00Tema 3_ Medios de transmisión

Tema 3

Medios de transmisión

Introducción



Una señal puede llegar desde el transmisor al receptor por muchos medios

 Cables metálicos

 Fibras ópticas

 Ondas



Surge la primera clasificación

 Medios guiados

 Medios no guiados

Introducción



La velocidad de transmisión depende directamente de:

 La distancia entre los terminales

Modelo eléctrico de una línea de

transmisión

CASO IDEAL



A la hora de estudiar los elementos receptores y emisores, se consideran

que las líneas de transmisión se consideran ideales

Modelo eléctrico de una línea de

transmisión

CASO REAL



señales de baja frecuencia

 presenta una oposición SOLO RESISTIVA

 Es un efecto predecible y fácil de medir y calcular la resistencia



Aumentamos la frecuencia

 Aparecen efectos CAPACITIVOS E INDUCTIVOS

Modelo eléctrico de una línea de

transmisión



El estudio de las líneas es fundamental si

queremos que la señal llegue desde el

transmisor al receptor con atenuación

y/o distorsión mínimas



Efectos

 Inductivo: aparece por la longitud de la línea

 Capacitivo: cuando hay dos

conductores separados por un aislante

Medios de transmisión guiados



Constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o guiado) de

las señales desde un extremo al otro.



Las principales características son:

 el tipo de conductor utilizado

 la velocidad máxima de transmisión

 las distancias máximas que puede ofrecer entre repetidores

 la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas

 la facilidad de instalación

Medios de transmisión guiados



Tipos

 Cables de pares

 Par trenzado

 Cable coaxial

Medios de transmisión guiados:

Cable de pares



par de hilos rígidos de cobre



Se utiliza en telefonía (roseta y teléfono)



Muy económico



Sensible a ruidos (actúa como una antena)

Medios de transmisión guiados:

Par trenzado



2 hilos de cobre aislado

 Trenzado  helicoidal (reducir interferencia eléctrica)

 Cuando se trenzan los alambres, las ondas de diferentes vueltas se cancelan, por lo que la radiación del cable es menos efectiva.

Medios de transmisión guiados:

Par trenzado



Un cable de par trenzado está formado por un grupo de pares trenzados,

normalmente cuatro



recubiertos por un material aislante



Para distribución telefónica se utilizan mangueras de más pares. Para saber

Medios de transmisión guiados:

Par trenzado



Características

 Obtenido por procedimiento electrolítico y recocido

 Aislante de polietileno

 Diferente paso de pareado para reducir desequilibrios de capacidad y diafonía entre pares

 El diámetro del conductor suele estar comprendido entre 0,4 y 0,9 mm.

 La impedancia de cada par trenzado tiene valores típicos entre 100 y 200 .

 La atenuación que presentan estos cables suele ser alta, y depende

fundamentalmente del diámetro del cable, siendo menor a mayor diámetro

 la atenuación aumenta con la frecuencia de la señal que se transmite

 cuando las distancias a cubrir con este tipo de cables son grandes

 repetidores o regeneradores de la señal para señales digitales

Medios de transmisión guiados:

Par trenzado



La impedancia es un parámetro muy bien definido, ya que los sistemas

deben diseñarse con la misma impedancia característica de los cables,

para asegurar la máxima transferencia de potencia de la señal



Limitado



en distancia, ancho de banda y tasa de datos



Ventajas

 Bajo coste.

 Alto número de estaciones de trabajo por segmento.

 Sistema simple, facilidad para el rendimiento y la solución de problemas



Desventajas

 Altas tasas de error a altas velocidades.

 Ancho de banda limitado.

 Baja inmunidad al ruido.

 Baja inmunidad a la diafonía.

 Alto costo de los equipos.

Medios de transmisión guiados:

Par trenzado



Tipos

 Se fabrican varios tipos de cables, con distinto grado de apantallamiento

 UTP

 FTP

Par trenzado:

UTP



Unshielded twisted pair

o par trenzado sin blindaje



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

Par trenzado:

UTP



Es el más utilizado en sistemas de telefonía y transmisión de datos, debido

a sus

características

:

 Tamaño reducido, que facilita el conexionado y banalización de los cables. Típicamente, tienen un diámetro de 0,51 mm

 Menor peso y mayor flexibilidad en comparación con los otros tipos, lo que facilita la instalación y el tendido de los cables.

Par trenzado:

UTP



Aplicaciones

 Bucle de abonado: es el último tramo de cable existente entre el teléfono de un abonado y la central a la que se encuentra conectado. Este cable suele ser UTP Cat.3 y en la actualidad es uno de los medios más utilizados para transporte de banda ancha, debido a que es una infraestructura que está implantada en el 100% de las ciudades.

Par trenzado:

FTP



Foiled twisted pair

o par trenzado con blindaje global



si al UTP se le recubre con una malla conductora a modo de pantalla,

obtenemos el FTP



Mejora la protección frente a interferencias y su impedancia es de 120

Par trenzado:

STP



Shielded twisted pair

o par trenzado blindado



el apantallamiento es individual para cada par de cables trenzados, y

además hay otro apantallamiento global para todo el conjunto



Este blindaje es bastante eficiente



cable resulta muy pesado y poco flexible (encarece dl producto)



su impedancia es de 150 Ohmios



Aplicación

Categorías de los cables de par

trenzado



El principal factor constructivo es la distancia del trenzado de los cables



Ejemplo

 un par trenzado de categoría 3 (CAT 3) presenta una distancia entre cada

vuelta del trenzado entre 7,5 y 10 mm, mientras que otro de categoría 5 (CAT 5), presenta una distancia del trenzado bastante menor, entre 0,6 y 0,85 cm



Esta distancia va a tener una influencia fundamental en el

comportamiento del cable a altas frecuencias

 menor distancia supondrá una mayor inmunidad al ruido y las interferencia

Categorías de los cables de par

trenzado

Categoría Frecuencia Máxima

CAT 3 16 MHz

CAT 4 20 MHz

CAT 5 100 MHz

CAT 5e 100 MHz

CAT 6 250 MHz

Medios de transmisión guiados:

Cable coaxial



utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia



Formación

 Dos conductores concéntricos

 Central: VIVO  encargado de llevar la información

 Exterior: BLINDAJE O MALLA  referencia de tierra y retorno de las corrientes

 Capa aislante entre ellos DIELÉCTRICO

Medios de transmisión guiados:

Cable coaxial



La disposición de los conductores en un cable coaxial reduce

enormemente las interferencias electromagnéticas externas



Cables adecuados para el transporte de señales de frecuencias muy altas



Al estar apantallado, ni radia ni recibe parásitos, evita interferencias en la

señal.



Inconveniente:

 una elevada atenuación al aumentar la frecuencia

Medios de transmisión guiados:

Cable coaxial



la atenuación de un cable coaxial depende principalmente de dos

factores:

 el tipo de aislante

 y el diámetro del cable



Aplicaciones de los cables coaxiales

 Redes de área local. Las primeras redes LAN utilizaban cable coaxial. No obstante, hace ya años que ha sido sustituido por cable de par trenzado.

 Conexiones telefónicas a larga distancia. A través de cable coaxial se podían enviar miles de conversaciones telefónicas entre centrales. Han sido sustituidos por fibra óptica.

 Sistemas de distribución de televisión. Se utilizan estos cables para las

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica



medio de transmisión muy empleado en telecomunicaciones



Consiste en

 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

 La fuente de luz puede ser láser o un LED

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica



Cuando la luz pasa de un medio a otro, su velocidad cambia, sufriendo

además efectos de reflexión y de refracción



3 componentes

 Medio de transmisión

 Fuente de luz

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica



MEDIO DE TRANSMISIÓN

 Fibra ultra delgada de fibra de vidrio o silicio



FUENTE DE LUZ

 LED o diodo láser (emiten luz cuando se le aplica la corriente eléctrica)



DETECTOR

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica



Estructura de la fibra óptica

 Núcleo: el centro de la fibra, por donde viaja la luz.

 Revestimiento: Material óptico que rodea al núcleo y que refleja la luz de vuelta al núcleo. En silicio, cuarzo o plástico en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro entre 50-62,5 mm y 9 mm .

 Cubierta externa. Es la cubierta de plástico que asegura la protección

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica



Los cables fibra utilizados pueden transmitir de 2 formas

 Monomodo

 La luz se propaga en el interior del núcleo

 Sigue un solo camino (modo)

 El diámetro del núcleo se reduce hasta los 8m

 La fibra actúa como una guía de ondas.

 La luz se propaga en línea recta sin rebotar

 Necesitan diodos láser para su excitación

 Mayor eficiencia

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica



Multimodo

 Rebotan los rayos a distintos ángulos

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica

 Parámetros de la fibra óptica

 Longitud de onda:es la distancia entre puntos similares de cualquier onda. Por ejemplo, entre cresta y cresta o entre valle y valle.

 Frecuencia: se mide en Hertz y es el número de ondas por segundo.

 Ancho de banda:sirve para estimar la cantidad de información que un sistema puede transportar, de forma que cada pulso de luz pueda ser distinguido de los otros por el reflector.

 Atenuación:es la pérdida de energía óptica en un determinado trayecto.

 Dispersión:es el parámetro que afecta la capacidad de transmisión de datos de una fibra; a mayor dispersión, menor la capacidad de transmisión de datos.

 Ventanas de operación:es el rango de longitudes de onda con los que una fibra óptica opera mejor. La transmisión de información a través de fibras ópticas se realiza mediante la

modulación (variación) de un haz de luz invisible al ojo humano, que en el espectro se sitúa por debajo del infrarrojo.

 Las fibras ópticas presentan una menor atenuación (pérdida) en ciertas porciones del espectro lumínico, las cuales se denominan ventanas y corresponden a las siguientes longitudes de onda ( l ), expresadas en nanómetros:

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica

 Ventajas de la fibra óptica.

 Un ancho de banda enorme, permite flujos muy elevados (Ghz).  Pequeño tamaño, por lo tanto ocupa poco espacio.

 Gran flexibilidad, radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm.

 Gran ligereza, (unos gramos por km, 9 veces menos que cable de cobre)  No produce interferencias.

 Inmunidad total a las perturbaciones electromagnéticas)

 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.

 Insensibilidad a los parásitos, ventaja en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esto permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica.

 Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Hasta 70 km. antes de que sea necesario regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km. utilizando amplificadores láser.

 Gran resistencia mecánica(resistencia a la tracción)  Resistencia al calor, frío, corrosión.

 Facilidad para localizar los cortesgracias a un proceso basado en la telemetría, que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.

Medios de transmisión guiados:

Fibra óptica



Inconvenientes de la fibra óptica.

 Los transmisores y receptores son 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, conversión eléctrica-óptica.

 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

ACTIVIDAD



Busca información sobre material para instalaciones de fibra óptica:

conectores, bandejas de distribución, herramientas, aparatos de medida.



Haz un listado con lo que consideres debe contener un maletín de un

Fibra Óptica:

Conexionado



Con la Fibra Óptica se pueden usar adaptadores y conectores



Acopladores o adaptadores

 transición mecánica necesaria para dar continuidad al paso de luz del extremo conectorizado de un cable de fibra óptica a otro

 Se utilizan para facilitar la desconexión y cambio rápido, acoplando el latiguillo que se haya empalmado al cable de fibra con el que se conecta a los equipos receptores/emisores

 También se usan para conectar un tramo de fibra a los equipos de medición.



Existen también acopladores de tipo “Híbrido”, que permiten acoplar dos

Fibra Óptica:

Conexionado



ST (

straight tip

).

 En desuso

 tiene un sistema de anclaje por bayoneta que hace de este conector un

modelo muy resistente a las vibraciones por lo que es especialmente indicado para entornos exigentes.

 Principales características:

 Pérdidas típicas de inserción FMM < 0,3 dB, FSM < 0,2 dB

Fibra Óptica:

Conexionado



ST (

straight tip

).



Estructura:

 Férula, debe albergar la fibra y alienarla. La calidad del ferrule es determinante para lograr que la fibra esté correctamente centrada y se logre la mejor

conexión posible. El ferrule en conectores ST tiene un diámetro exterior de 2,5 mm, siendo el orificio interior de 127 um para las FMM. Los ferrule pueden ser de metal, cerámica o plástico.

 Cuerpo metálico, con una marca que sólo permite su inserción en una posición, una vez introducido se gira un cuarto de vuelta y queda fijado por un resorte con mecanismo de bayoneta.

 Anillo de crimpado

 Manguito, imprescindible para dar rigidez mecánica al conjunto y evitar la rotura de la fibra.

Fibra Óptica:

Conexionado



LC (

Lucent technologies connector

)

 reduce a la mitad el tamaño de un conector SC

 cada vez es más frecuente ver en los switch que tienen puertos de fibra para conectores LC duplex integrados

 Principales características:

 Pérdidas típicas de inserción FMM < 0,1 dB, FSM < 0,1 dB

Fibra Óptica:

Conexionado



LC (

Lucent technologies connector

)



Estructura:

 Ferrule, de cerámica con un diámetro exterior de 1,25 mm, la mitad que sus precedentes SC o ST.

 Cuerpo, de plástico con un sistema de acople RJ “Push Pull” que impide la desconexión si se tira del cable, también bloquea posibles rotaciones

indeseadas del conector.

 Anillo de crimpado

Fibra Óptica:

Conexionado



SC (

suscriber connector

).

 Usado sobre todo en cableado estructurado por

 más fáciles de conectar

 lograr mayor densidad de integración

 por permitir su variedad-duplex en la que los dos canales de transmisión/recepción Tx/Rx se pueden tener en el mismo modular.

 Principales características:

 Pérdidas típicas de inserción FMM < 0,1 dB, FSM < 0,1 dB

Fibra Óptica:

Conexionado



SC (

suscriber connector

).



Estructura:

 Férula, generalmente de cerámica con un diámetro exterior de 2,5 mm, siendo el orificio interior de 127 um para las FMM y 125,5 para las FSM.

 Cuerpo, de plástico con un sistema de acople “Push Pull” que impide la

desconexión si se tira del cable, también bloque posibles rotaciones indeseadas del conector.

 Anillo de crimpado

Fibra Óptica:

Empalmes



2 técnicas diferentes de empalme



Empalme por fusión.

pérdidas del orden de 0.2 dB. Se realiza fundiendo el

núcleo:

 preparación y corte de los extremos

 alineamiento de las fibras

 soldadura por fusión

 protección del empalme



Empalme mecánico:

se pueden provocar pérdidas del orden de 0.5 dB.

 Se usa en el lugar de la instalación donde el desmontaje es frecuente, es importante que las caras del núcleo de la fibra óptica coincidan exactamente.

 Consta de un elemento de auto alineamiento y sujeción de las fibras y de un

Fibra Óptica:

Empalmes



Empalme con pegamentos:

pérdidas del orden de 0.2 dB.

 Después de realizado el empalme de la fibra óptica se debe proteger con:

 manguitos metálicos

 manguitos termoretráctiles

 manguitos plásticos.

Fusión

El pulido de las férulas



El acabado de las férulas de los conectores ópticos se realiza aplicando

diversas tecnologías de pulido, “terminación”.



Los primeros conectores no sujetaban a la férula, podía girar dentro de los

acopladores y preveía un espacio libre entre sus extremos (cámara de aire

o Air Gap) para evitar marcas o desperfectos por los movimientos.



Al contar con los conectores ST y FC, el cuerpo de los conectores sujeta

Instalación, cuidado y prueba de la

fibra óptica



La cubierta exterior del cable no debe moverse más de una pulgada a

partir del punto de terminación.



El radio de curvatura mínimo deberá ser cuatro veces mayor a la

circunferencia del cable.



Deben evitarse lazos durante el tendido del cable.



Se deben evitar muescas o cortaduras



No se deben hacer empalmes

Mediciones en fibra óptica



Medidas Básicas en enlaces de Fibra Óptica

 Existen dudas sobre que parámetros es necesario medir para asegurar que los

enlaces de fibra estén en óptimas condiciones durante la etapa de construcción y pruebas de aceptación de la red

 La fibra óptica como medio de transmisión introduce atenuación, de tal forma que el emisor debe transmitir la potencia óptica suficiente para que cubra los

requerimientos de potencia del receptor.

 se recomienda medir los siguientes parámetros básicos

 Atenuación del enlace de extremo a extremo

 Pérdida por retorno óptico (ORL)

 Tasa de atenuación por Km, contribución de empalmes, conectores y acopladores a la atenuación total,

Mediciones en fibra óptica:

Atenuación



disminución de potencia de la señal óptica conforme viaja por la fibra, se

expresa en dB cuando es atenuación total, cuando se relaciona con la

distancia de la fibra se expresa en dB/km.

 El método más utilizado para medir atenuación es medir la Pérdida por Inserción (IL por sus siglas en ingles), para éste método se requiere acceso a los dos

extremos del enlace.

 El primer paso es medir la potencia de una fuente de luz directamente con un medidor de potencia utilizando los cables de fibra que se usaran para

conectarse al enlace. La medición obtenida se toma como referencia,

Mediciones en fibra óptica:

Pérdida por retorno



La Pérdida por Retorno Óptica (ORL) se define como la cantidad de

energía que regresa al transmisor y que por consiguiente se pierde, esto es

ocasionado por la misma fibra y por todos los acoplamientos mecánicos y

terminaciones.



Un ORL alto puede afectar algunos sistemas de transmisión, por ejemplo,

una reflexión de luz alta tiene un impacto fuerte en las señales de video en

RF, resultando en mala calidad de la imagen.



El ORL se mide en dB y cuanto más grande sea el valor, significa que hay

Mediciones en fibra óptica:

Reflectometría



detalles acerca de la posición de diferentes imperfecciones en el enlace.



Para conocer el detalle de la atenuación puntual de cada elemento de la

red, como empalmes, conectores, divisores y segmentos de fibra, es

necesario utilizar un OTDR (Reflectometro Optico en el Dominio del Tiempo)

este instrumento emite una señal en forma de pulso y analiza la luz

reflejada, por lo que se puede obtener una medición desde un extremo

del enlace.



Con esta herramienta se puede diagnosticar si es que algún empalme

tiene más atenuación que la esperada, o si un par de conectores en

específico está en mal estado, además de que provee la distancia de los

distintos eventos que puede servir de base para localizar problemas

Medios NO GUIADOS



Medios NO GUIADOS

 Aire

 Vacío



Usado para ofrecer servicios como:

 TV

 Radio

 Telefonía móvil



Auge debido a

 Versatilidad

Medios NO GUIADOS



Principales parámetros que define ondas

electromagnéticas



Longitud de onda





Frecuencia f



Relación entre frecuencia y longitud de anda

𝑣 = 𝑓 ·



Referencia: velocidad de la luz en el vacío

3 ∙

Medios NO GUIADOS



Espectro electromagnético: conjunto de todas las posibles longitudes de

onda



Espectro de radiofrecuencia: rango de frecuencias utilizadas en

telecomunicaciones

 Va desde los 3kHz hasta los 300GHz



Los diversos tipos de ondas electromagnéticas difieren en:

 Valor de sus frecuencias

Ondas de Radio



Son omnidireccionales



1 emisor varios receptores



Bandas de frecuencia

Bandas de frecuencia

Rango de frecuencias

LF

30 kHz a 300kHz

MF

300kHz a 3MHz

HF

3MHz a 30MHz

Ondas de Radio



Propiedades

 Fáciles de generar

 Alcanzan larga distancia

 Atraviesan paredes y edificios

 Son absorbidas por la lluvia

Ondas de Radio: Baja Frecuencia



Cruzan los obstáculos



Su recorrido sigue la curvatura de la tierra

Ondas de Radio: Alta frecuencia



Son absorbidas por la tierra



Son enviadas a la ionosfera

Microondas



Transmisiones



Terrestres



Satélite



No atraviesan bien los obstáculos



Antenas repetidoras



comunicación a larga distancia

Forma en que se propagan las ondas

 Ondas espaciales:

 Línea recta o con simple reflexión sobre la superficie terrestre

 Puede provocar ecos en la señal

 Ondas de superficie

 Se propaga siguiendo la superficie terrestre

 Mayores distancias

 Ondas ionosféricas:

 Ondas capaces de reflejarse en la ionosfera (100km de altura)

 Alcanza grandes distancias

 Troposcater:

 Frecuencias de las bandas UHF y SHF (microondas)

Infrarrojos



Comunicación de corto alcance



Controles remotos



Controles básicamente direccionales



No atraviesan objetos sólidos

Satélite

 Similar a repetidores microondas

 1 o más dispositivos recetor- transmisor

 Ventajas

 Sin cables, independiente de la localización

 Cobertura zonas grandes

 Disponibilidad de banda ancha

 Independiente de la estructura de la comunicación en tierra

 Instalación rápida de una red

 Coste bajo al añadir un nuevo receptor