MEDIOS DE TRANSMISIÓNREDES LOCALES BASICO

ALEJANDRO GUTIÉRREZ GÓMEZ10.032.294

GRUPO 301121_4

TUTOR:LEONARDO BERNAL ZAMORA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

COLOMBIA2012

MEDIOS DE TRANSMISIÓNComo medios de transmisión se entiende

por 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 distantes geográficamente.

Dependiendo de la forma de conducir la señal a través del medio, los medios de transmisión se pueden clasificar en dos grandes grupos: medios de transmisión guiados y medios de transmisión no guiados.

1. Medios Guiados

Los medios guiados son aquellos que proporcionan un conductor de un dispositivo al otro e incluyen cables de pares trenzados, cables coaxiales y cables de fibra óptica.

Los medios de transmisión guiados están constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro.

1.A. Cable par trenzado

Es el medio guiado más barato y más usado. Consiste en un par de cables, embutidos para su aislamiento, para cada enlace de comunicación. Debido a que puede haber acoples entre pares, estos se trenza con pasos diferentes. La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética.

Debido a su bajo costo es muy utilizado (se utiliza mucho en telefonía) pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisión y su corta distancia de alcance. Con estos cables, se pueden transmitir señales analógicas o digitales.

Categorías cables par trenzado

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.

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).

1.A.1. Cable par trenzado sin blindaje (UTP)

Los cables de pares trenzados se utilizan para diferentes tecnologías de redes 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.

1.A.2. Cable de par trenzado blindado (STP)

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.

1.A.3. Cable de par trenzado con blindaje global (FTP)

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.

Cable par trenzado, categorías:

Cable par trenzado, 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 (diafonía) Alto costo de los equipos. Distancia limitada (100 metros por segmento).

1.B. Cable coaxial

El cable coaxial fue creado en la década de los 30, y es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante.

Cable coaxial, categorías, ventajas y desventajas:

Características

Rendimiento: Como hay mucha atenuación en la señal, esta se debilita y se necesita el uso de repetidores.Aplicaciones: Se usó en redes telefónicas análogas y digitales. Actualmente se usa en conexiones de televisión por cable. También se aplica a redes LAN con tecnología ethernet.

Ventajas: - Gracias a su gran ancho de banda se transmiten una gran cantidad de datos.- Una alta frecuencia de transmisión de datos.

Desventajas:- Debido a su gran atenuación de la señal esta se debilita rápidamente.

1.C. Fibra óptica

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. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Tipos de fibra

Conectores de Fibra Óptica:

- Conector SC: Se usa para la TV por cable. Usa un sistema de bloqueo tirar.

- Conector ST: Se usa para conectar el cable o dispositivos de red.

- Conector MT-RJ: Tiene un conector del mismo tamaño que el KJ45.

Ventajas y desventajas de la fibra óptica:

Ventajas:

- Ancho De Banda Mayor: El cable de Fibra Óptica puede proporcionar anchos de banda dramáticamente mayores que cualquier cable del Par Trenzado o Coaxial. Actualmente, las tasas de datos y el uso de ancho de banda sobre los cables de Fibra Óptica no están limitados por el medio sino por la tecnología.-Menor Atenuación de la Señal: La distancia de transmisión de la Fibra Óptica es significativamente mayor que la que se consigue en otros medios guiados. Una señal puede transmitirse a lo largo de millas sin necesidad de regeneración.- Inmunidad a Interferencia electromagnética: El ruido electromagnético no puede afectar a los cables de Fibra Óptica.- Resistencia a Materiales corrosivos: El cristal es más resistente a los materiales corrosivos que el cobre.- Ligereza: Los cables de Fibra Óptica son muchos mas ligeros que los de cobre.- Mayor Inmunidad a los Pinchazos: los cables de Fibra Óptica son más inmunes a los pinchazos que los de cobre.

Desventajas:

- Instalación/Mantenimiento: El cable de Fibra Óptica es una tecnología relativamente nueva. Su instalación y mantenimiento requiere expertos que no están disponibles en cualquier parte.- Propagación Unidireccional de la Luz: La propagación de la luz es unidireccional. Si se necesita comunicación bidireccional, se necesitan dos Fibras Ópticas.- Coste: El cable y los conectores son relativamente más caros que los otros medios guiados. Si la demanda de ancho de banda no es alta, a menudo el uso de Fibra Óptica no se justifica.

Características Medios Guiados

2. Medios No Guiados

Los medios no guiados o sin cable han tenido gran acogida al ser un buen medio para 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. De manera general podemos definir las siguientes características de este tipo de medios: la transmisión y recepción se realiza por medio de antenas, las cuales deben estar alineadas cuando la transmisión es direccional, o si es omnidireccional la señal se propaga en todas las direcciones.

2.A. Radiotransmisión

Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden viajar distancias largas y penetrar edificios sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la comunicación, tanto en interiores como en exteriores. Las ondas de radio también son omnidireccionales, lo que significan que viajan en todas las direcciones desde la fuente, por lo que el transmisor y el receptor no tienen que alinearse con cuidado físicamente.

Clasificación Radiofrecuencia

Nombre Nombre inglésAbreviatura

inglesaBanda ITU Frecuencias Longitud de onda

< 3 Hz > 100.000 km

Frecuencia extremadamente baja

Extremely low frequency ELF 1 3-30 Hz 100.000–10.000 km

Súper baja frecuencia Super low frequency SLF 2 30-300 Hz 10.000–1.000 km

Ultra baja frecuencia Ultra low frequency ULF 3 300–3.000 Hz 1.000–100 km

Muy baja frecuencia Very low frequency VLF 4 3–30 kHz 100–10 km

Baja frecuencia Low frequency LF 5 30–300 kHz 10–1 km

Media frecuencia Medium frequency MF 6 300–3.000 kHz 1 km – 100 m

Alta frecuencia High frequency HF 7 3–30 MHz 100–10 m

Muy alta frecuencia Very high frequency VHF 8 30–300 MHz 10–1 m

Ultra alta frecuencia Ultra high frequency UHF 9 300–3.000 MHz 1 m – 100 mm

Súper alta frecuencia Super high frequency SHF 10 3-30 GHz 100–10 mm

Frecuencia extremadamente alta

Extremely high frequency EHF 11 30-300 GHz 10–1 mm

> 300 GHz < 1 mm

2.B. 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.

2.B.1. Microondas Terrestres

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.

2.B.2. Microondas por satélite

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.

Se suele utilizar este sistema para:• Difusión de televisión.• Transmisión telefónica a larga distancia.• Redes privadas.

Bandas de frecuencia

BandaRango de frecuencia

Origen del nombre,

Banda I hasta 0,2 GHz

Banda G 0,2 a 0,25 GHz

Banda P 0,25 a 0,5 GHz

Previous, dado que los primeros radares del Reino Unido utilizaron esta banda, pero luego pasaron a frecuencias más altas

Banda L 0,5 a 1,5 GHz Long wave (Onda larga)

Banda S 2 a 4 GHz Short wave (Onda corta)

Banda C 4 a 8 GHz Compromiso entre S y X

Banda X 8 a 12 GHzUsada en la II Guerra Mundial por los sistemas de control de fuego, X de cruz (como la cruz de la retícula de puntería)

Banda Ku 12 a 18 GHz Kurz-unten (bajo la corta)

Banda K 18 a 26 GHz Alemán Kurz (corta)

Banda Ka 26 a 40 GHz Kurz-above (sobre la corta)

Banda V 40 a 75 GHzVery high frequency (Muy alta frecuencia)

Banda W 75 a 111 GHz W sigue a V en el alfabeto

Microondas EE.UU.

BandaRango de frecuencia

Banda A hasta 0,25 GHz

Banda B 0,25 a 0,5 GHz

Banda C 0,5 a 1 GHz

Banda D 1 a 2 GHz

Banda E 2 a 3 GHz

Banda F 3 a 4 GHz

Banda G 4 a 6 GHz

Banda H 6 a 8 GHz

Banda I 8 a 10 GHz

Banda J 10 a 20 GHz

Banda K 20 a 40 GHz

Banda L 40 a 60 GHz

Banda M 60 a 100 GHz

Microondas UE, OTAN

Ventajas y desventajas de los microondas

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.

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.

2.C. Infrarrojos

Las redes por infrarrojos nos permiten la comunicación entre dos modos, usando una serie de leds infrarrojos para ello. Se trata de emisores/receptores de las ondas infrarrojas entre ambos dispositivos, cada dispositivo necesita al otro para realizar la comunicación por ello es escasa su utilización a gran escala. Esa es su principal desventaja, a diferencia de otros medios de transmisión inalámbricos (Bluetooth, Wireless, etc.).

Clasificación, ventajas y desventajas de los infrarrojos:

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).

VENTAJAS• El infrarrojo ofrece una amplio ancho de banda que transmite señales a velocidades muy altas (alcanza los 10 Mbps).• Tiene una longitud de onda cercana a la de la luz y se comporta como ésta (no puede atravesar objetos sólidos como paredes, por lo que es inherentemente seguro contra receptores no deseados).• La transmisión infrarrojo con láser o con diodos no requiere autorización especial en ningún país (excepto por los organismos de salud que limitan la potencia de la señal transmitida).• Utiliza un protocolo simple y componentes sumamente económicos y de bajo consumo de potencia.

DESVENTAJAS •Es sumamente sensible a objetos móviles que interfieren y perturban la comunicación entre emisor y receptor.• Las restricciones en la potencia de transmisión limitan la cobertura de estas redes a unas cuantas decenas de metros.• La luz solar directa, las lámparas incandescentes y otras fuentes de luz brillante pueden interferir seriamente la señal.• Las velocidades de transmisión de datos no son suficientemente elevadas y solo se han conseguido en enlaces punto a punto. Por ello, lejos de poder competir globalmente con las LAN) de microondas, su uso está indicado más bien como apoyo y complemento a las LAN ya instaladas, cableadas o por radio (microondas).

2.D. LaserLa palabra “láser” es la sigla de la expresión “light amplification by stimulated emission of radiation” que significa “amplificación de luz por emisión estimulada de radiación”. Esta misma palabra se utiliza para dar nombre al dispositivo que realiza este proceso y para calificar la luz emitida por aquél.

Es un rayo de luz generado y enfocado de tal manera que vaporiza el material cuando se enfoca en áreas pequeñas. El efecto es parecido a usar una lupa en el sol para hacer fuego. Las principales propiedades del rayo láser son 1) la luminosidad, que es la potencia emitida en determinada área, permite enfocar el rayo en un punto pequeño como resultado de la mínima dispersión de la luz, 2) la monocromaticidad o estabilidad de frecuencia implica un sólo color o tamaño de onda lo que es muy importante cuando se usa para medir distancias y 3) la coherencia se refiere a la habilidad del rayo de mantener uniformidad de ondas al transmitirse.

Clasificación de láseresSegún la peligrosidad de los láseres y en función del Límite de Emisión Accesible (LEA) se pueden clasificar los láseres en las siguientes categorías de riesgo:

• Clase 1: seguros en condiciones razonables de utilización.• Clase 1M: como la Clase 1, pero no seguros cuando se miran a través de instrumentos ópticos como lupas o binoculares.• Clase 2: láseres visibles (400 a 700 nm). Los reflejos de aversión protegen el ojo aunque se utilicen con instrumentos ópticos.• Clase 2M: como la Clase 2, pero no seguros cuando se utilizan instrumentos ópticos.• Clase 3R: láseres cuya visión directa es potencialmente peligrosa pero el riesgo es menor y necesitan menos requisitos de fabricación y medidas de control que la Clase 3B.• Clase 3B: la visión directa del haz es siempre peligrosa, mientras que la reflexión difusa es normalmente segura.• Clase 4: La exposición directa de ojos y piel siempre es peligrosa y la reflexión difusa normalmente también. Pueden originar incendios

Ventajas, desventajas tecnologia Laser

VENTAJAS.Una de las ventajas de esta tecnología es que no se utiliza ningún cable ni fibra óptica ni contratar enlaces a las empresas de telecomunicaciones. Es relativamente fácil de instalar, a diferencia no requiere ninguna licencia por el uso de una radiofrecuencia es inmune a interferencias o saturaciones.

DESVENTAJASUna de sus desventajas de este sistema de comunicación basado en tecnología óptica es la niebla.

La niebla esta compuesta por pequeñas gotas de agua suspendidas que solo poseen unos cientos de micrones de diámetro, pero pueden cambiar las características de la luz o impedir su pasaje completamente a través de una combinación, absorción y dispersión

2.E. Satélite

Los satélites artificiales de comunicaciones son un medio muy apto para emitir señales de radio en zonas amplias o poco desarrolladas, ya que pueden utilizarse como enormes antenas suspendidas del cielo. Se suelen utilizar frecuencias elevadas en el rango de los GHz; además, la elevada direccionalidad de antenas utilizadas permite "alumbrar" zonas concretas de la Tierra.

2.E.1. Satélite geosíncrono

Los satélites geosíncronos describen órbitas sobre el ecuador terrestre con la misma velocidad angular que la Tierra, es decir, permanecen inmóviles sobre un determinado punto sobre nuestro globo. Un solo satélite geosíncrono de gran altitud puede proporcionar comunicaciones confiables aproximadamente a un 40% de la superficie terrestre.

2.E.2. Satélites de órbita baja

Los satélites con órbitas inferiores a 36.000 km tienen un período de rotación inferior al de la Tierra, por lo que su posición relativa en el cielo cambia constantemente. La movilidad es tanto más rápida cuanto menor es su órbita.

Ancho de banda satelitales.

BandaFrecuencias

Enlace descendente (GHz) Enlace ascendente (GHz) Problemas

C 4/6 3.7-4.2 5.925-6.425Interferencia terrestre

Ku 11/14 11.7-12.2 14.0-14.5 Lluvia

Ka 20/30 17.7-21.7 27.5-30.5Lluvia; costo del equipo

La banda C fue la primera en destinarse al tráfico comercial por satélite; en ella se asignan dos intervalos de frecuencia, el más bajo para tráfico de enlaces descendentes (desde el satélite) y el superior para tráfico de enlaces ascendente(hacia el satélite). Para una conexión dúplex se requiere un canal en cada sentido. Estas bandas ya están sobre pobladas porque también las usan las portadoras comunes para enlaces terrestres de microondas.

La siguiente banda más alta disponible para las portadoras de telecomunicaciones comerciales es la banda Ku. Esta banda no está congestionada (todavía), y a estas frecuencias los satélites pueden estar espaciados tan cerca como 1 grado. Sin embargo, existe un problema: la lluvia. El agua es un excelente absorbente de estas microondas cortas. Por fortuna, las tormentas fuertes casi nunca abarcan áreas extensas, de modo que con usar varia estaciones terrestres ampliamente separadas en lugar de una sola se puede resolver el problema, a expensas de gastar más en antenas, cables y circuitos electrónicos para conmutar con rapidez entre estaciones. Ya se asignó también ancho de banda en la banda Ka para tráfico comercial por satélite, pero el equipo necesario para aprovecharlo todavía en caro. Además de estas bandas comerciales, existen muchas bandas gubernamentales y militares.

Ventajas, desventajas de los satélites.

Un satélite es un simple repetidor radioeléctrico y como tal puede estar capacitado para prestar cualquier servicio de comunicaciones. Remarcamos algunas ventajas de estos sistemas:

a.) Cobertura inmediata y total de grandes zonas geográficas, al contario de los sistemas terrestres clásicos, de lenta implantación.

b.) Posibilidad de independizarse de las distancia y de los obstáculos naturales como las montañas etc.

Con respecto a las desventajas, cabe citar el elevadísimo costo inicial, el cual solo podría ser afrontado mediante la gestión de un crédito internacional; el principal inconveniente estaría dado en la necesidad de tomar una decisión política a través de la cual, se superen intereses sectoriales y contradictorios y se implemente definitivamente el sistema teniendo en miras fundamentalmente el bien de toda la comunidad.

2.F. Telefonía celularEl teléfono móvil es un dispositivo inalámbrico electrónico para acceder y utilizar los servicios de la red de telefonía celular o móvil. Se denomina celular en la mayoría de países latinoamericanos debido a que el servicio funciona mediante una red de celdas, donde cada antena repetidora de señal es una célula, si bien también existen redes telefónicas móviles satelitales. Su principal característica es su portabilidad, que permite comunicarse desde casi cualquier lugar. La principal función es la comunicación de voz, como el teléfono convencional.

La comunicación telefónica es posible gracias a la interconexión entre centrales móviles y públicas. Según las bandas o frecuencias en las que opera el móvil, podrá funcionar en una parte u otra del mundo. La telefonía móvil consiste en la combinación de una red de estaciones transmisoras o receptoras de radio (repetidores, estaciones base o BTS) y una serie de centrales telefónicas de conmutación de 1er y 5º nivel (MSC y BSC respectivamente), que posibilita la comunicación entre terminales telefónicos portátiles (teléfonos móviles) o entre terminales portátiles y teléfonos de la red fija tradicional.

MEDIO DE TRANSMISION

ANCHO DE BANDA

CAPACIDAD MÁXIMA

CAPACIDAD USADA

OBSERVACIONES

Cable de pares 250 KHz 10 Mbps 9600 bps- Apenas usados hoy en día.- Interferencias, ruidos.

Cable coaxial 400 MHz 800 Mbps 10 Mbps- Resistente a ruidos e interferencias- Atenuación.

Fibra óptica 2 GHz 2 Gbps 100 Mbps

- Pequeño tamaño y peso, inmune a ruidos e interferencias, atenuación pequeña.- Caras. Manipulación complicada.

Microondas por satelital

100 MHz 275 Gbps 20 Mbps - Se necesitan emisores/receptores.

Microondas terrestres

50 GHz 500 Mbps- Corta distancia y atenuación fuerte.- Difícil instalar.

Láser 100 MHz- Poca atenuación.- Requiere visibilidad directa emisor/ receptor.

CUADRO RESUMEN