios.

Foiled twisted pair o par trenzado con blindaje global: son unos cables de pares que poseen una pantalla conductora global en forma trenzada. Mejora la protección frente a interferencias y su impedancia es de 120 Ohmios.

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TIPOS DE TRENZADO.

Existen dos tipos de par trenzado:

UTP: Unshielded Twisted 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:

o STP: Shielded Twisted 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.

Dependiendo del número de pares que tenga el cable, del número de vueltas por metro que posea su trenzado y de los materiales utilizados, los estándares de cableado estructurado clasifican a los cables de pares trenzados por categorías: 1, 2, 3, 4, 5, 5e, 6 y 7. Las dos últimas están todavía en proceso de definición.

Categoría 1: Cable de par trenzado sin apantallar, se adapta para los servicios de voz, pero no a los datos.

Categoría 2: Cable de par trenzado sin apantallar, este cable tiene cuatro pares trenzados y está certificado para transmisión de 4 mbps.

Categoría 3: Cable de par trenzado que soporta velocidades de transmisión de 10 mbps de ethernet 10Base-T, la transmisión en una red Token Ring es de 4 mbps. Este cable tiene cuatro pares.

Categoría 4: Cable par trenzado certificado para velocidades de 16 mbps. Este cable tiene cuatro pares.

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Categoría 5: Es un cable de cobre par trenzado de cuatro hilos de 100 OHMIOS. La transmisión de este cable puede se a 100 mbps para soportar las nuevas tecnologías como ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Existen varias opciones para el estándar 802,3 que se diferencian por velocidad, tipo de cable y distancia de transmisión.

10Base-T: Cable de par trenzado con una longitud aproximada de 500 mts, a una velocidad de 10 mbps.

1Base-5: Cable de par trenzado con una longitud extrema de 500 mts, a una velocidad de 1 mbps.

100Base-T: (Ethernet Rápida) Cable de par trenzado, nuevo estándar que soporta velocidades de 100 mbps que utiliza el método de acceso CSMA/CD.

100VG AnyLan: Nuevo estándar Ethernet que soporta velocidades de 100 mbps utilizando un nuevo método de acceso por prioridad de demandas sobre configuraciones de cableado par trenzado.

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De entre los anteriores, los tipos 3 y 5 son los más utilizados en los entornos LAN. El tipo 3 corresponde a los cables de calidad telefónica que existen en la mayoría de las edificaciones. Con un diseño apropiado y a distancias limitadas, con cables tipo 3 se pueden conseguir velocidades de hasta 16 Mbps. El tipo 5 («data-grade») es un cable de mejores características para la transmisión de datos, y cada vez se está utilizando más y más como pre-instalación en los nuevos

edificios de reciente construcción. Con un diseño apropiado y a distancias limitadas, con tipo 5 se pueden alcanzar 100 Mbps.

La diferencia esencial entre los cables tipo 3 y 5 está en el número de trenzas por unidad de distancia. La longitud de la trenza en el tipo 5 es del orden de 0,6 a 0,85 cm, mientras que el tipo 3 tiene una trenza de 7,5 o 10 cm. El trenzado del tipo 5 es por supuesto más caro, ahora bien proporciona prestaciones superiores que el de tipo 3.

En la Tabla se resumen las prestaciones de los mencionados cables: UTP tipo 3 y UTP tipo 5, así como el cable STP (Shielded Twisted Pair) especificado en el EIA-568-A. El primer parámetro para establecer la comparativa es la atenuación. Como es sabida la energía de la señal decrece con la distancia recorrida en el medio de transmisión. En medios guiados la atenuación obedece a una ley logarítmica, por tanto, se expresa como un número constante de decibelios por unidad de longitud.

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La diafonía que sufren los sistemas basados en pares trenzados es debida a la inducción que provoca un conductor en otro cercano. Por conductor debe entenderse tanto los pares que forman el cable, como los «pines» (patillas metálicas) del conector. Este tipo de diafonía se denomina cercana al extremo porque la señal transmitida en el enlace se acopla en un conductor cercano e induce una señal en sentido contrario (es decir, la energía transmitida es capturada por un par de recepción).

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas:

Bajo costo en su contratación.

Alto número de estaciones de trabajo por segmento.

Facilidad para el rendimiento y la solución de problemas.

Puede estar previamente cableado en un lugar o en cualquier parte.

Desventajas:

Altas tasas de error a altas velocidades.

Ancho de banda limitado.

Baja inmunidad al ruido.

Baja inmunidad al efecto crosstalk.

Alto coste de los equipos.

Distancia limitada (100 metros por segmento).

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DESCRIPCIÓN FÍSICA

El cable coaxial, al igual que el par trenzado, tiene dos conductores pero está construido de forma diferente para que pueda operar sobre un rango mayor de frecuencias. Consiste en un conductor cilíndrico externo que rodea a un cable conductor. El conductor interior se mantiene a lo largo del eje axial mediante una serie de anillos aislantes regularmente espaciados o bien mediante un material sólido dieléctrico. El conductor exterior se cubre con una cubierta o funda protectora. El cable coaxial tiene un diámetro aproximado entre 1 y 2,5 cm. Debido al tipo de blindaje realizado, es decir, a la disposición concéntrica de los dos conductores, el cable coaxial es mucho menos susceptible a interferencias y diafonías que el par trenzado. Comparado con éste, el cable coaxial se puede usar para cubrir mayores distancias, así como para conectar un número mayor de estaciones en una línea compartida.

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Consta de las siguientes partes:

CONDUCTOR INTERNO: esta echo de cobre y es el conductor principal del cable.

AISLANTE INTERNO: esta echo de un plástico muy resistente que tiene la función además de proteger el cable contra daños, evitar interferencias eléctricas.

CONDUCTOR EXTERNO: es una malla cobre que actúa como segundo conductor de la información ayudando así a la correcta transmisión de la información.

AISLANTE EXTERNO: esta echo de plástico delgado.

CONSTRUCCION DE UN CABLE COAXIAL

La construcción de cables coaxiales varía mucho. La elección del diseño afecta al tamaño, flexibilidad y el cable pierde propiedades.

Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa.

El apantallamiento tiene que ver con el trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea los cables.

El apantallamiento protege los datos que se transmiten, absorbiendo el ruido, de forma que no pasa por el cable y no existe distorsión de datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le llama cable apantallado doble. Para grandes interferencias, existe el apantallamiento cuádruple. Este apantallamiento consiste en dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado.

El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman la información. Este núcleo puede ser sólido (normalmente de cobre) o de hilos.

Rodeando al núcleo existe una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la distorsión que proviene de los hilos adyacentes. El núcleo y la malla deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, se produciría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla, atravesarían el hilo de cobre.

Un cortocircuito ocurre cuando dos hilos o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado.

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En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido del fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el efecto es menor, y casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje causan un fallo en el dispositivo y lo normal es que se pierdan los datos que se estaban transfiriendo.

Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, teflón o plástico) rodea todo el cable, para evitar las posibles descargas eléctricas.

El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado, por esto hubo un tiempo que fue el más usado.

La malla de hilos absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un sistema sencillo.

En los cables coaxiales los campos debidos a las corrientes que circulan por el interno y externo se anulan mutuamente

El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman los datos. Este núcleo puede ser sólido o de hilos. Si el núcleo es sólido, normalmente es de cobre.

Rodeando al núcleo hay una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la intermodulación (la intermodulación es la señal que sale de un hilo adyacente).

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El núcleo de conducción y la malla de hilos deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, el cable experimentaría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla circularían por el hilo de cobre. Un cortocircuito eléctrico ocurre cuando dos hilos de conducción o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado. En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido de un fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el resultado no es tan dramático, y a menudo casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje generalmente causan un fallo en el dispositivo y lo habitual es que se pierdan los datos.

La malla de hilos protectora absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable de cobre interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un equipamiento poco sofisticado.

APLICACIONES

Se puede encontrar un cable coaxial:

entre la antena y el televisor;

en las redes urbanas de televisión por cable (CATV) e Internet;

entre un emisor y su antena de emisión (equipos de radioaficionados);

en las líneas de distribución de señal de vídeo (se suele usar el RG-59);

en las redes de transmisión de datos como Ethernet en sus antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5;

en las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos.

Antes de la utilización masiva de la fibra óptica en las redes de telecomunicaciones, tanto terrestres como submarinas, el cable coaxial era ampliamente utilizado en sistemas de transmisión de telefonía analógica basados en la multiplexación por división de frecuencia (FDM), donde se alcanzaban capacidades de transmisión de más de 10.000 circuitos de voz.

Asimismo, en sistemas de transmisión digital, basados en la multiplexación por división de tiempo (TDM), se conseguía la transmisión de más de 7.000 canales de 64 kbps

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El cable utilizado para estos fines de transmisión a larga distancia necesitaba tener una estructura diferente al utilizado en aplicaciones de redes LAN, ya que, debido a que se instalaba enterrado, tenía que estar protegido contra esfuerzos de tracción y presión, por lo que normalmente aparte de los aislantes correspondientes llevaba un armado exterior de acero.

CARACTERÍSTICAS DE TRANSMISIÓN

El cable coaxial se usa para transmitir tanto señales analógicas como digitales. El cable coaxial tiene una respuesta en frecuencias mejor que la del par trenzado, permitiendo por tanto mayores frecuencias y velocidades de transmisión. Como ya se ha dicho, por construcción el cable coaxial es mucho menos susceptible que el par trenzado tanto a Interferencias como a diafonía. Sus principales limitaciones son la atenuación, el ruido térmico, y el ruido de intermodulación. Este último aparece sólo cuando se usan simultáneamente sobre el mismo cable varios canales (FDM) o bandas de frecuencias.

Para la transmisión de señales analógicas a larga distancia, se necesitan amplificadores separados entre sí a distancias del orden de pocos kilómetros, estando más alejados cuanto mayor es la frecuencia de trabajo. El espectro de la señalización analógica se extiende hasta aproximadamente 500 MHz. Para señalización digital, en cambio, se necesita un repetidor aproximadamente cada kilómetro, e incluso menos cuanto mayor sea la velocidad de transmisión.

Hay dos tipos de cable coaxial:

• Cable fino (Thinnet). 

• Cable grueso (Thicknet).

• Para transmisión en banda ancha.

Con una resistencia característica de 75 ohmios. Utilizado en transmisión de señales de televisión por cable (CATV, "Cable Televisión").

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• Para transmisión en banda base.

Con una impedancia característica de 50 ohmios. Utilizado en LAN´s. Dentro de esta categoría, se emplean dos tipos de cable: coaxial grueso ("thick") y coaxial fino ("thin"). 

Tipos

Existen múltiples tipos de cable coaxial, cada uno con un diámetro e impedancia diferentes. El cable coaxial no es habitualmente afectado por interferencias externas, y es capaz de lograr altas velocidades de transmisión en largas distancias. Por esa razón, se utiliza en redes de comunicación de banda ancha (cable de televisión) y cables de banda base (Ethernet).

El tipo de cable que se debe utilizar depende de la ubicación del cable. Los cables coaxiales pueden ser de dos tipos:

El Policloruro de vinilo (PVC)

Es un tipo de plástico utilizado para construir el aislante y la cubierta protectora del cable en la mayoría de los tipos de cable coaxial.

El cable coaxial de PVC es flexible y se puede instalar fácilmente en cualquier lugar. Sin embargo, cuando se quema, desprende gases tóxicos.

Plenum

El plenum contiene materiales especiales en su aislamiento y en una clavija del cable. Estos materiales son resistentes al fuego y producen una mínima cantidad de humos tóxicos. Sin embargo, el cableado plenum es más caro y menos flexible que el PVC.

ESTANDARES

La mayoría de los cables coaxiales tienen una impedancia característica de 50, 52, 75, o 93 Ω. La industria de RF usa nombres de tipo estándar para cables coaxiales. En las conexiones de televisión (por cable, satélite o antena), los cables RG-6 son los más comúnmente usados para el empleo en el hogar, y la mayoría de conexiones fuera de Europa es por conectores F.

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Aquí mostramos unas tablas con las características:

Tabla de RG:

TipoImpedancia

[Ω]Núcleo

dieléctrico Diámetro

Trenzado Velocidad

   tipo [in] [mm] [in] [mm]

RG-

6/U75 1.0 mm

Sólido

PE0.185 4.7

0.33

28.4 doble 0.75

RG-

6/UQ75

Sólido

PE

0.29

87.62

RG-

8/U50 2.17 mm

Sólido

PE0.285 7.2

0.40

510.3

RG-

9/U51

Sólido

PE

0.42

010.7

RG-

11/U75 1.63 mm

Sólido

PE0.285 7.2

0.41

210.5 0.66

RG-

5850 0.9 mm

Sólido

PE0.116 2.9

0.19

55.0 simple 0.66

RG-

5975 0.81 mm

Sólido

PE0.146 3.7

0.24

26.1 simple 0.66

RG-

62/U92

Sólido

PE

0.24

26.1 simple 0.84

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RG-

62A93 ASP

0.24

26.1 simple

RG-

174/U50 0.48 mm

Sólido

PE0.100 2.5

0.10

02.55 simple

RG-

178/U50

7x0.1 mm Ag

pltd Cu clad

Steel

PTFE 0.033 0.840.07

11.8 simple 0.69

RG-

179/U75

7x0.1 mm Ag

pltd CuPTFE 0.063 1.6

0.09

82.5 simple 0.67

RG-

213/U50

7x0.0296 en

Cu

Sólido

PE0.285 7.2

0.40

510.3 simple 0.66

RG-

214/U50 7x0.0296 en PTFE 0.285 7.2

0.42

510.8 doble 0.66

RG-

21850 0.195 en Cu

Sólido

PE

0.660

(0.680?)

16.76

(17.27?)

0.87

022 simple 0.66

RG-

22350 2.74mm

PE

Foam.285 7.24 .405 10.29 doble

RG-

316/U50 7x0.0067 in PTFE 0.060 1.5

0.10

22.6 simple

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PE es Polietileno; PTFE es Politetrafluoroetileno; ASP es Espacio de Aire de Polietileno

Designaciones comerciales:

TipoImpedancia.

[Ω]núcleo

dieléctrico diámetro

Trenzado Velocidad

tipo [in] [mm] [in] [mm]

H155 50 0.79

H500 50 0.82

LMR-195 50

LMR-200

HDF-200

CFD-200

501.12 mm

Cu

PF

CF0.116 2.95

0.19

54.95 0.83

LMR-400

HDF-400

CFD-400

502.74 mm

Cu y Al

PF

CF0.285 7.24

0.40

510.29 0.85

LMR-600 504.47 mm

Cu y AlPF 0.455 11.56

0.59

014.99 0.87

LMR-900 506.65 mm

BC tuboPF 0.680 17.27

0.87

022.10 0.87

LMR-1200 508.86 mm

BC tuboPF 0.920 23.37

1.20

030.48 0.88

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LMR-1700 5013.39 mm

BC tuboPF 1.350 34.29

1.67

042.42 0.89

COAXIAL GRUESO (“THICK”):

El cable Thicknet es un cable coaxial relativamente rígido de aproximadamente 1,27 centímetros de diámetro. Al cable Thicknet a veces se le denomina Ethernet estándar debido a que fue el primer tipo de cable utilizado con la conocida arquitectura de red Ethernet. El núcleo de cobre del cable Thicknet es más grueso que el del cable Thinnet.

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Cuanto mayor sea el grosor del núcleo de cobre, más lejos puede transportar las señales. El cable Thicknet puede llevar una señal a 500 metros. Por tanto, debido a la capacidad de Thicknet para poder soportar transferencia de datos a distancias mayores, a veces se utiliza como enlace central o backbone para conectar varias redes más pequeñas basadas en Thinnet.

Un transceiver conecta el cable coaxial Thinnet a un cable coaxial Thicknet mayor. Un transceiver diseñado para Ethernet Thicknet incluye un conector conocido como «vampiro» o «perforador» para establecer la conexión física real con el núcleo Thicknet. Este conector se abre paso por la capa aislante y se pone en contacto directo con el núcleo de conducción. La conexión desde el transceiver a la tarjeta de red se realiza utilizando un cable de transceiver para conectar el conector del puerto de la interfaz de conexión de unidad (AUI) a la tarjeta. Un conector de puerto AUI para Thicknet también recibe el nombre de conector Digital Intel Xerox (DIX) (nombre dado por las tres compañías que lo desarrollaron y sus estándares relacionados) o como conector dB-15.

COAXIAL FINO ("THIN"): 

El cable Thinnet es un cable coaxial flexible de unos 0,64 centímetros de grueso (0,25 pulgadas). Este tipo de cable se puede utilizar para la mayoría de los tipos de instalaciones de redes, ya que es un cable flexible y fácil de manejar.

El cable coaxial Thinnet puede transportar una señal hasta una distancia aproximada de 185 metros (unos 607 pies) antes de que la señal comience a sufrir atenuación.

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Los fabricantes de cables han acordado denominaciones específicas para los diferentes tipos de cables. El cable Thinnet está incluido en un grupo que se denomina la familia RG-58 y tiene una impedancia de 50 ohm. (La impedancia es la resistencia, medida en ohmios, a la corriente alterna que circula en un hilo.) 

La característica principal de la familia RG-58 es el núcleo central de cobre y los diferentes tipos de cable de esta familia son:

•RG-58/U: Núcleo de cobre sólido

•RG-58 A/U: Núcleo de hilos trenzados

•RG-58 C/U: Especificación militar de RG-58 A/U

•RG-59: Transmisión en banda ancha, como el cable de televisión.

•RG-60: Mayor diámetro y considerado para frecuencias más altas que RG-59, pero también utilizado para transmisiones de banda ancha.

•RG-62: Redes ARCnet.

CONEXIÓN DEL CABLE COAXIAL

Tanto el cable Thinnet como el Thicknet utilizan un componente de conexión llamado conector BNC, para realizar las conexiones entre el cable y los equipos. Existen varios componentes importantes en la familia BNC, incluyendo los siguientes: 

*El conector de cable BNC.El conector de cable BNC está soldado, o incrustado, en el extremo de un cable. 

*El conector BNC T. Este conector conecta la tarjeta de red (NIC) del equipo con el cable de la red. 

*Conector acoplador (barrel) BNC.Este conector se utiliza para unir dos cables Thinnet para obtener uno de mayor longitud. 

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*Terminador BNC. El terminador BNC cierra el extremo del cable del bus para absorber las señales perdidas.

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Coaxial grueso

La longitud máxima de segmento de red es de 500mts.

Cada segmento de red debe tener una terminación de 50 ohms en cada extremo.

No puede conectarse en serie más de 5 segmentos de red y solo tres de estos pueden estar ocupados.

(Tener nodos conectados a ellos).

La cantidad máxima de transceivers por segmento es de 100.

Los transceptor no pueden instalarse a menos de 2.5mts.

Coaxial delgado

La longitud máxima de segmento debe ser 185mts.

Cada segmento de red debe tener una terminación de 50 ohm en cada extremo.

No puede conectarse en serie más de 5 segmentos de red y solo 3 pueden estar ocupados.

La cantidad máxima de nodos por segmento es de 30.

La distancia mínima de cable entre adaptadores de red es de 0.5 mts.

Tipo Perdida(dB/m)

DiámetroExterno

(mm)Resistencia

(ohms)RG8 0.39 10.29 50

RG8X 0.6 6.15 50RG58C 0.90 4.95 50RG59 0.51 6.15 75

RG142, RG400 0.59 4.95 50RG174 1.39 2.6 50RG188 1.26 2.74 50RG316 1.28 2.49 50

BLENDE 9913(RG8/U)

0.20 10.29 50

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS:

• son diseñados principal mente para las comunicaciones de datos, pero pueden acomodar aplicaciones de voz pero no en tiempo real.• Tiene un bajo costo y es simple de instalar y bifurcar• Banda ancha con una capacidad de 10 Mb/sg.• Tiene un alcance de 1-10kms

DESVENTAJAS:

• Transmite una señal simple en HDX (half duplex)• No hay modelación de frecuencias• Este es un medio pasivo donde la energía es provista por las estaciones del usuario.• Hace uso de contactos especiales para la conexión física.• Se usa una topología de bus, árbol y raramente es en anillo.• ofrece poca inmunidad a los ruidos, puede mejorarse con filtros.• El ancho de banda puede trasportar solamente un 40 % de el total de su carga para permanecer estable.

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Las fibras ópticas son filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos: El grosor de una fibra es similar a la de un cabello humano. Fabricadas a alta temperatura con base en silicio, su proceso de elaboración es controlado por medio de computadoras, para permitir que el índice de refracción de su núcleo, que es la guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite las desviaciones, entre sus principales características se puede mencionar que son compactas, ligeras, con bajas pérdidas de señal, amplia capacidad de transmisión y un alto grado de confiabilidad debido a que son inmunes a las interferencias electromagnéticas de radio-frecuencia.

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían 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 ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

Las fibras ópticas no conducen señales eléctricas por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningún componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensión. Tienen la capacidad de tolerar altas diferencias de potencial sin ningún circuito adicional de protección y no hay problemas debido a los cortos circuitos. Tienen un gran ancho de banda, que puede ser utilizado para incrementar la capacidad de transmisión con el fin de reducir el costo por canal; De esta forma es considerable el ahorro en volumen en relación con los cables de cobre. Con un cable de seis fibras se puede transportar

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la señal de más de cinco mil canales o líneas principales, mientras que se requiere de 10,000 pares de cable de cobre convencional para brindar servicio a ese mismo número de usuarios, con la desventaja que este último medio ocupa un gran espacio en los ductos y requiere de grandes volúmenes de material, lo que también eleva los costos.

Comparado con el sistema convencional de cables de cobre donde la atenuación de sus señales (decremento o reducción de la onda o frecuencia) es de tal magnitud que requieren de repetidores cada dos kilómetros para regenerar la transmisión, en el sistema de fibra óptica se pueden instalar tramos de hasta 70 km. Sin que halla necesidad de recurrir a repetidores lo que también hace más económico y de fácil mantenimiento este material. Originalmente, la fibra óptica fue propuesta como medio de transmisión debido a su enorme ancho de banda; sin embargo, con el tiempo se ha planteado para un amplio rango de aplicaciones además de la telefonía, automatización industrial, computación, sistemas de televisión por cable y transmisión de información de imágenes astronómicas de alta resolución entre otros.

En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados deluz. Esta es una forma relativamente

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segura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datos no se pueden robar.

El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza.

ORIGEN Y EVOLUCION

La Historia de la comunicación por la fibra óptica es relativamente corta. En 1977, se instaló un sistema de prueba en Inglaterra; dos años después, se producían ya cantidades importantes de pedidos de este material.

Antes, en 1959, como derivación de los estudios en física enfocados a la óptica, se descubrió una nueva utilización de la luz, a la que se denominó rayo láser, que fue aplicado a las telecomunicaciones con el fin de que los mensajes se transmitieran a velocidades inusitadas y con amplia cobertura.

Sin embargo esta utilización del láser era muy limitada debido a que no existían los conductos y canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones originados en la fuente denominada láser.

Fue entonces cuando los científicos y técnicos especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos a la producción de un ducto o canal, conocido hoy como la fibra óptica. En 1966 surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación.

Esta forma de usar la luz como portadora de información se puede explicar de la siguiente manera: Se trata en realidad de una onda electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, con la única diferencia que la longitud de las ondas es del orden de micrómetros en lugar de metros o centímetros.

El concepto de las comunicaciones por ondas luminosas ha sido conocido por muchos años. Sin embargo, no fue hasta mediados de los años setenta que se publicaron los resultados del trabajo teórico. Estos indicaban que era posible confiar un haz

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luminoso en una fibra transparente flexible y proveer así un análogo óptico de la señalización por alambres electrónicamente.

El problema técnico que se había de resolver para el avance de la fibra óptica residía en las fibras mismas, que absorbían luz que dificultaba el proceso. Para la comunicación práctica, la fibra óptica debe transmitir señales luminosas detestables por muchos kilómetros. El vidrio ordinario tiene un haz luminoso de pocos metros. Se han desarrollado nuevos vidrios muy puros con transparencias mucho mayores que la del vidrio ordinario.  Estos vidrios empezaron a producirse a principios de los setenta. Este gran avance dio ímpetu a la industria de fibras ópticas. Se usaron láseres o diodos emisores de luz como fuente luminosa en los cables de fibras ópticas. Ambos han de ser miniaturizados para componentes de sistemas fibro-ópticos, lo que ha exigido considerable labor de investigación y desarrollo. Los láseres generan luz "coherente" intensa que permanece en un camino sumamente estrecho.  Los diodos emiten luz "incoherente" que ni es fuerte ni concentrada. Lo que se debe usar depende de los requisitos técnicos para diseñar el circuito de fibras ópticas dado.

 CARACTERISTICAS TÉCNICAS

  La fibra es un medio de transmisión de información analógica o digital. Las ondas electromagnéticas viajan en el espacio a la velocidad de la luz.

Básicamente, la fibra óptica está compuesta por una región cilíndrica, por la cual se efectúa la propagación, denominada núcleo y de una zona externa al núcleo y coaxial con él, totalmente necesaria para que se produzca el mecanismo de propagación, y que se denomina envoltura o revestimiento.

La capacidad de transmisión de información que tiene una fibra óptica depende de tres características fundamentales:

a) Del diseño geométrico de la fibra.

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b) De las propiedades de los materiales empleados en su elaboración.

c) De la anchura espectral de la fuente de luz utilizada. Cuanto mayor sea esta anchura, menor será la capacidad de transmisión de información de esa fibra.

Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. Un cable de 10 fibras tiene un diámetro aproximado de 8 o 10 mm. y proporciona la misma o más información que un coaxial de 10 tubos.

El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos, redundando en su facilidad de instalación.

El sílice tiene un amplio margen de funcionamiento en lo referente a temperatura, pues funde a 600C. La F.O. presenta un funcionamiento uniforme desde -550 C a +125C sin degradación de sus características.

COMPOSICIÓN DEL CABLE DE FIBRA ÓPTICA.

Una fibra óptica consta de un cilindro de Vidrioextremadamente delgado, denominado núcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica, conocida como revestimiento. Las fibras a veces son de plástico. El plástico es más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz a distancias tan grandes como el vidrio.

Debido a que los hilos de vidrio pasan las señales en una sola dirección, un cable consta de dos hilos en envolturas separadas. Un hilo transmite y el otro recibe. Una capa de plástico de refuerzo alrededor de cada hilo de vidrio y las fibras Kevlar ofrece solidez. En el conector de fibra óptica, las fibras de Kevlar se colocan entre los dos cables. Al igual que sus homólogos (par trenzado y coaxial), los cables de fibra óptica se encierran en un revestimiento de plástico para su protección.

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Las transmisiones del cable de fibra óptica no están sujetas a intermodulaciones eléctricas y son extremadamente rápidas, comúnmente transmiten a unos 100 Mbps, con velocidades demostradas de hasta 1 giga bit por segundo (Gbps). Pueden transportar una señal (el pulso de luz) varios kilómetros.

Un filamento de vidrio sumamente delgado y flexible (de 2 a 125 micrones) capaz de conducir rayo ópticos (señales en base a la transmisión de luz). Las fibras ópticas poseen capacidades de transmisión enormes, del orden de miles de millones de bits por segundo. Se utilizan varias clases de vidrios y plásticos para su construcción.

Una fibra es un conductor óptico de forma cilíndrica que consta del núcleo (core), un recubrimiento (clading) que tienen propiedades ópticas diferentes de las del núcleo y la cubierta exterior (jacket) que absorbe los rayos ópticos y sirve para proteger al conductor del medio ambiente así como darle resistencia mecánica.Además, y a diferencia de los pulsos electrónicos, los impulsos luminosos no son afectados por interferencias causadas por la radiación aleatoria del ambiente.Cuando las compañías telefónicas reemplacen finalmente los cables de cobre de sus estaciones centrales e instalaciones domiciliarias con fibras ópticas, estarán disponibles de modo interactivo una amplia variedad de servicios de información para el consumidor, incluyendo la TV de alta definición.Cada una de las fibras ópticas, puede transportar miles de conversaciones simultáneas de voz digitalizada.

Consideraciones sobre el cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica se utiliza si:

Necesita transmitir datos a velocidades muy altas y a grandes distancias en un medio muy seguro.

El cable de fibra óptica no se utiliza si:

Tiene un presupuesto limitado. No tiene el suficiente conocimiento para instalar y conectar los dispositivos

de forma apropiada.

Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica. Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y cubierta .El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico. Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo. Alrededor de

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este conglomerado está la cubierta (constituida de material plástico o similar) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc. Permite un gran número de canales y velocidades muy altas, superiores al GHz. Tienen un Bc enorme (50Ghz máx., 2Ghz típico), Rmax enorme (2Gbps máx.), pequeño tamaño y peso, y una atenuación pequeña. Es inmune a ruidos e interferencias y son difíciles de acceder. Tienen como inconvenientes elprecioalto, la manipulación complicada, el encarecimiento de loscostos (mano de obra, tendido)

Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN's.

CARACTERISTICAS

La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas.

Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.

En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.

A lo largo de toda la creación y desarrollo de la fibra óptica, algunas de sus características han ido cambiando para mejorarla. Las características más destacables de la fibra óptica en la actualidad son:

Cobertura más resistente: La cubierta contiene un 25% más material que las cubiertas convencionales.

Uso dual (interior y exterior): La resistencia al agua y emisiones ultravioleta, la cubierta resistente y el funcionamiento ambiental extendido de la fibra óptica contribuyen a una mayor confiabilidad durante el tiempo de vida de la fibra.

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Mayor protección en lugares húmedos: Se combate la intrusión de la humedad en el interior de la fibra con múltiples capas de protección alrededor de ésta, lo que proporciona a la fibra, una mayor vida útil y confiabilidad en lugares húmedos.

Empaquetado de alta densidad: Con el máximo número de fibras en el menor diámetro posible se consigue una más rápida y más fácil instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y espacios estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de construcción súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los cables convencionales.

CONSTRUCCION DE LA FIBRA OPTICA

Núcleo, cubierta, tubo protector, búferes, miembros de fuerza, y una o más capas protectoras. Las principales variantes son:

1. Tubo suelto. Cada fibra está envuelta en un tubo protector.

2. Fibra óptica restringida. Rodeando al cable hay un búfer primario y uno secundario que proporcionan a la fibra protección de las influencias mecánicas externas que ocasionarían rompimiento o atenuación excesiva.

3. Hilos múltiples: Para aumentar la tensión, hay un miembro central de acero y una envoltura con cinta de Mylar.

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4. Listón: Empleada en los sistemas telefónicos Tiene varios miembros de fuerza que le dan resistencia mecánica y dos capas de recubrimiento protector térmico.

En la foto de abajo se observa uncable de fibra óptica.

TIPOS DE CONECTORES

Los conectores más comunes usados en la fibra óptica para redes de área local son los conectores ST,LC,FC Y SC.El conector SC (Set and Connect) es un conector de inserción directa que suele utilizarse en conmutadores Ethernet de tipo Gigabit. El conector ST (Set and Twist) es un conector similar al SC, pero requiere un giro del conector para su inserción, de modo similar a los conectores coaxiales. 

Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes:  

FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones. FDDI, se usa para redes de fibra óptica. LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos. ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

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TIPOS DE PULIDO

Los extremos de la fibra necesitan un acabado específico en función de su forma de conexión. Los acabados más habituales son:

Plano: Las fibras se terminan de forma plana perpendicular a su eje.

PC: (Phisical Contact) Las fibras son terminadas de forma convexa, poniendo en contacto los núcleos de ambas fibras.

SPC: (Super PC) Similar al PC pero con un acabado más fino. Tiene menos pérdidas de retorno.

UPC: (Ultra PC) Similar al anterior pero aún mejor.

Enhanced UPC: Mejora del anterior para reducir las pérdidas de retorno.

APC: (Angled PC) Similar al UPC pero con el plano de corte ligeramente inclinado. Proporciona unas pérdidas similares al Enhanced UPC.

TIPOS DE FIBRA ÓPTICA

MultimodalesMultimodales con índice graduadoMonomodales

Fibra moltimodal

En este tipo de fibra viajan varios rayos ópticos reflejándose a diferentes ángulos como se muestra en la figura.

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Los diferentes rayos ópticos recorren diferentes distancias y se desfasan al viajar dentro de la fibra. Por esta razón, la distancia a la que se puede trasmitir está limitada.

Multimodal con índice graduado

En este tipo de fibra óptica el núcleo esta hecho de varias capas concéntricas de material óptico con diferentes índices de refracción. La propagación de los rayos en este sigue un patrón similar mostrado en la figura.

En estas fibras él número de rayos ópticos diferentes que viajan es menor y, por lo tanto, sufren menos el severo problema de las multimodales.

Monomodal

Esta fibra óptica es la de menor diámetro y solamente permite viajar al rayo óptico central. No sufre del efecto de las otras dos pero es más difícil de construir y manipular. Es también más costosa pero permite distancias de transmisión mayores.

La fibra óptica ha venido a revolucionar la comunicación de datos ya que tiene lassiguientes ventajas:

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1. Gran ancho de banda (alrededor de 14Hz)2. Muy pequeña y ligera3. Muy baja atenuación4. Inmunidad al ruido electromagnético

Para transmitir señales por fibra óptica se utiliza modulación de amplitud sobre un rayo óptico, la ausencia de señal indica un cero y la presencia un uno. La transmisión de fibra óptica es unidireccional. Actualmente se utilizan velocidades de transmisión de 50, 100 y 200 Mbps, pero experimentalmente se han transmitido hasta Gbps sobre una distancia de 110 Kms.

TIPOS SEGÚN SU DISEÑO

De acuerdo a su diseño, existen dos tipos de cable de fibra óptica

Cable de estructura holgada

Es un cable empleado tanto para exteriores como para interiores que consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo y provisto de una cubierta protectora. Cada tubo de fibra, de dos a tres milímetros de diámetro, lleva varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden ser huecos o estar llenos de un gel hidrófugo que actúa como protector antihumedad impidiendo que el agua entre en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.

Su núcleo se complementa con un elemento que le brinda resistencia a la tracción que bien puede ser de varilla flexible metálica o dieléctrica como elemento central o de hilaturas de Aramida o fibra de vidrio situadas periféricamente.

Cable de estructura ajustada

Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada.

Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, todo ello cubierto de una protección exterior. Cada fibra tiene una protección plástica extrusionada directamente sobre ella, hasta alcanzar un diámetro de 900 µm rodeando al recubrimiento de 250 µm de la fibra óptica. Esta protección plástica además de servir como protección adicional frente al entorno, también provee un soporte físico que serviría para reducir su coste de instalación al permitir reducir las bandejas de empalmes.

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APLICACIONES

Las aplicaciones de la fibra óptica hoy en día son múltiples. Pueden aplicarse en multitud de campos. Además, esta en un continuo proceso de expansión, sin conocer exactamente límites sobre ello.

Partiendo de que la fibra óptica transmite luz, todas las aplicaciones que se basan en la luminosidad (bien sea por falta de esta, por difícil acceso, con fines decorativos o búsqueda de precisión) tiene cabida este campo.

Si a todo esto sumamos la gran capacidad de transmisión de información de este medio, (debido a su gran ancho de banda, baja atenuación, a que esta información viaja a la velocidad de la luz,...) dichas aplicaciones se multiplican.

Campos tales como las telecomunicaciones, medicina, arqueología, prácticas militares, mecánica, vigilancia,. se benefician de las cualidades de esta herramienta óptica.

A continuación vamos a explicar detalladamente dichas aplicaciones:

Aplicaciones de la fibra óptica en la medicina:

En este campo son evidentes las ventajas que puede aportar el uso de la fibra óptica como ayuda a las técnicas endoscópicas clásicas y, de hecho, están siendo sustituidos los sistemas tradicionales por los modernos fibroscopios. Diversos aparatos como laringoscopios, rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios y laparoscópicos, incluyen ya esta tecnología, la cual nos permite con gran precisión la exploración de cavidades internas del cuerpo humano.

Los fibroscopios realizados con ayuda de las técnicas optoelectrónicas cuentan con un extremo fijo o adaptable para la inserción de agujas, pinzas para toma de muestras, electrodos de cauterización, tubos para la introducción de anestésicos, evacuación de líquidos, etc. Una fibra se encarga de transportar la luz al interior del organismo y la otra lleva la imagen a un monitor.

Para la obtener las imágenes de la región corporal que se explora, el endoscopio emite una señal luminosa que, tras iluminar la zona observada, esta es recogida por el haz de fibras ópticas. La imagen se recoge en la lente que maneja el especialista. No se producen distorsiones de la imagen ya que la alineación de las fibras se mantiene a lo largo del tubo.

Además, gracias al tubo flexible del endoscopio, y a la maniobrabilidad de 180º que este nos permite, el campo de acción se nos multiplica notablemente.

Los campos generales de empleo en medicina son:

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Diagnóstico: complementa a la radiología, al proporcionar visiones cercanas y amplificadas de puntos concretos y permitir la toma de muestras. El fibroscopio es particularmente útil para la detección de cánceres y úlceras en estado inicial que no son visibles a través de rayos X.

Terapéutico: permiten la actuación quirúrgica en vías biliares para eliminar cálculos, extraer cuerpos extraños, etc.

Postoperatorio: observación directa y prácticamente inmediata a la operación de las zonas afectadas.

Otra interesante aplicación de la fibra en la cirugía es cuando se emplea el láser para realizar operaciones extremadamente delicadas, donde se exige una precisión exacta de un bisturí-láser, el cual, mediante métodos convencionales es escasamente manejable, por lo que se recurre a la tecnología óptica con el fin de transportar el láser sobre el lugar de la operación, colimando el rayo sobre el punto a operar mediante un sistema de lentes.

Otra importante aplicación de la fibra óptica aparecida hace relativamente poco tiempo son las operaciones transatlánticas. Gracias a los inmensos anchos de banda y a la velocidad a la que viaja la información a través de este medio, hoy en día ya es posible que, un cirujano pueda operar a un paciente interactuando en tiempo real mediante altas tecnologías sobre un paciente que se encuentra en otro continente. Esto es un gran avance en la medicina, ya que en un futuro evitará los costosos traslados que supone a un paciente y en la mayoría de los casos a sus familiares el trasladarse a otro continente y la estancia de estos durante la recuperación de dicho paciente.

Aplicaciones de la fibra óptica en la arqueología:

En este campo, la fibra óptica se usa habitualmente con el fin de poseer un acceso visual a zonas que son inaccesibles mediante otros sistemas. Como en medicina también se usa un endoscopio. Además de iluminarnos para el análisis de puntos concretos, la fibra también nos permite el estudio de las grietas en las superficies internas de los muros, mediante procedimientos reflectométricos basados en la diferencia de las radiaciones emitidas y recibidas por los extremos de dos fibras paralelas Aquí entran en juego los sensores de fibra óptica.

Aplicaciones de la fibra óptica en la inspección de piezas:

Una de las fases del control de calidad de los procesos de fabricación de piezas es el análisis de huecos provocados por burbujas de aire atrapadas en el proceso. Para ello se usa un método similar al empleado en la arqueología. Se usa un

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endoscopio provisto de un monocular, objetivo y fuente de alimentación alógena o de cuarzo, pero muchas veces la inspección de estas piezas es imposible, lo cual se solucione con el análisis mediante fibroscopios.

PÉRDIDA EN LOS CABLES DE FIBRA ÓPTICA

A la pérdida de potencia a través del medio se conoce como Atenuación, es expresada en decibelios, con un valor positivo en dB, es causada por distintos motivos, como la disminución en el ancho de banda del sistema, velocidad, eficiencia. La fibra de tipo multimodal, tiene mayor pérdida debido a que la onda luminosa se dispersa originada por las impurezas.

Las principales causas de pérdida en el medio son:

Pérdidas por absorción

Pérdida de Rayleigh

Dispersión cromática

Pérdidas por radiación

Dispersión modal

Pérdidas por acoplamiento

Pérdidas por absorción. Ocurre cuando las impurezas en la fibra absorben la luz, y esta se convierte en energía calorífica; las pérdidas normales van de 1 a 1000 dB/Km.

Pérdida de Rayleigh. En el momento de la manufactura de la fibra, existe un momento donde no es líquida ni sólida y la tensión aplicada durante el enfriamiento puede provocar microscópicas irregularidades que se quedan permanentemente; cuando los rayos de luz pasan por la fibra, estos se difractan haciendo que la luz vaya en diferentes direcciones.

Dispersión cromática. Esta dispersión sólo se observa en las fibras tipo unimodal, ocurre cuando los rayos de luz emitidos por la fuente y se propagan sobre el medio, no llegan al extremo opuesto en el mismo tiempo; esto se puede solucionar cambiando el emisor fuente.

Pérdidas por radiación. Estas pérdidas se presentan cuando la fibra sufre de dobleces, esto puede ocurrir en la instalación y variación en la trayectoria, cuando se presenta discontinuidad en el medio.

Dispersión modal. Es la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz.

Pérdidas por acoplamiento. Las pérdidas por acoplamiento se dan cuando existen uniones de fibra, se deben a problemas de alineamiento.

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TIPOS DE DISPERSION

La dispersión es la propiedad física inherente de las fibras ópticas, que define el ancho de banda y la interferencia ínter simbólica (ISI).

Dispersión intermodal: también conocida como dispersión modal, es causada por la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz que toman diferentes trayectorias por una fibra. Este tipo de dispersión solo afecta a las fibras multimodo.

Dispersión intramodal del material: esto es el resultado de las diferentes longitudes de onda de la luz que se propagan a distintas velocidades a través de un medio dado.

Dispersión intramodal de la guía de onda: Es función del ancho de banda de la señal de información y la configuración de la guía generalmente es más pequeña que la dispersión anterior y por lo cual se puede despreciar.

ESTANDAR Y PROTOCOLO DE CANAL DE FIBRA

Estándar

El estándar Fibre Channel FCS por sus siglas en inglés, define un mecanismo de transferencia de datos de alta velocidad, que puede ser usado para conectar estaciones de trabajo, mainframes, supercomputadoras, dispositivos de almacenamiento, por ejemplo. FCS está dirigido a la necesidad de transferir a muy alta velocidad un gran volumen de información y puede reducir a los sistemas de manufactura, de la carga de soportar una gran variedad de canales y redes, así mismo provee de un solo estándar para las redes, almacenamiento y la transferencia de datos.

Protocolo UNI

Es la interfaz entre el protocolo SCSI y el canal de fibra.

Las principales características son las siguientes:

Lleva a cabo de 266 megabits/seg. a 4 gigabits/seg.

Soporta tanto medios ópticos como eléctricos, trabajando de 133 Megabits/seg a 1062 Megabits con distancias de arriba de 10 km.

Soporte para múltiples niveles de costo y performance.

Habilidad para transmitir múltiples juegos de comandos, incluidos IP, SCSI, IPI, HIPPI-FP, audio y video.

El canal de fibra consiste en las siguientes capas:

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FC-0 – La interface hacia la capa física

FC-1- La codificación y decodificación de los datos capa de enlace.

FC-2- La transferencia de tramas, secuencias e intercambio, comprende el protocolo de unidad de información (PDU´s).

FC-3- Servicios comunes requeridos para las características avanzadas como el desarmado de tramas y multicast.

FC-4- Interface de aplicación que puede ejecutarse sobre el canal de fibra como el protocolo de canal de fibra para SCSI (FCP)

CARACTERÍSTICAS DE LA FIBRA ÓPTICA

ANCHO DE BANDA

DISPERSIÓN MODAL

En el tipo de fibras ópticas bajo análisis en la Fig 01, denominadas multimodo, los distintos rayos propagados recorren distintos caminos, sufriendo, según el ángulo, distintas reflexiones. Se tiene de esta forma que al introducir en el extremo de la fibra óptica un impulso de luz, en el otro extremo se produce una dispersión en la llegada de los distintos rayos. En otras palabras, si se inyecta a un mismo tiempo un determinado número de fotones (partícula asociada a la energía electromagnética) en la salida se identificarán en el tiempo debido a los distintos recorridos. En realidad, la identificación de cada fotón requiere de un instrumento de detección de muy alta velocidad de respuesta (gran ancho de banda), como el contador de fotones. Con instrumentos de detección más simples se obtiene una medida que es la integración de la energía recibida y se asocia generalmente a un pulso de forma gaussiana.

A esta dispersión o apertura del impulso de ingreso se la denomina modal o intermodal debido a que en la teoría electromagnética se denomina modo de propagación al rayo de la física clásica. La definición de la dispersión modal se realiza con pulsos gaussianos de entrada y salida.

PERFIL DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN

Se analiza inicialmente la solución que recurre a la variación gradual del índice de refracción. Se obtiene la siguiente cadena de acontecimientos:

-La dispersión modal se produce porque los distintos modos de propagación recorren distintos caminos en distinto tiempo.

-La velocidad de propagación del modo en el medio dieléctrico es c/n (c la velocidad de la luz en el vacío 3.105Km/s).

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-De esta forma los rayos que recorren mayor camino lo hacen por la periferia del núcleo.

-Lo hacen allí donde el índice de refracción es menor que en el centro y donde la velocidad también es mayor.

-Luego: la mayor longitud de recorrido se compensa con la mayor velocidad de propagación.

Lafibra de índice gradual con un recorrido de rayos que se curvan suavemente debido a que no existe una interfaz abrupta entre el núcleo y el revestimiento.

LONGITUD DE ONDA DE CORTE

Otra solución para disminuir la dispersión modal es la reducción del número de modos a la unidad (N=1), obteniendo la denominada fibra óptica monomodo. A partir de 1985 solo las fibras monomodo se usan en telecomunicaciones; las CARACTERISTICAS DE LAS FIBRAS OPTICAS 1401-(6) multimodo se reservan para redes de datos de corta longitud. Intuitivamente la dispersión modal es nula, lo cual llevaría a un ancho de banda infinito, algo imposible. Antes de aclarar este punto se analiza como se obtiene la propagación de un solo modo.

Tiene la densidad de potencia de cada modo de propagación en función del radio del núcleo. Los picos de potencia cercanos a la periferia de los modos de orden superior justifican que el esquema de propagación de rayos se dibuje helicoidalmente. En la misma figura se tiene la densidad de potencia relativa entre los distintos modos de propagación en función del número V. Se recuerda que la nomenclatura indicada como Tm,n representa: m el número de medias longitudes de onda a lo largo de la circunferencia y n el número a lo largo del diámetro.

DIÁMETRO DEL CAMPO MODAL. La NA no se define para fibras monomodo, tampoco se define el radio del núcleo.

En cambio, se utiliza el denominado diámetro del campo monomodal. Este diámetro se define en base al campo emitido desde el extremo de la FO y es el ancho cuando la potencia emitida se reduce a e-2 (aproximadamente 0,13) del valor máximo considerando la emisión gaussiana del extremo de la fibra óptica. Formalmente se define el diámetro del campo CARACTERISTICAS DE LAS FIBRAS OPTICAS 1401-(7) monomodal como la inversa del ancho cuadrático medio de la distribución del campo de emisión lejano de la fibra óptica (ITU-T G.652). Normalmente el diámetro del campo modal está determinado por el diámetro del núcleo y es un 15% mayor a éste.

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DISPERSIÓN CROMÁTICA

Si la dispersión modal en la FO monomodo se anula el ancho de banda será infinito, lo cual no ocurre debido a que existe la dispersión cromática o intramodal que es de magnitud inferior a la dispersión modal y por ello permanece enmascarada en las fibras ópticas multimodo y ahora adquiere importancia. La dispersión cromática es la suma de la dispersión del material y de la dispersión de guía de ondas.

DISPERSION DEL MATERIAL. La dispersión del material se debe a que el índice de refracción del material es función de la longitud de onda

DISPERSION DE GUIA DE ONDAS. La dispersión de guía de ondas se debe a imperfecciones en la relación entre el radio del núcleo ra y la longitud de onda de la luz que se transmite. Como consecuencia de ello la distribución del campo y el tiempo de propagación son dependientes de ra/λ. En general, esta dispersión se presenta en común con la dispersión del material y resultan inseparables.

Para aquel lector conocedor de los sistemas radioeléctricos, el efecto de la dispersión cromática puede ser interpretado como el retardo de grupo. En ambos casos las distintas componentes espectrales tienen velocidad de propagación diferente y se produce una distorsión. Sin embargo, el efecto en ambos sistemas es diverso debido a que la modulación de la señal en el sistema radioeléctrico es coherente y en los sistemas ópticos es una modulación de potencia (simple variación de la potencia óptica en dos niveles).

Así como en los sistemas radioeléctricos se disponen de ecualizadores para compensar el retardo de grupo en los sistemas ópticos se disponen de fibras ópticas que compensan la dispersión cromática. Una fibra óptica de este tipo posee un núcleo muy estrecho (2 μm) y un salto de índice de refracción muy alto. La atenuación se incrementa, por lo que se realiza una reducción paulatina entre el núcleo de la FO normal y la de compensación de dispersión. Se utilizan algunos metros de FO de compensación por varios km de FO normal

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PENDIENTE DE DISPERSION CROMATICA. El efecto de la pendiente de la dispersión cromática es importante para enlaces de larga distancia. Los valores actuales son cercanos a 0,04 a 0,10 pseg/km.nm2 Una elevada pendiente introduce un efecto de intermodulación entre señales en WDM.

Existen FO que permiten compensar la pendiente de dispersión cromática. Son las FO PDC (PassiveDispersionCompensator). Poseen un núcleo muy estrecho (2 μm) y un salto de índice de refracción muy alto. La atenuación se incrementa, por lo que se realiza una reducción paulatina entre el núcleo de la FO normal y la de compensación de dispersión. Se utilizan algunos metros de FO de compensación por varios km de FO standard G.652. La dispersión negativa es del orden de –100 ps/km.nm a 1550 nm. Por ejemplo, en el mercado se encuentran módulos de compensación para 40 y 80 km de FO. El retardo disminuye con la longitud de onda (1700 ps a 1556 nm y 1000 ps a 1557 nm). El centro de la banda 1556-1557 puede correrse para otras longitudes de ondas necesarias.

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ATENUACIÓN ESPECTRAL

La estructura básica de la red cristalina de la fibra óptica es el dióxido de silicio SiO2, cuya disposición espacial responde a un tetraedro regular con el Oxigeno en los vértices y el Silicio en el centro. La elevada pureza del material contribuye a formar un retículo cristalino que se aleja un tanto de la definición del vidrio (producto inorgánico de fusión que se ha enfriado sin cristalizar).

Así como el ancho de banda se define como el valor de frecuencia de la modulación para la cual se tiene una atenuación de 3 dB respecto de la frecuencia cero, se define la atenuación de la fibra óptica como el valor de atenuación para una frecuencia modulante nula. La atenuación de la fibra óptica difiere de la producida por un par conductor. Mientras en el par la atenuación se incrementa con la función √f (f es la frecuencia de la señal transmitida) en la fibra óptica la atenuación permanece constante hasta una frecuencia de corte (ancho de banda).

DISPERSIÓN DE RAYLEIGH

El esparcimiento o dispersión de Rayleigh se debe a fluctuaciones de concentración y densidad, burbujas en el material, inhomogeneidades y fisuras o imperfecciones de la guía de ondas por irregularidades interfaciales del núcleo y revestimiento.

En este caso se produce una dispersión de la onda electromagnética (como en el caso de las ondas de agua chocando con un obstáculo) que se traduce en una atenuación de la onda incidente.

ATENUACIÓN EN CURVATURAS

Una atenuación adicional son los modos fugados cuya conocimiento resulta útil para explicar la atenuación en curvaturas.

En una fibra óptica lineal el campo del modo de propagación principal EH11 (transversal eléctrico-magnético) tiene el máximo de energía en el centro del núcleo y decrece hacia la periferia. Fuera del núcleo existe una pequeña parte del campo que se propaga acoplado al campo del núcleo constituyendo una onda plana. muestra la densidad de probabilidad de encontrar un fotón; de forma que lo más probable es que el fotón se encuentre en el

centro del núcleo y la probabilidad que se encuentre fuera es infinitamente pequeña, pero existente.

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CABLES OPTICOS

Para poder utilizar fibras ópticas en forma practica, estas deben ser protegidas contra esfuerzos mecánicos, humedad y otros factores que afecten su desempeño. Para ello se les proporciona una estructura protectora, formando así, lo que conocemos como cable óptico. Dicha estructura de cables ópticos variará dependiendo de sí el cable será instalado en ductos subterráneos, enterrando directamente, suspendido en postes, sumergido en agua etc.

El propósito básico de la construcción del cable de fibra óptica es el mismo; Mantener estables la transmisión y las propiedades de rigidez mecánica durante el proceso de manufactura, instalación y operación. Las propiedades esenciales en el diseño del cable son la flexibilidad, identificación de fibras, peso, torsión, vibración, límite de tensión, facilidad de pelado, facilidad de cortado, facilidad de alineación del cable y la fibra, resistencia al fuego, atenuación estable, etc. Los parámetros para formar un cable especial son:

1. Esfuerzo máximo permitido en la fibra durante su fabricación, instalación y servicio; determina la fuerza mínima de ruptura de la fibra y la fuerza requerida para el miembro de tensión.2. Fuerza lateral dinámica y estática máxima ejercida sobre la fibra, para determinar la configuración del cable y el límite de tolerancia de micro curvaturas.3. Flexibilidad4. Rango de temperatura y medio ambiente en donde el cable va a operar, paralela elección del tipo de materiales a utilizar tomando en cuenta su coeficiente de expansión térmica y su cambio de dimensiones en presencia de agua.

Para cumplir estos requerimientos se observan las siguientes recomendaciones:

1. Evitar cargas o esfuerzos mecánicos sobre las fibras.2. Aislar la fibra de los demás componentes del cable.3. Mantener las fibras cerca del eje central y proporcionar espacio a las fibras para su mantenimiento.4. Escoger los materiales de los elementos del cable con mínimas diferencias en sus coeficientes de expansión térmica.

PARAMETROS DE UNA FIBRA OPTICA

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Existen varios parámetros que caracterizan a una fibra óptica. Se habla de parámetros estructurales y de transmisión que establecen las condiciones en las que se puede realizar la transmisión de información.

Entre los parámetros estructurales se encuentra:

Longitud de onda de corte. El perfil de índice de refracción. El diámetro del núcleo La apertura numérica.

En cuanto a los parámetros de transmisión se tiene:

El uso de medios transparentes para la propagación de ondas

electromagnéticas en forma de luz hace que la fibra óptica no necesite voltajes ni de corrientes, esto lo convierte en un medio de comunicación 100% inmune a todo tipo de interferencias electromagnéticas a su alrededor y, por lo tanto, es un medio de comunicación altamente confiable y seguro.

Este es uno de los principales factores que motivaron su uso militar ya que para poder obtener información de ella hay que provocarle un daño, daño que podría detectarse fácilmente con equipo especializado. Esto no sucede con el cobre, donde basta con dejar el conductor al descubierto.

El hecho de no necesitar corrientes ni voltaje hace que la fibra óptica sea idónea para aplicaciones en donde se requiere de una probabilidad nula de provocar chispas, como el caso de pozos petroleros y las industrias químicas, en donde existe la necesidad de transportar la información a través de medios explosivos.

MICRO CURVATURA

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Atenuación. Ancho de banda. Inmunidad a las Interferencias:

Fuerzas laterales localizadas a lo largo de la fibra dan origen a lo que se conoce como micro curvaturas. El fenómeno puede ser provocado por esfuerzos durante la manufactura e instalación y también por variaciones dimensionales de los materiales del cable debidos a cambios de temperatura. La sensibilidad a las micro curvaturas es función de la diferencia del índice de refracción, así como también de los diámetros del núcleo y del revestimiento. Es evidente que las micro curvaturas incrementan las pérdidas ópticas.

CURVADO

El curvado de una fibra óptica es causado en la manufactura del cable, así como también por dobleces durante la instalación y variación en los materiales del cable debidos a cambio de temperatura. Los esfuerzos que provoca la torcedura de las fibras son básicamente una fuerza transversal y un esfuerzo longitudinal. El es fuerzo longitudinal no provoca torcedura cuando trabaja para alargar la fibra, no hay cambio en las perdidas ópticas. Sin embargo, cuando trabaja para contraer a la fibra, este esfuerzo provoca que la fibra forme bucles y se curve, de tal manera que la perdida óptica se incrementa. Por lo tanto, al evaluar los diseños de los cables se debe poner especial atención en:

o La carga transversal trabajando en la fibra durante el cableado,

instalación y utilización.o El esfuerzo de contracción que ocurre a bajas temperaturas debido al

encogimiento de los elementos del cable.

Dadas las razones anteriores, el eje de la fibra puede curvarse severamente causando grandes incrementos en las perdidas ópticas. Para prevenir esta situación se toma en cuenta las siguientes consideraciones:

Mantener un radio de curvatura determinada, seleccionando el radio y la longitud del cableado.Reducir variaciones técnicas de las fibras protegidas con pequeños coeficientes de expansión térmica disponiéndolas alrededor de un elemento con buenas propiedades térmicas.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

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Ventajas1.- Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del GHz).2.- Pequeño tamaño, por tanto ocupa poco espacio.3.- Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente.4.- Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional.5.- Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo...6.- Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía luminosa en recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad.7.- No produce interferencias.8.- Insensibilidad a los parásitos, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica.9.- Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios.10.- Gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la instalación).11.- Resistencia al calor, frío, corrosión.12.- Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.

Desventajas

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A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las siguientes:

La alta fragilidad de las fibras.

Necesidad de usar transmisores y receptores más caros.

Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.

No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.

La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica.

La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.

No existen memorias ópticas.

La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados.

Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica.

Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parámetros de los componentes, calidad de la transmisión y pruebas.

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MEDIOS DE TRANSMISION NO GUIADOS

Los medios de transmisión no guiados son los que no confinan las señales mediante ningún tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a través del medio. Entre los medios más importantes se encuentran el aire y el vacío.

Tanto la transmisión como la recepción de información se llevan a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el medio. Por el contrario en la recepción la antena capta las ondas electromagnéticas del medio que la rodea,

La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional u omnidireccional.

En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisoras y receptoras deben estar alineadas.

En la omnidireccional, la radicación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor s la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional.

Medio Costo Velocidad Atenuación Interferencia Seguridad

Radio Medio 1-10M Varía Alta Baja

Microondas Alto 1M-10G Varía Alta Media

Satélite Alto 1M-10G Varía Alta Media

Infrarrojo Medio 9.6-19.2K Baja Media Baja

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En este tipo de medios tanto la transmisión como la recepción de información se lleva a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el medio. Por el contrario, en la recepción la antena capta las ondas electromagnéticas del medio que la rodea.

La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional. En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas. En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones, pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional.

La transmisión de datos a través de medios no guiados añade problemas adicionales, provocados por la reflexión que sufre la señal en los distintos obstáculos existentes en el medio. Resultando más importante el espectro de frecuencias de la señal transmitida que el propio medio de transmisión en sí mismo.

Según el rango de frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en tres tipos: radio, microondas y luz (infrarrojos/láser).

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La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional.

Transmisión direccional

La antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisoras y receptoras deben estar alineadas.

Transmisión omnidireccional

La radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones pudiendo la señal ser recibida por varias antenas.

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El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3khz y unos 300 ghz. El hercio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas, y corresponde a un ciclo por segundo. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.

CLASIFICACION

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La radiofrecuencia se puede dividir en las siguientes bandas del espectro:

A partir de 1 GHz las bandas entran dentro del espectro de las microondas. Por encima de 300 GHz la absorción de la radiación electromagnética por la atmósfera terrestre es tan alta que la atmósfera se vuelve opaca a ella, hasta que, en los denominados rangos de frecuencia infrarrojos y ópticos, vuelve de nuevo a ser transparente.

Las bandas ELF, SLF, ULF y VLF comparten el espectro de la AF (audiofrecuencia), que se encuentra entre 20 y 20.000 Hz aproximadamente. Sin embargo, éstas se tratan de ondas de presión, como el sonido, por lo que se desplazan a la velocidad del sonido sobre un medio material. Mientras que las ondas de radiofrecuencia, al ser ondas electromagnéticas, se desplazan a la velocidad de la luz y sin necesidad de un medio material.

HISTORIA

Las bases teóricas de la propagación de ondas electromagnéticas fueron descritas por primera vez por James Clerk Maxwell. Heinrich Rudolf Hertz, entre 1886 y 1888, fue el primero en validar experimentalmente la teoría de Maxwell.

El uso de esta tecnología por primera vez es atribuido a diferentes personas: Alejandro Stepánovich Popov hizo sus primeras demostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nikola Tesla en San Luis (Misuri), Estados Unidos y Guillermo Marconi en el Reino Unido.

El primer sistema práctico de comunicación mediante ondas de radio fue el diseñado por Guillermo Marconi, quien en el año 1901 realizó la primera emisión trasatlántica radioeléctrica. Actualmente, la radio toma muchas otras formas,

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incluyendo redes inalámbricas, comunicaciones móviles de todo tipo, así como la radiodifusión.

USOS

Radiocomunicaciones

Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radar y telefonía móvil están incluidas en esta clase de emisiones de radiofrecuencia. Otros usos son audio, vídeo, radionavegación, servicios de emergencia y transmisión de datos por radio digital; tanto en el ámbito civil como militar. También son usadas por los radioaficionados.

Radioastronomía

Muchos de los objetos astronómicos emiten en radiofrecuencia. En algunos casos en rangos anchos y en otros casos centrados en una frecuencia que se corresponde con una línea espectral,2 por ejemplo:

Línea de HI o hidrógeno atómico. Centrada en 1,4204058 GHz.

Línea de CO (transición rotacional 1-0) asociada al hidrógeno molecular. Centrada en 115,271 GHz.

Radar

El radar es un sistema que usa ondas electromagnéticas para medir distancias, altitudes, direcciones y velocidades de objetos estáticos

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o móviles como aeronaves, barcos, vehículosmotorizados, formaciones meteorológicas y el propio terreno. Su funcionamiento se basa en emitir un impulso de radio, que se refleja en el objetivo y se recibe típicamente en la misma posición del emisor. A partir de este "eco" se puede extraer gran cantidad de información. El uso de ondas electromagnéticas permite detectar objetos más allá del rango de otro tipo de emisiones. Entre sus ámbitos de aplicación se incluyen la meteorología, el control del tráfico aéreo y terrestre y gran variedad de usos militares.

Resonancia magnética nuclear

La resonancia magnética nuclear estudia los núcleos atómicos al alinearlos a un campo magnético constante para posteriormente perturbar este alineamiento con el uso de un campo magnético alterno, de orientación ortogonal. La resultante de esta perturbación es una diferencia de energía que se evidencia al ser excitados dichos átomos por radiación electromagnética de la misma frecuencia. Estas frecuencias corresponden típicamente al intervalo de radiofrecuencias del espectro electromagnético. Esta es la absorción de resonancia que se detecta en las distintas técnicas de RMN.

Líneasaéreas

Se trata del medio más sencillo y antiguo que consiste en la utilización de hilos de cobre o aluminio recubierto de cobre, mediante los que se configuran circuitos compuestos por un par de cables. Se han heredado las líneas ya existentes en telegrafía y telefonía aunque en la actualidad sólo se utilizan algunas zonas rurales donde no existe ningún tipo de líneas.

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Microondas, en un sistema de microondas se usa el espacio aéreo como medio físico de transmisión. La Información se transmite en forma digital a través de ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden direccionarse múltiples canales a múltiples estaciones dentro de un enlace dado, o pueden establecer enlaces punto a punto. Las estaciones consisten en una antena tipo plato y de circuitos que interconectan la antena con la Terminal del usuario. Los sistemas de microondas terrestres han abierto una puerta a los problemas de transmisión de datos, sin importar cuales sean, aunque sus aplicaciones no estén restringidas a este campo solamente.

Las microondas están definidas como un tipo de onda electromagnética situada en el intervalo del milímetro al metro y cuya propagación puede efectuarse por el interior de tubos metálicos. Es en si una onda de corta longitud. Tiene como características que su ancho de banda varia entre 300 a 3.000 Mhz, aunque con algunos canales de banda superior, entre 3´5 Ghz y 26 Ghz. Es usado como

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enlace entre una empresa y un centro que funcione como centro de conmutación del operador, o como un enlace entre redes LAN.

La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas.

Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300GHz, que supone un período de oscilación de 3 ns (3×10-9 s) a 3 ps (3×10-12 s) y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm. Otras definiciones, por ejemplo las de los estándares IEC 60050 y IEEE 100 sitúan su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, es decir, longitudes de onda de entre 30 centímetros a 1 milímetro.

El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las de UHF (ultra-high frequency - frecuencia ultra alta) 0,3–3 GHz, SHF (super-high frequency - frecuencia super alta) 3–30 GHz y EHF (extremely-high frequency - frecuencia extremadamente alta) 30–300 GHz. Otras bandas de radiofrecuencia incluyen ondas de menor frecuencia y mayor longitud de onda que las microondas. Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de onda en el orden de milímetros se denominan ondas milimétricas.

La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en1864 a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz fue el primero en demostrar la existencia de ondas electromagnéticas mediante la construcción de un aparato para generar y detectar ondas de radiofrecuencia.

Las microondas pueden ser generadas de varias maneras, generalmente divididas en dos categorías: dispositivos de estado sólido y dispositivos basados en tubos de vacío. Los dispositivos de estado sólido para microondas están basados en semiconductores de silicio o arseniuro de galio, e incluyen transistores de efecto campo (FET), transistores de unión bipolar (BJT), diodos Gunn y diodos IMPATT. Se han desarrollado versiones especializadas de transistores estándar para altas velocidades que se usan comúnmente en aplicaciones de microondas.

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Los dispositivos basados en tubos de vacío operan teniendo en cuenta el movimiento balístico de un electrón en el vacío bajo la influencia de campos eléctricos o magnéticos, entre los que se incluyen el magnetrón, el klistrón, el TWT y el girotrón.

CARACTERISTICAS

Algunas características importantes de las microonas son:

Las microondas se refleja fuertemente en el agua y en estructuras metálicas.

La señales a frecuencias de microondas no son reflejadas en la ionosfera como sucede con las señales a baja frecuencia. Las longitudes de onda mayores a 4 m si se reflejan.

Las antenas requeridas para radiar señales en el rango de las microondas son más realizables físicamente y permiten mayor ganancia de antena que las necesarias a frecuencias más bajas, debido a que, la ganancia de antena es proporcional al tamaño eléctrico de la misma.

Al trabajar a frecuencias de microondas se cuenta con mayor ancho de banda, esto es que se cuenta con un mayor número de canales de radio frecuencia, debido a que el espectro de 300 MHz y 300 GHz tiene miles de canales más que el de 0 a 300 MHz.

Las dimensiones de los componentes de un circuito de microondas son muy reducidas comparadas con las de los circuitos usados en la electrónica de baja frecuencia.

El concepto de nodo deja de ser valido e importante puesto que la distribución porque la distribución del voltaje y la corriente en el circuito no son constantes, aún sobre un conductor que conecte a dos elementos de un circuito.

La fase de las señales de microondas varía rápidamente con la distancia, por ello, la teoría de circuitos común no puede ser usada para resolver problemas de redes de microondas. Estos se analizan usando las ecuaciones de Maxwell.

Los circuitos de microondas tienen dimensiones más reducidas que los circuitos de la electrónica de baja frecuencia.

A frecuencias de microonda es difícil realizar circuitos concentrados, es decir, elementos que presentan un comportamiento puramente resistivo, capacitivo o inductivo puro, porque para ello se requiere que las dimensiones del circuito sean mucho menores que la longitud de onda asociada a la frecuencia de trabajo (l<l/10).

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Por lo anterior, se emplean elementos distribuidos, es decir, circuitos formados por secciones de líneas de transmisión y guías de onda. Las longitudes de estos circuitos son comparables con la longitud de onda de la frecuencia de trabajo. Por ejemplo, una sección de un cuarto de longitud de onda de una línea de transmisión se utiliza como un transformador de impedancias, mientras que una de media longitud constituye un circuito resonante para usarse en lugar de un LC.

USOS

Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno de microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen vibrar o rotar las moléculas de agua, lo cual genera calor. Debido a que la mayor parte de los alimentos contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser fácilmente cocinados de esta manera.

En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. Usualmente, las microondas son usadas en programas informativos de televisión para transmitir una señal desde una localización remota a una estación de televisión mediante una camioneta especialmente equipada. Protocolos 802.11g y b también usan microondas en la banda ISM, aunque la especificación 802.11a usa una banda ISM en el rango de los 5 GHz. La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas.

En la industria armamentística, se han desarrollado prototipos de armas que utilicen la tecnología de microondas para la incapacitación momentánea o permanente de diferentes enemigos en un radio limitado.

La tecnología de microondas también es utilizada por los radares, para detectar el rango, velocidad, información meteorológica y otras características de objetos remotos; o en el máser, un dispositivo semejante a un láser pero que trabaja con frecuencias de microondas.

Las cámaras de RF ejemplifican el gran cambio que recientemente ha surgido en este tipo de tecnologías. Desempeñan un papel importante en el ámbito de radar, detección de objetos y la extracción de identidad mediante el uso del principio de imágenes microondas de alta resolución, que consiste, esencialmente, en un transmisor de impulsos para iluminar la tarjeta, un auto-adaptador aleatorio de

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fase seguido por un receptor de microondas que produce un holograma a través del cual se lee la información de la fase e intensidad de la tarjeta de radiación.

APLICACIONES DE LAS MICROONDAS

El estudio y la investigación de las microondas no se limita a una labor puramente académica, sino que a llegado a encontrar aplicaciones dentro de varias áreas. Algunos ejemplos de aplicaciones son:

Aplicaciones en las Comunicaciones:

Comunicaciones vía satélite. Enlaces terrestres (punto a punto). Sistemas de comunicación personales (PCS). Telefonía celular. Radio localizadores.

Aplicaciones Industriales:

Medición del espesor de láminas metálicas y dieléctricas. Medición del diámetro de alambres en operaciones de estirado. Medición del contenido de humedad en papel y textiles. Sellado de plásticos. Instrumentos de medición: Analizador de redes, Medidor de figura de ruido,

analizador de espectros, medidores de potencia, etc.

  Aplicaciones en la Agricultura:

Destrucción de hongos y gusanos en madera. Cocción y desecación de productos agrícolas y alimenticios.

   Otro:

Radares. Diatermia (medicina). Monitores de velocidad de vehículos. Curación y ruptura de concreto.

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TECNOLOGÍAS USADAS EN LA TRANSMISIÓN POR MEDIO DE MICROONDAS

Al inicio, la tecnología de microondas, fue construyendo dispositivos de guía de onda: llamados "fontaneros". Luego surgió una tecnología híbrida:

Circuito integrado de microondas (MIC en inglés)

Para que luego los componentes discretos se construyeran en el mismo sustrato que las líneas de transmisión. La producción en masa y los dispositivos compactos:

Tecnologías MMIC

Pero existen algunos casos en los que no son posibles los dispositivos monolíticos:

RFIC

BANDAS DE FRECUENCIA

Microondas EEUU

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Microondas UE, OTAN

MODULACION DE FRECUENCIA Y AMPLITUD

En los sistemas de radio de microondas se usa modulación en frecuencia (FM) más que modulación en amplitud (AM), esto se explica porque las señales de amplitud modulada son más sensibles a no linealidades de amplitud también son inherentes a los amplificadores de microondas de banda ancha. En cambio las señales emitidas en frecuencia modulada son relativamente más robustos a esta clase de distorsión no lineal, y se pueden transmitir por amplificadores que tengan no linealidad de compresión o de amplitud, con relativamente poco demérito. También, las señales emitidas en FM son menos sensibles al ruido aleatorio y se pueden propagar con menores potencias de transmisión

.

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El ruido de intermodulación es un factor imprescindible en el diseño de sistemas de radio FM. En los sistemas de AM, este ruido es provocado a la no linealidad de amplitud en la repetidora. En los sistemas de FM, el ruido de intermodulación es provocado principalmente por la distorsión de la ganancia de transmisión y del retardo. En consecuencia, en los sistemas FM es una función de la amplitud de la señal y de la magnitud de la desviación en frecuencia. Así las características de las señales de frecuencia modulada son más adecuadas para la transmisión por microondas que las de amplitud modulada.

MICROONDAS CON FRECUENCIA MODULADA

Los sistemas de radio de microondas que usan modulación de frecuencia se conocen ampliamente por proporcionar comunicaciones flexibles, confiables y económicas, de punto a punto, cuando usan la atmósfera terrestre como medio de transmisión. Los sistemas de microondas FM que se usan con el equipo multiplexor adecuado son capaces de conducir en forma simultánea desde unos pocos circuitos de voz de banda angosta, hasta miles de circuitos de voz de alta velocidad, audio de calidad comercial y televisión comercial. Los estudios comparativos de costo han demostrado que la radio de microondas de FM es, casi siempre, el método más económico de proporcionar circuitos de comunicaciones cuando no hay ya cables metálicos ni fibras ópticas, o cuando existen duras condiciones de terreno o de clima. También, los sistemas de microondas de FM se pueden ampliar con facilidad.

En la figura se ve un diagrama de bloques simplificado de un sistema de microondas de FM. La banda base es la señal compuesta que modula la portadora FM, y que puede abarcar uno o más de los sistemas siguientes.

1. Canal de banda de voz multiplexado por división de frecuencia.

2. Canales de banda de voz multiplexados por división de tiempo.

3. Vídeo compuesto de calidad comercial o teléfono visual.

4. Datos en banda ancha.

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RADIOTRANSMISOR DE MICROONDAS DE FM

En la transmisión de microondas de FM que se muestra un diagrama de bloques del transmisor, una red de pre-énfasis es el que antecede al desviador de FM. Esta red de pre-énfasis proporciona un impulso artificial a la amplitud de las frecuencias de la banda base superior. Permitiendo que las frecuencias de la banda base inferior modulen la frecuencia de la portadora de FI, y que la frecuencia de la banda base superior modulen la fase de esa portadora. Con este diagrama de bloques se asegura una relación de señal a ruido más uniforme en todo el espectro de banda base. La etapa del desviador de FM entrega la modulación de la portadora de FI que al finalizar se convierte en la principal portadora de microondas, normalmente las frecuencias típicas intermedias están entre 60 y 80 MHz, donde lo más adecuado es 70MHz. En el desviador FM se usa modulación en frecuencia de bajo índice. Donde los índices de modulación se mantienen entre 0.5 y 1, de esta manera se realiza una señal FM de banda angosta en la salida del desviador, en consecuencia el ancho de banda de la F1 se asemeja a la de AM común y se aproxima al doble de la frecuencia máxima de la banda base.

La F1 y sus bandas laterales asociadas se convierten a las mayores frecuencias de la región de microondas, mediante el mezclador, el oscilador de microondas y filtro pasa banda. Para trasladar las F1 a la etapa de RF se usa mezclado y no multiplicación porque el índice de modulación no cambia por el proceso de heterodinado. También al multiplicar la portadora de F1 se multiplicarían la desviación de frecuencia y el índice de modulación aumentando así el ancho de banda.

Los generadores de microondas esta constituido por un oscilador de cristal seguido por una serie de multiplicadores de frecuencia. Por ejemplo un oscilador de cristal de 125 Mhz seguido por una serie de multiplicadores, con factor combinado de multiplicación igual a 48, se podría usar para una frecuencia de

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portadora de microondas de 6GHz. La red combinadora de canales proporciona un medio de conectar más de un transmisor de microondas de una sola línea de transmisión que alimente a la antena.

RADIORECEPTOR DE MICROONDAS DE FM

Diagrama de bloques del receptor: Se muestra el radio receptor de microondas de FM, donde el bloque de la red separadora de canales proporciona el aislamiento y el filtrado necesario para separar canales de microondas individuales, y dirigidos hacia sus respectivos receptores. El filtro pasa banda, el mezclador AM y el oscilador de microondas bajan las frecuencias desde RF de microondas hasta las F1, y las pasan al demodulador FM. Donde este demodulador es un detector convencional, no coherente de FM. A la salida del detector de FM, una red de de-énfasis restaura la señal de banda base a sus características originales de amplitud en función de la frecuencia

MODULACION EN MICROONDAS

Los generadores de microondas son generadores críticos en cuanto a la tensión y la corriente de funcionamiento.

Uno de los medios es no actuar sobre el generador o amplificador pero si utilizar un dispositivo diodo pin en la guía de salida, modulada directamente la amplitud de la onda. Otro medio es utilizar un desfasador de ferrita y modular la onda en fase. En este caso es fácil obtener modulación en frecuencia a través del siguiente proceso:

En una primera etapa, se modula en FM una portadora de baja frecuencia, por ejemplo 70 Mhz. En una segunda etapa, esta portadora modulada es mezclada con la portadora principal en frecuencia de Ghz, por ejemplo 10 Ghz.

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Un filtro de frecuencias deja pasar la frecuencia suma, 10070 Mhz con sus bandas laterales de 3 Mhz y por lo tanto la banda pasante será de 10067 a 10073 Mhz que es la señal final de microondas.

En el receptor se hace la mezcla de esta señal con el oscilador local de 10 Ghz seguido de un filtro que aprovecha la frecuencia de diferencia 70 Mhz la cual es amplificada y después detectada por las técnicas usuales en FM.

RANGO DE FRECUENCIA

Las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 12 GHz, 18 y 23 Ghz, las cuales son capaces de conectar dos localidades entre 1 y 25 kilómetros de distancia una de la otra. El equipo de microondas que opera entre 2 y 6 Ghz puede transmitir a distancias entre 30 y 50 kilómetros.

ESTRUCTURA GENERAL DE UN RADIOENLACE POR MICROONDAS

Equipos Un radioenlace está constituido por equipos terminales y repetidores intermedios. La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por la curvatura terrestre y conseguir así enlaces superiores al horizonte óptico. La distancia entre repetidores se llama Vano.

Los repetidores pueden ser:

Activos

Pasivos

En los repetidores pasivos o reflectores.

No hay ganancia

Se limitan a cambiar la dirección del haz radielectrónico.

Ventajas de los enlaces microondas

Más baratos

Instalación más rápida y sencilla.

Conservación generalmente más económica y de actuación rápida.

Puede superarse las irregularidades del terreno.

La regulación solo debe aplicarse al equipo, puesto que las características del medio de transmisión son esencialmente constantes en el ancho de banda de trabajo.

Puede aumentarse la separación entre repetidores, incrementando la altura de las torres.

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Desventajas de los enlaces microondas

Explotación restringida a tramos con visibilidad directa para los enlaces( necesita visibilidad directa)

Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras en las que hay que disponer.

Las condiciones atmosféricas pueden ocasionar desvanecimientos intensos y desviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas de diversidad y equipo auxiliar requerida, supone un importante problema en diseño.

ANTENAS DE MICROONDAS

La antena utilizada generalmente en las microondas es la de tipo parabólico. El tamaño típico es de un diámetro de unos 3 metros. La antena es fijada rígidamente, y transmite un haz estrecho que debe estar perfectamente enfocado hacia la antena receptora.

Estas antenas de microondas se deben ubicar a una altura considerable sobre el nivel del suelo, con el fin de conseguir mayores separaciones posibles entre ellas y poder superar posibles obstáculos. Sin obstáculos intermedios la distancia máxima entre antenas es de aproximadamente 150 km, con antenas repetidoras , claro está que esta distancia se puede extender, si se aprovecha la característica de curvatura de la tierra, por medio de la cual las microondas se desvían o refractan en la atmósfera terrestre.

Por ejemplo dos antenas de microondas situadas a una altura de 100 m pueden separarse una distancia total de 82 km, esto se da bajo ciertas condiciones, como terreno y topografía. Es por ello que esta distancia puede variar de acuerdo a las condiciones que se manejen.

La distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y redireccionan la señal, es importante destacar que los obstáculos de la señal pueden ser salvados a través de reflectores pasivos.

La señal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada mientras viaja desde el transmisor hasta el receptor, estas atenuaciones y distorsiones son causadas por una pérdida de potencia dependiente a la distancia, reflexión y refracción debido a obstáculos y superficies reflectoras, y a pérdidas atmosféricas.

Reflector parabólico: se construye de fibra de vidrio o aluminio. El caso de fibra de vidrio se construye con un laminado reforzado con resina poliester; la superficie se metaliza con Zinc.

Eficiencia: en una antena se ve reducida la ganancia por las siguientes causas:

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Spill over: la potencia incidente es irradiada en todas las direcciones por el borde de la parábola (rendimiento 90%).

El iluminador tiene un diagrama de emisión que abarca más que la superficie de la antena (rendimiento de 70%).

El iluminador absorbe parte de la energía reflejada en la parábola por que obstruye el camino (rendimiento de 95%).

La rugosidad del reflector produce una diferencia de fase en las ondas reflejadas (rendimiento de 93%).

Se genera una diferencia de fase cuando el iluminador no está exactamente en el foco de la parábola (rend. 98%).

Como el reflector no es un conductor ideal parte de la energía penetra en el material y es absorbida (rendimiento 99%).

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

Los radios de microondas emiten señales usando como medio la atmósfera terrestre, entre transmisores y receptores, para una mejor emisión y recepción, estos se encuentran en la cima de torres a distancias de 15 a 30 millas. Así los sistemas de radio de microondas tienen la ventaja obvia de contar con capacidad de llevar miles de canales individuales de información entre dos puntos, dejando a un lado la necesidad de instalaciones físicas, tales como los cables coaxiales o fibras ópticas. Así claro esta, se evita la necesidad de adquirir derechos de vías a través de propiedades privadas, además las ondas de radio se adaptan mejor para salvar grandes extensiones de agua, montañas altas o terrenos muy boscosos que constituyes formidables obstáculos para los sistemas de cable.

Entre las ventajas de radio de microondas están las siguientes:

Los sistemas de radio no necesitan adquisiciones de derecho de vía entre estaciones.

Cada estación requiere la compra o alquiler de solo una pequeña extensión de terreno.

Por sus grandes frecuencias de operación, los sistemas de radio de microondas pueden llevar grandes cantidades de información.

Las frecuencias altas equivalen longitudes cortas de onda, que requieren antenas relativamente pequeñas.

Las señales de radio se propagan con más facilidad en torno a obstáculos físicos, como por ejemplo, a través del agua o las montañas altas.

Para la amplificación se requieren menos repetidores. Las distancias entre los centros de conmutación son menores.

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Se reducen al mínimo las instalaciones subterráneas. Se introducen tiempos mínimos de retardos. Entre los canales de voz existe un mínimo de diafonía. Son factores importantes la mayor confiabilidad y menores tiempos de

mantenimiento.

DESVENTAJAS

Las frecuencias son susceptibles a un fenómeno llamado Disminución de Multica mino (MultipathFanding), lo que causa profundas disminuciones en el poder de las señales recibidas.

A estas frecuencias las pérdidas ambientales se transforman en un factor importante, la absorción de poder causada por la lluvia puede afectar dramáticamente el Performance del canal.

Un radioenlace terrestre o microondas terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrenas) en línea de vista (Line-of-Sight, LOS) usando equipo de radio con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz. La forma de onda emitida puede ser analógica (convencionalmente en FM) o digital

Las principales aplicaciones de un sistema de microondas terrestre son las siguientes:

Telefonía básica (canales telefónicos) Datos Telegrafo/Telex/Facsímile Canales de Televisión. Video Telefonía Celular (entre troncales)

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Un sistema de microondas consiste de tres componentes principales: una antena con una corta y flexible guía de onda, una unidad externa de RF (Radio Frecuencia) y una unidad interna de RF. Las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 12 GHz, 18 y 23 Ghz, las cuales son capaces de conectar dos localidades entre 1 y 15 millas de distancia una de la otra. El equipo de microondas que opera entre 2 y 6 Ghz puede transmitir a distancias entre 20 y 30 millas.

Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas. Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz.

APLICACIONES

El uso principal es en los servicios de telecomunicaciones de larga distancia

También se utiliza en enlaces punto a punto a cortas distancias entre edificios

Características de transmisión: su banda de frecuencia está comprendida entre 2 y 40 Ghz

En esta transmisión también se da la atenuación

La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias.

Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, pude haber más solapamientos de señales.

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Un satélite de comunicaciones es esencialmente una estación que retransmite microondas. El satélite recibe la señal de una banda de frecuencia, la amplifica o repite y posteriormente la retransmite en otra banda de frecuencia. Para que este satélite funcione con eficacia generalmente se exige que se mantenga en una órbita geoestacionaria. Debe existir una separación prudente entre satélites para que no existan interferencias

El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.

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Se suele utilizar este sistema para:

Difusión de televisión. Transmisión telefónica a larga distancia. Redes privadas.

El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden.

Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal.

Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son:

Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.

Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia.

En las ondas de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos,

pueden aparecer múltiples señales "hermanas".

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Un sistema puede operar con algunas decenas o centenas de ellas, dependiendo de los servicios brindados

APLICACIONES

La difusión de televisión La transmisión telefónica a larga distancia Las redes privadas

CARACTERISTICAS DE TRANSMISIÒN

El rango de frecuencia óptimo para la transmisión vía satélite está comprendida entre 1 y 10 Ghz

En esta transmisión existe un retardo de propagación de una estación a otra pasando por un satélite

Los satélites con microondas son un medio para aplicaciones multidestino

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

Transferencia de información a altas velocidades (Kbps, Mbps) Ideal para comunicaciones en puntos distantes y no fácilmente Accesibles geográficamente. Ideal en servicios de acceso múltiple a un gran número de puntos. Permite establecer la comunicación entre dos usuarios distantes con La posibilidad de evitar las redes públicas telefónicas.

DESVENTAJAS

1/4 de segundo de tiempo de propagación. (retardo)

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Sensibilidad a efectos atmosféricos Sensibles a eclipses Falla del satélite (no es muy común) Requieren transmitir a mucha potencia Posibilidad de interrupción por cuestiones de estrategia militar.

A pesar de las anteriores limitaciones, la transmisión por satélite sigue siendo muy popular.Los satélites de órbita baja (Low Earth Orbit LEO) ofrecen otras alternativas a los satélites geoestacionarios (Geosynchronous Earth Orbit GEO), los cuales giran alrededor de la tierra a más de 2,000 millas. Los satélites de este tipo proveen comunicaciones de datos a baja velocidad y no son capaces de manipular voz, señales de video o datos a altas velocidades.

Pero tienen las ventajas que los satélites GEO no tienen. Por ejemplo, no existe retardo en las transmisiones, son menos sensibles a factores atmosféricos, y transmiten a muy poca potencia. Estos satélites operan a frecuencias asignadas entre los 1.545 GHz y los 1.645 GHz (Banda L).

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La radiación infrarroja, o radiación IR es un tipo de radiación electromagnética y térmica, de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas. Su rango de longitudes de onda va desde unos 0,7 hasta los 1000 micrómetros. La radiación infrarroja es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 Kelvin, es decir, −273,15grados Celsius (cero absoluto).

La radiación infrarroja se encuentra entre la luz visible y las ondas de radio del espectro electromagnético  La radiación infrarroja (IR) tiene longitudes de ondas entre 1 milímetro y 750 nanometros. La longitud de onda de la luz roja tiene 700 nanómetros (o 7 000 Å). La radiación infrarroja oscila con frecuencias entre 300 gigahertz (GHz ó 109 hertz) y 400 terahertz (THz ó 1012 hertz).

Los infrarrojos son clasificados, de acuerdo a su longitud de onda, de este modo:

infrarrojo cercano (de 800 nm a 2500 nm)

infrarrojo medio (de 2.5 µm a 50 µm)

infrarrojo lejano (de 50 µm a 1000 µm)

La materia, por su caracterización energética (véase cuerpo negro) emite radiación. En general, la longitud de onda donde un cuerpo emite el máximo de radiación es inversamente proporcional a la temperatura de éste (Ley de Wien). De esta forma la mayoría de los objetos a temperaturas cotidianas tienen su máximo de emisión en el infrarrojo. Losseres vivos, en especial los mamíferos, emiten una gran proporción de radiación en la parte del espectro infrarrojo, debido a su calor corporal.

La potencia emitida en forma de calor por un cuerpo humano, por ejemplo, se puede obtener a partir de la superficie de su piel (unos 2 metros cuadrados) y su temperatura corporal (unos 37 °C, es decir 310 K), por medio de la Ley de Stefan-Boltzmann, y resulta ser de alrededor de 1000 vatios.

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Esto está íntimamente relacionado con la llamada "sensación térmica", según la cual podemos sentir frío o calor independientemente de la temperatura ambiental, en función de la radiación que recibimos (por ejemplo del Sol u otros cuerpos calientes más cercanos): Si recibimos más de los 1000 vatios que emitimos, tendremos calor, y si recibimos menos, tendremos frío. En ambos casos la temperatura de nuestro cuerpo es constante (37 °C) y la del aire que nos rodea también. Por lo tanto, la sensación térmica en aire quieto, sólo tiene que ver con la cantidad de radiación (por lo general infrarroja) que recibimos y su balance con la que emitimos constantemente como cuerpos calientes que somos. Si en cambio hay viento, la capa de aire en contacto con nuestra piel puede ser reemplazada por aire a otra temperatura, lo que también altera el equilibrio térmico y modifica la sensación térmica.

USOS

Los infrarrojos se utilizan en los equipos de visión nocturna cuando la cantidad de luz visible es insuficiente para ver los objetos. La radiación se recibe y después se refleja en una pantalla. Los objetos más calientes se convierten en los más luminosos.

Un uso muy común es el que hacen los mandos a distancia (ó telecomandos) que generalmente utilizan los infrarrojos en vez de ondas de radio ya que no interfieren con otras señales como las señales de televisión. Los infrarrojos también se utilizan para comunicar a corta distancia los ordenadores con sus periféricos. Los aparatos que utilizan este tipo de comunicación cumplen generalmente un estándar publicado por Infrared Data Association.

La luz utilizada en las fibras ópticas es generalmente de infrarrojos.

Emisores de infrarrojo industriales

Otra de las muchas aplicaciones de la radiación infrarroja es la del uso de equipos emisores de infrarrojo en el sector industrial. En este sector las aplicaciones ocupan una extensa lista pero se puede destacar su uso en aplicaciones como el secado de pinturas o barnices, secado de papel, termofijación de plásticos, precalentamiento de soldaduras, curvatura, templado y laminado del vidrio, entre otras. La irradiación sobre el material en cuestión puede ser prolongada o momentánea teniendo en cuenta aspectos como la distancia de los emisores al material, la velocidad de paso del material (en el caso de cadenas de producción) y la temperatura que se desee conseguir.

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Generalmente, cuando se habla de equipos emisores de infrarrojo, se distinguen cuatro tipos en función de la longitud de onda que utilicen:

1. Emisores de infrarrojo de onda corta.

2. Emisores de infrarrojo de onda media rápida

3. Emisores de infrarrojo de onda media

4. Emisores de infrarrojo de onda larga

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

Requerimientos de bajo voltaje.

Circuito de bajo costo.

Circuitería simple: no requiere hardware especial, puede ser incorporado en el circuito integrado de un producto.

Alta seguridad: Como los dispositivos deben ser apuntados casi directamente alineados (capaces de verse mutuamente) para comunicarse.

DESVENTAJAS

Se bloquea la transmisión con materiales comunes: personas, paredes, plantas, etc.

Corto alcance.

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Sensible a la luz y el clima. Luz directa del sol, lluvia, niebla, polvo, polución pueden afectar la transmisión.

Velocidad: la transmisión de datos es mas baja que la típica transmisión cableada.

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METODOS DE DETECCION Y CORRECCION DE ERRORES

Los aspectos relacionados con módem, multiplexores, etc. Constituyen la parte física de las comunicaciones. Estas están formada también por una parte lógica; tareas tales como la comprobación de una transmisión libre de errores, la

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METODOS DE CORRECCION Y DETECCION DE

ERRORES

adecuación de las capacidades de las partes implicadas en la comunicación son ejemplos claros de esos otros aspectos que se han denominado lógicos.

Cuando se quiere conectar dos o más computadoras entre sí para transmitirse la información, es necesario conectarlas mediante un soporte físico de transmisión. Esta conexión puede ser local, urbana, interurbana o internacional, y esta constituida en base a un cable de hilo, coaxial, enlace de radio, satélite, etc.

Esta variedad de medios aporta toda una diversidad de fenómenos que dificultan la adecuada transmisión.

Se denomina error a toda alteración que provoca que un mensaje recibido no sea una copia fiel del mensaje transmitido.

Debido a los defectos existentes en los medios físicos utilizados para la transmisión, pueden producirse errores en la información transmitida, caracterizándose la calidad de la información por la tasa de errores. La tasa de errores depende de las condiciones de los elementos del soporte físico utilizado en la transmisión y se expresa como la relación entre el número de bits erróneos recibidos y el número total transmitidos. La calidad de la información es incompatible, en algunos casos, con los niveles de seguridad necesarios, en las aplicaciones informáticas, por lo que es necesario disponer de unos equipos que permitan detectar o incluso corregir los errores producidos por la transmisión.

Los errores que se producen en la transmisión tienden a agruparse en ráfagas, en lugar de producirse aisladamente. Este aspecto supone una ventaja, pues facilita la detección de los errores, dado que, de esta forma, afecta sólo a un subconjunto de la información transmitida y es, por tanto, posible reconstruir este subconjunto a partir del resto.

En todos los casos, la protección contra los errores consiste en insertar en cada extremo del enlace un dispositivo, un codificador y un decodificador.

La protección contra los errores consiste en añadir, en el codificador, a la información a transmitir una redundancia para que cuando ésta llega al destino permita detectar o identificar los errores. La redundancia consiste en añadirle unos bits, llamados de redundancia, a los del mensaje, de forma que delate o que identifique los errores cuando se producen. El tipo de redundancia y el modo de obtenerla son los factores que determinan el código de protección frente a errores. La redundancia puede ser utilizada indistintamente para detectar o corregir los errores.

CHEQUEO DE PARIDAD VERTICAL Ó PARIDAD DE CARÁCTER (VRC)

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Este método, como todos los que siguen, hace uso del agregado de bits de control.

Se trata de la técnica más simple usada en los sistemas de comunicación digitales (Redes Digitales, Comunicaciones de Datos) y es aplicable a nivel de byte ya que su uso está directamente relacionado con el código ASCII. Como se recordará, el código ASCII utiliza 7 bits para representar los datos, lo que da lugar a 128 combinaciones distintas. Si definimos un carácter con 8 bits (un byte) quedará un bit libre para control, ese bit se denomina bit de paridad y se puede escoger de dos formas:

• Paridad par • Paridad impar

Según que el número total de unos en esos 8 bits, incluyendo el octavo bit (el de paridad), sea par ó impar. Por sus características la técnica se denomina también paridad de carácter.

El uso de un bit adicional para paridad disminuye la eficiencia, y por lo tanto la velocidad en el canal, el cálculo es sencillo pasamos de 7 bits de datos a 7+1, ello conduce de acuerdo a la expresión 2.10 a un overheadde: (1 - 7/8)100 % = 12.5% de disminución en la eficiencia.

Este método tampoco asegura inmunidad a errores, basta con que dos bits cambien su valor simultáneamente para que el error no sea detectado pues la paridad será correcta y el dato no. Sin embargo, este sencillo sistema permite que

en una línea telefónica discada que transmita entre 103 y 104 bps con una tasa de

error (BER) de 10-5 mejore a 10-7.

Debe mencionarse que en transmisión serial la interpretación de un secuencia 0 y 1 presenta un problema, pues el bit menos significativo (LSB) se transmite primero y el más significativo (MSB) de último.

Posibilidad de errores Entre varios ordenadores o en el interior de ellos la información circula entre

diferentes dispositivos :Ruidos en las comunicacionesDefectos en las superficies de los discos, etc.

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Los errores consisten en la modificación de la información desde que se emite, hasta que se recibe.Cambio de valor de algunos bits (0 ⇔1)

Tipos de erroresAislados: Bit afectado rodeado de bits correctos

Simples: 1 bit afectado Múltiples: Más de 1 bit afectado

Ráfagas de errores: Secuencia de bits contiguos con erroresInformación de partida:

1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0

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Error aislado simple:

1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0

Errores aislados triples:

1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0

Ráfaga de error:

1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0

Chequeo de paridad vertical (VRC)

Comprobación de paridadvertical -VRC (Vertical RedundancyChecking) -La información se coloca en bloques de longitud fija -A los bloques se les añade un bit llamado de paridad y que, normalmente,

precede a la información

Criterios para la paridad•Bit de paridad par:

-Nºtotal de “1”par: Bit de paridad = 0-Nºtotal de “1”impar: Bit de paridad = 1

•Bit de paridad impar:-Nºtotal de “1”par: Bit de paridad = 1-Nºtotal de “1”impar: Bit de paridad = 0

EJEMPLOS

Completar el bit de paridad con criterio impar (1) y par (2)

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IMPAR PAR INFORMACION

1 0 0 0 0 0

0 1 0 1 1 1

1 1 0 1 0 0

1 1 1 0 1 1

1 0 1 0 0 0

0 1 1 1 1 1

0 1 1 1 0 0

0 0 0 1 1 0

CHEQUEO DE PARIDAD HORIZONTAL (LRC), LONGITUDINAL Ó DE COLUMNA

Este chequeo de paridad horizontal ó longitudinal (HRC ó LRC) en vez de estar orientado al carácter lo está al mensaje, y consiste en que cada posición de bit de un mensaje tiene bit de paridad, así por ejemplo se toman todos los bits b0 de los

caracteres que componen el mensaje y se calcula un bit de paridad par o impar, según el criterio definido, este bit de paridad es el bit b0 de un carácter adicional

que se transmite al final del mensaje, y se procede luego sucesivamente con los demás bits incluyendo el de paridad. El carácter así construido se denomina BCC (Block Check Character), también se le denomina BCS (Block Character Sequence).

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Históricamente entre el 75 y el 98% de los errores presentes son detectados por LRC, los que pasan desapercibidos se deben a limitaciones propias del método, así por ejemplo un error en b2 en dos diferentes caracteres simultáneamente

produce un LRC válido.

Comprobación de Chequeo de paridad horizontal (LRC)EJEMPLO

Se quiere enviar la información “PAG”en ASCII (7 bits):

Se añade:

Bit para VRC criterio par (verde, primera fila)

Bit para LRC criterio par (azul, última columna)

Bit de paridad cruzada criterio par (rosa)

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CRC (CYCLIC REDUNDANCY CHECK)

Es una categoría de códigos cíclicos ampliamente usada en redes LAN y WAN. En la codificación, la palabra de datos de m bits se combina con r bits en cero (0), de tal forma que n = m + r. Losn bits resultantes se pasan al generador CRC. El generador usa un divisor de r + 1 bits, que debe ser predefinido y compartido entre el emisor y el receptor. El generador luego divide la palabra de n bits por el divisor

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usando aritmética. El cociente de la división se descarta, y el resto se concatena con la palabra de datos generando así la palabra codificada.

En la decodificación (receptor) se recibe la palabra posiblemente alterada por los errores de transmisión. Se ingresa la palabra de n bits al verificador y se divide nuevamente por el mismo divisor usado previamente. El resto producido por la división es un síndrome de r bits que se entrega al analizador lógico. Este analizador cumple una simple función: si los bits del síndrome son todos ceros (0), los primeros m bits de la palabra codificada son aceptados como la palabra de datos original; si al menos un bit es distinto de cero se descarta la palabra porque se asume que ha ocurrido un error.

El Generador del CRCUn generador de CRC usa división. En el Ejemplo se ilustra el proceso. En el primer paso, al divisor de cuatro bits se le aplica OR Exclusivo (XOR) con los cuatro primeros bits del dividendo. Esta operación no afecta al bit que está a continuación. En el ejemplo, el divisor 1101 ^1001 (los cuatro primeros bits del dividendo) arrojan el resultado 100 (el 0 inicial se descarta) [1].

A continuación se arrastra el siguiente bit sin usar del dividendo para hacer que el número de bits sea igual al del divisor. Por tanto, el paso siguiente (1101 ^ 1000) arroja 101, continuando el proceso de la misma forma.

Si el bit más a la izquierda del resto es cero (0), no se puede usar el divisor compartido, sino que se debe usar una cadena de ceros de la misma longitud. Este proceso se mantiene hasta que se hayan usado todos los bits en el dividendo.

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Control de flujo:

Tipos: asentamiento, ventanas, deslizantes.

Por hardware o software, de lazo abierto o cerrado

CONTROL DE FLUJO:

Es una técnica para que el emisor no sobrecargue al receptor al enviarle más datos de los que pueda procesar. El receptor tiene un buffer de una cierta capacidad para ir guardando los datos recibidos y tras procesarlos, enviarlos a capas superiores. Vamos a suponer que todas las tramas recibidas llegan con un poco de retardo pero sin errores y sin adelantarse unas a otras. Es necesario para no saturar un receptor cuando recibe datos a una velocidad mayor de la que puede soportar. Para ello, se establece una comunicación entre emisor y receptor de forma que hasta que el primero no recibe una señal del segundo indicando que el paquete de datos se ha recibido correctamente, no envía el siguiente paquete.

El control de flujo define un conjunto de procedimientos usados para restringir la cantidad de datos que el emisor puede enviar antes de esperar una confirmación.

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OBJETIVOS:

– Asegurarse que no se transmiten los datos más rápido de lo que se puede procesar.

– Optimizar el uso del canal.

– Evitar saturar el canal.

– Proteger la transmisión contra borrado, inserción, duplicación y reordenamiento de mensajes.

ASENTAMIENTO

Para que el emisor sepa que las tramas están llegando correctamente, el receptor envía de regreso una trama de control que denota asentimiento positivo o negativo. Si la trama se pierde el emisor quedará esperando infinitamente, para evitar esto se incluye un temporizador que se inicia al enviar la trama. Este es lo suficientemente largo para que la trama llegue se procese y regrese el asentimiento.

VENTANAS DESLIZANTES

En este protocolo (el siguiente), la ventana deslizante es un concepto abstracto que define el rango de números de secuencia que usan el emisor y el receptor. En otras palabras, el emisor y el receptor necesitan tratar solo con una parte de los números de secuencia posibles. El rango que afecta al emisor se denomina ventana deslizante del emisor; el rango que afecta al receptor se denomina ventana deslizante del receptor. A continuación se tratan ambos.

La ventana de envió es una caja imaginaria que cubre los datos de secuencia de las tramas de datos que pueden estar en tránsito. En cada posición de la ventana algunos de estos números de secuencia definen las tramas enviadas; otros definen las que se van a enviar. El máximo tamaño de la ventana es 2m−1 por razones que veremos más tarde. En este capítulo haremos que el tamaño de la ventana será fijo y de valor máximo, pero en el capítulo siguiente veremos que algunos protocolos pueden tener una ventana de tamaño variable como se muestra en la siguiente figura, muestra una ventana deslizante de tamaño 15 (m=4).

Ventana de envió ARQ con vuelta atrás N

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El cualquier momento la ventana divide los números de secuencia posibles en cuatro regiones. La primera región, desde el extremo izquierdo hasta el extremo izquierdo de la ventana, define la secuencia de números perteneciente a las tramas ya confirmadas. El emisor no se preocupa de estas tramas y no mantiene copias de ellas. La segunda región define el rango de números de secuencia pertenecientes a las tramas que se han enviado y tienen status desconocido. El emisor necesita esperar para saber si estas tramas se han recibido o se han perdido. Estas se denominan tramas pendientes. El tercer rango, en blanco en la figura define el rango de números de secuencia para las tramas que se pueden enviar; sin embargo, los paquetes de datos correspondientes todavía no se han recibido desde el nivel de red. Finalmente, la región cuarta define los números de secuencia que no pueden ser usados hasta que la ventana se deslice, como veremos a continuación.

La ventana en sí misma es una abstracción; hay tres variables que definen su tamaño y posición en cualquier instante. Estas tres variables se denominan S f

(ventana de envió, primera trama pendiente), Sn (ventana de envió, siguiente trama

a enviar) y S¿ ¿¿(ventana de envió, tamaño). La variable S f define el número de

secuencia de la primera (la más antigua) trama pendiente. La variable Sn almacena el número de secuencia que será asignado a la siguiente trama a enviar. Finalmente, la variable Ssi ze define el tamaño de la ventana, que en nuestro protocolo es fijo.

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El CONTROL DE FLUJO se puede hacer de dos maneras: por hardware (RTS/CTS) o por software (Xon/Xoff).

POR SOFTWARE

El carácter Xoff(ASCII 19, DC3 “‼” ) es utilizado por el receptor para decir que su buffer está lleno y el emisor debe esperar. Cuando vuelva a tener espacio en el buffer, enviara el carácter Xon (ASCII 17, DC1 “◄”), diciéndole que puede volver a trasmitir.

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Funcionamiento de la ventana deslizante durante el intercambio de información

POR HARDWARE

Este tipo de control de flujo requiere que entre su PC y su MODEM se conecten dos hilos: RTS y CTS. Cuando el buffer del receptor se llena (supongamos que es un modem “lento”) le dice al PC que espere, desactivando la señal CTS. Cuando vuelva a tener espacio en el buffer, activa nuevamente el CTS para decir que está nuevamente listo. El control de flujo por hardware (RTS/CTS) depende del módem para controlar el flujo de datos. Se debe usar con todos los módems de alta velocidad o con los módems que comprimen datos.

ESTRATEGIAS DE CONTROL:

La estrategia de control hace referencia a la naturaleza y la dirección de los lazos existentes entre las variables medidas y/o controladas y las variables de control. Se distinguen dos tipos de estrategias en función de la naturaleza de la información utilizada para calcular la acción de control del sistema, lazo abierto y lazo cerrado.

Lazo abierto: La acción de control se calcula conociendo la dinámica del sistema, las consignas y estimando las perturbaciones. Esta estrategia de control puede compensar los retrasos inherentes del sistema anticipándose a las necesidades del usuario. Sin embargo, el lazo abierto generalmente es insuficiente, debido a los errores del modelo y a los errores en la estimación de

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n: cantidad de mensajes que quedan por procesar en la cola del receptor

las perturbaciones. Por ello, es común la asociación de lazo cerrado-lazo abierto, de modo que el lazo cerrado permite compensar los errores generados por el lazo abierto.

Lazo cerrado: La acción de control se calcula en función del error medido entre la variable controlada y la consigna deseada. Las perturbaciones, aunque sean desconocidas son consideradas indirectamente mediante sus efectos sobre las variables de salida. Este tipo de estrategia de control puede aplicarse sea cual sea la variable controlada. La gran mayoría de los sistemas de control que se desarrollan en la actualidad son en lazo cerrado.

Según la dirección de la estrategia de control podemos distinguir tres casos, control aguas abajo, control aguas arriba y control mixto.

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1.- ¿Qué son los sistemas de transmisión de datos?El medio de transmisión es el camino físico entre el transmisor y el receptor. Los medios de transmisión se clasifican en guiados y no guiados. En ambos casos, la comunicación se lleva a cabo con ondas electromagnéticas.

2.- ¿Por qué están determinadas Las características y calidad de la transmisión?Transmisión están determinadas tanto por el tipo de señal, como por las características del medio.

3.- ¿Cuáles son los medios de transmisión guiados?Claves de par trenzado, cable coaxial y fibra óptica.

4.- ¿Qué tipos de señales transporta el cable par trenzado?Se puede usar para señales analógicas como señales digitales.

5- ¿Tipos de topologías se puede usar el cable par trenzado?Estrella, bus, anillo.

6.- ¿Cuáles son las 2 variantes del cable de par trenzado?Cable par trenzado sin blindar (utp) y cable par trenzado blindado (stp)

7.- ¿Cómo está construido al cable coaxial?Consiste en un conductor cilíndrico externo que rodea a un cable conductor. El conductor interior se mantiene a lo largo del eje axial mediante una serie de anillos aislantes regularmente espaciados o bien mediante un material sólido dieléctrico. El conductor exterior se cubre con una cubierta o funda protectora.

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8.- ¿Dónde se puede aplicar el cable coaxial?• Distribución de televisión. • Telefonía a larga distancia. • Conexión con periféricos a corta distancia. • Redes de área local.

9.- ¿Qué tipos de cable coaxial se utiliza para medio de transmisión?• Cable fino (Thinnet). • Cable grueso (Thicknet).

10.- ¿Cuáles son los tipos de fibra óptica?Fibra multimodo.Fibra monomodo.

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Los medios se caracterizan por ser más veloces, este tipo de medio es el mas utilizado debido a su bajo costo (se utiliza mucho en telefonía), su velocidad de transmisión depende directamente de la distancia entre las terminales, se utilizan para realizar un enlace punto a punto.

Los medios no guiados o sin cable han tenido gran acogida al ser un buen medio al cubrir grandes distancias y hacia cualquier dirección su mayor logro se dio desde la conquista espacial a través de los satélites y su tecnología no para de cambiar.

Se entiende el material físico cuyas propiedades de tipo electrónico, mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo se emplea para facilitar el transporte de información entre terminales distante geográficamente.

Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas.

El medio de transmisión consiste en el elemento q conecta físicamente las estaciones de trabajo al servidor y los recursos de la red. Entre los diferentes medios utilizados en las LANs se puede mencionar: el cable de par trenzado, el cable coaxial, la fibra óptica y el espectro electromagnético (en transmisiones inalámbricas).

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Materiales:

1 cinta de aislar Cable utp Conectores usb macho y hembra Papel aluminio Base de madera Estaño 1 pasta para soldar 1 solador 1 adaptador de red 1 cd

Pasos:

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1. Se pelan en ambos extremos el cable utp trenzando parejas de la siguiente manera: Blanco/azul Naranja/blanco Verde/ blanco/Y los sobrantes se juntan y se soldán con el estaño en el conector usb macho

.

2. Se cubre con cinta de aislar los extremos de los cables.

3. Se forra la base de madera con aluminio completamente

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4. Se conecta un extremo del cable al adaptador de red mientras que en el extremo sobrante va a la computadora.

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5. Se forra el cd con aluminio

6. Alejas lo más posible el adaptador junto con la base de madera y el cd en esa base.

7. Esperas a que te localice la red y listo tendrás una señal excelente.

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http://www.slideshare.net/andtov89/medios-de-transmisin-no-guiados-el-satlite-6644428

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http://www.windows2universe.org/physical_science/magnetism/em_infrared.html&lang=sp

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