MEDIOS FISICO
DE
TRANSMISIN TELECOMUNICACIONES I
Caractersticas Generales
La transferencia de informaciones
requiere que los datos, en forma
Analgica o Digital, sean transportados a
travs de distancias cortas o muy largas.
El medio de transmisin es la entidad por
la cual la informacin viaja desde la
fuente hacia el lugar de destino.
El canal de transmisin puede ser:
- Conexin Fsica
Cable de Cobre
Cable de Pares
Cable Coaxial
Fibra ptica
- Conexin Inalmbrica
Espacio Libre (propagacin onda
electromagntica).
Es importante notar
que en los modernos
sistemas de
comunicacin, el
mismo dato puede
viajar en parte en
forma analgica y en
parte en forma digital,
el medio de transmisin
frecuentemente
tambin varia en el
camino desde la
fuente al lugar destino.
Aspectos a Considerar
Es de destacar algunos aspectos
importantes de las comunicaciones, tales
como, el RUIDO y la ATENUACIN, que
afectan tanto las transmisiones de seal
analgicas como digitales.
CABLES DE COBRE
Los cables metlicos, habitualmente
realizados del material cobre, constituyen
el medio de conexin ms utilizado,
especialmente en el segmento final de la
telefona fija (Red Fija), es decir, desde el
usuario final hasta la primera central de
conmutacin. Existen dos tipos de
cables: los pares de cables simtricos y los
cables coaxiales.
CABLES
DE PARES
Cables de Pares Los pares de cables simtricos (par de
cobre) se pueden encontrar en cualquier enlace telefnico domestico; pero existen cables de tamao mucho mayor, que unen 2, 5, 10, 100 y hasta 500 pares, todos juntos y recubiertos por un nico estrato de material plsticos y de caucho.
Estos cables de grandes pares poseen propiedades mecnicas idneas a la instalacin subterrnea, area o submarina.
Caractersticas de Cables
Pares Este tipo de cable fue pensado para seales
analgicas y tienen una capacidad de
transmisin de hasta 10MBit/s. Esta
bsicamente formado por dos hilos metlicos
que pueden ser de varios dimetros 0.4; 0.5;
0.6; 0.7mm.
Estn trenzados en pares o en grupos de
cuatro. A veces los cables son recubiertos de
un estrato externo metlico que constituye
una proteccin de las influencias de las
ondas electromagnticas.
Una particularidad en el ultimo tramo de la conexin telefnica del usuario en la RTPC (Red Telefnica Publica Conmutada) o PSTN (Red Telefnica Publica Conmutada), consiste en el hecho de que la comunicacin es a dos vas.
Tcnica que permite un ahorro notable; pero es posible adoptarla solamente si la seal tiene un nivel de potencia alto. A distancias mas largas la seal se atena y es necesario la utilizacin de circuitos amplificadores que son unidireccionales.
Mtodos de Comunicacin a
Dos Vas
BOBINA HIBRIDA
Circuitos Supresores de Eco
Filtros
Aspectos Negativos
Tono Lateral (Sidetone)
Diafona (Crosstalk)
Crosstalk Inteligible
Crosstalk Ininteligible
Especificaciones Tcnicas de
Cable Ethernet Velocidades de transmisin a 10Mbits/s:
10BASE T: Par trenzado.
10 BASE5: Longitud mxima 500m.
10 BASE2: Longitud mxima 200m. (185m)
STP: Par Trenzado Blindado, par de hilos envuelto en papel metlico, elimina diafona, reduce el ruido y EMI/RFI
UTP: Par Trenzado NO Blindado, cuatro pares de hilos. Limita la degradacin de EMI/RFI.
Elementos de un Cable
Multipar
Ejemplos de Cables Multipar
Ejemplos Empalmes con Multipar
Tipos de Cables SCREB
Los cables SCREB se instalan en
canalizaciones de PVC o concreto
(subterrneos), y se utilizan en las
siguientes capacidades y calibres:
Cable tipo SCREBh
Se instan en:
Canalizaciones PVC
Canalizaciones de concreto (Subterrneos)
Mxima capacidad de pares 600.
Cable tipo SCREBhf
Se instan en:
Canalizaciones PVC
Canalizaciones de concreto (Subterrneos)
Instalacin directamente subterrneos.
Mxima capacidad de pares 600.
Cable tipo SCREBhf
Se instan en:
Canalizaciones PVC
Canalizaciones de concreto (Subterrneos)
Instalacin directamente subterrneos.
Mxima capacidad de pares 600.
Cable tipo ACREBg o ASPB
Se instan en:
Postes areamente
Apoyados a muros
Apoyados en azoteas
Mxima capacidad de pares 300.
CABLE
COAXIAL
Historia
1946: Estados Unidos introducen para largas
distancias. Soportaban 600 seales de voz,
tcnica multiplexacin de frecuencia.
1956: Conexin Telefnica transatlntico entre
Canad y Escocia. Distancia 3584Km, dos
hilos uno para cada direccin.
1956: Seis hilos de cables tendidos.
1983: Soportaba 4200 Circuitos de voz, con
tcnica de compactacin de seal de voz,
para tratar hasta 10500.
Cables Coaxiales
Los cables coaxiales se utilizan en las
transmisiones de televisin va cable, para las
conexiones con las antenas de telefona
celular (feeder) y para la transmisin de datos
en las redes locales.
El cable coaxial esta constituido por un hilo
metlico colocado en forma central respecto
de otro conductor cilndrico.
Existe un estrato plstico aislante que rodea el hilo interior y llena el conductor o exterior. Una cinta metlica enrollada externamente constituye una cobertura de proteccin de los efectos de campos electromagnticos externos. La capacidad del cable coaxial es de 300Mbits/s, y su uso es en interfaces elctricas a 75.
En la actualidad los sistemas a travs de cable coaxial tiene una capacidad hasta de 2700 canales, sin embargo los costos de mantenimiento, el ruido en el sistema y los sistemas digitales proporcionan la obsolescencia de este medio de transmisin.
Elementos de un Cable
Coaxial
Ejemplos de Cables Coaxiles
CABLES COAXIALES VRS
CONECTORES
FIBRAS
OPTICAS
Fibras pticas
En 1966 se estudiaron las propiedades pticas de
las fibras de vidrio, utilizadas hasta entonces en
medicina, en la endoscopia de diagnostico, con
fibra de corta distancia. Es as como se
plantearon las bases tericas y tcnicas por las
cuales esas fibras, realizndolas con un grado de
pureza muy alto, permitan que las ondas
luminosas pudieran recorrer largas distancias.
Debido a su relativa baja atenuacin, as se
define la reduccin de la intensidad que se
observa en la propagacin de una seal al
crecer en la distancia recorrida.
La fibra ptica permite conexiones sin
necesidad de regenerar la seal.
Las fibras pticas poseen una capacidad
mayor de 2Gbits/s, son muy livianas y
ocupan un espacio mucho menor que los
cables coaxiales.
Ventajas F.O. No existe Diafona
No puede ser interferida
Tiene un ancho de banda amplio
Capacidad de multiplex amplio
Tamao pequeo, poco peso, soporta
grandes tensiones mecnicas y tiene
mucha flexibilidad
Inmune a la corrosin
Desventajas de la F.O. Puede resultar mas caro si sus ventajas no son
correctamente evaluadas en los proyectos de red.
Las perdidas de acoplamiento y la dificultad al realizar el empalme, debido al pequeo dimetro de las fibras, limitan sus aplicaciones en campo, ya que se requieren empalmadoras de muy alta tecnologa y alto costo.
Algunas fuentes luminosas tienen una vida til muy limitada.
Capacidad de la Fibra ptica Actualmente se utilizan para capacidades para
transportar 30,720 conversaciones telefnicas
simultaneas.
La capacidad de transmisin de informacin que
tiene una fibra ptica depende de tres
caractersticas fundamentales:
A) Diseo geomtrico de la fibra ptica
B) Propiedades de los materiales empleados
C) Anchura espectral de la fuente de luz utilizada.
Los sistemas que utilizan una longitud de onda de
1550nm pueden transportar mayor informacin y a
mayor distancia que los sistemas de 1300nm.
Estructura de la Fibra ptica
El revestimiento envuelve el ncleo de la fibra y
sirve de espejo para que los rayos de luz se concentren en el ncleo.
Con las letras n1 y n2 se ha representado el
ndice de refraccin de los materiales del ncleo y revestimiento.
Para garantizar que el rayo de luz viaje a travs
del ncleo, el ndice de refraccin del ncleo
debe de ser mayor al ndice de refraccin del
revestimiento.
ndice de Refraccin
Se define como el cociente de la velocidad de la luz en el vaco (C) entre la velocidad de la luz en el medio (Vm):
El ndice de refraccin, es un numero adimensional y siempre mayor que uno.
Cada material tiene un valor especifico del ndice de refraccin, leves variantes en la composicin, como impurezas o dopante, afectan el valor del ndice de refraccin, alterndose tambin las propiedades pticas del material.
ndice de Refraccin de la F.O.
El ndice de refraccin del ncleo y del
revestimiento deben de ser diferentes.
El ndice de refraccin del ncleo debe de ser mayor que el revestimiento (1>2), es importante considerar que las diferencias entre
ncleo y revestimiento estn en la segunda y
tercera cifra decimal del ndice de refraccin (normalmente se cumple que 1-2=0.007).
Cuando un rayo de luz choca con una superficie
puede ocurrir una reflexin, refraccin o ambos.
Reflexin Fenmeno por el cual un rayo de luz que se
propaga por un medio e incide sobre otro medio
de caractersticas distintas, retorna al primero (es
reflejado). Condiciones:
A) Superficie pulida o reflejante
B) Angulo de incidencia adecuado
C) Angulo incidencia = Angulo de reflexin
Refraccin
Es el cambio de direccin que experimenta la luz
al pasar oblicuamente de un medio a otro.
A) Refraccin ayudara a introducir la mayor
cantidad de luz al ncleo de la fibra.
B) Se logra la refraccin con ngulos pequeos de
los rayos que llegan al ncleo.
FENOMENO DE REFLEXIN TOTAL
Es cuando el rayo de luz que incide sobre el
revestimiento es reflejado nuevamente hacia el
ncleo. Es decir, no se produce refraccin de la
luz al incidir el rayo sobre el revestimiento.
Consideremos el revestimiento como un espejo.
Apertura Numrica (AN)
Se considera como un cono de aceptacin
adecuada a los rayos de luz que llegan al
ncleo de la fibra ptica, determinante de la
cantidad de luz que puede aceptar una fibra y
en consecuencia de la energa que puede
transportar.
AN determina la eficiencia de acoplamiento
entre el LASER y la F.O. lo importante es lograr
que el haz incidente se disperse poco del eje
ficticio de la gua. Los valores tpicos de AN son
0.5 a 0.1.
Trminos de Red Local con
F.O.
FTT: Fibra to the ., Fibra hasta el.
FTTO: Fibra hasta la Oficina
FTTH: Fibra hasta la Vivienda
Debido a que el trafico generado por los hogares y las empresas no justifica dicha capacidad de transmisin, este panorama puede modificarse en la medida en que los usuarios residenciales aumentan la demanda de los servicios.
Caractersticas de las Fibras
pticas
Perfil del ndice de refraccin Permite especificar la variacin del ndice de refraccin en la fibra desde el centro del ncleo hasta la frontera con el revestimiento.
Este concepto es importante ya que la nueva tecnologa de las fibras permite la fabricacin del ncleo de la fibra con ndice de refraccin variante, es decir, el ndice de refraccin es grande en el centro y decrece con el radio hacia el revestimiento.
Una fibra con perfil de ndice gradual permite que cuando el haz deja el centro de la fibra pueda seguir una trayectoria helicoidal o senoidal, logrando una trayectoria mas suave del haz luminoso.
Atenuacin en F.O.
1) La absorcin del material debido a las impurezas en
l, que se puede minimizar en la seleccin de la
materia prima del ncleo y en el proceso de
fabricacin.
2) La distorsin geomtrica, que produce
irregularidades principalmente en la frontera entre el
ncleo y el revestimiento.
3) La prdida por radiacin, debido a la curvatura de
la fibra, en especial las de radio pequeo.
Dispersin
Es una caracterstica de la fibra que causa el
ensanchamiento del pulso de entrada a lo largo
de su viaje por la fibra, es decir, el pulso de salida
es ms amplio en tiempo que el pulso de
entrada.
Esto es importante de considerar principalmente
a altas velocidades de transmisin o lneas muy
largas sin regeneradores.
Fibra de dispersin normal
La fibra ptica de dispersin normal tiene el ndice de refraccin 1 constante en todo el ncleo y 2 constante en todo el revestimiento, adems se cumple se cumple que 1> 2.
Fibra de dispersin corrida
La fibra ptica de dispersin corrida tiene
el ndice de refraccin variable desde un
valor mayor en el ncleo hasta un valor
inferior en la frontera entre el ncleo y revestimiento.
Atenuacin VRS Dispersin
Tipos de F.O.
Las fibras pticas se clasifican en:
Fibra Multimodo
Distancia:
Fibra Multimodo
La parte de una fibra ptica por la que viaja los rayos de luz recibe el nombre de ncleo de la fibra.
Una vez que los rayos han ingresado al ncleo de la F.O. hay un numero limitado de recorridos pticos que puede seguir un rayo de luz a travs de la fibra y reciben el nombre de modos.
Cada cable de F.O. esta compuesto de dos fibras de vidrio envueltas en revestimientos separados una para Tx y otra para Rx. Full Duplex.
Revestimiento exterior anaranjado.
Fibra Monomodo Revestimiento exterior de color amarillo.
Permite que solo un modo de luz se propague
a travs del ncleo.
Este tipo de F.O. utiliza un laser infrarrojo como
fuente de luz.
Los rayos de luz que transportan los datos en
una F.O. monomodo son bsicamente
transmitidos en lnea recta por el centro del
ncleo, esto aumenta velocidad y distancia.
Clasificacin de la F.O.
RADIO
ENLACES
Los sistemas de radio (radio enlaces)
fueron por muchos aos la solucin a los
enlaces de larga distancia, sobretodo
cuando la geografa accidentada del
terreno no permita el uso de otro medio
de transmisin. La principal desventaja es
que el radio utiliza un medio de
transmisin abierto, muy susceptible a las
condiciones atmosfricas.
En la actualidad se prefiere el uso de las F.O.
por sus mltiples ventajas sobre el radio enlace,
a pesar de los intensos esfuerzos de
investigacin y desarrollo durante varios aos
en Estados Unidos, Alemania y otros pases en
el campo de la radiacin de ondas
electromagnticas.
Un radio enlace analgico es un conjunto de
dispositivos electrnicos, diseados para
transmitir por medio de ondas
electromagnticas seales moduladas en
frecuencia o en fase.
ELEMENTOS DEL RADIO ENLANCE
En el grafico anterior hay 3 enlaces de RF
(3 Saltos de radio), es decir utilizamos el
espacio libre para transmitir la
informacin, por lo tanto estos tramos son
susceptibles a las perturbaciones
atmosfricas y a las condiciones del
terreno.
Lnea de Vista
Es importante que el espacio en los saltos
de radio debe de estar libre de
obstculos, se considera la curva de la
tierra y la refraccin de las ondas
electromagnticas debida a la diferencia
de densidades de la atmosfera.
Radiacin Electromagntica
Es la emisin de energa a partir de campos
elctricos y magnticos oscilantes. Estas
oscilaciones son conocidas como ondas
electromagnticas.
La energa electromagntica puede propagarse
como ondas de radio emitidas al espacio libre
utilizando una antena.
Una caracterstica de ests ondas es de
que viajan en el espacio libre a la misma
velocidad que la luz (3X108 m/s). Las
ondas difieren entre si por su frecuencia y
su longitud de onda.
Propagacin
La propagacin de las ondas electromagnticas
est influenciada por:
A) La frecuencia de la microonda transmitida
B) La distancia (Salto entre radios)
C) Ganancia de la Antena
D) Condiciones atmosfricas (lluvia, densidad de
la atmsfera, etc.)
E) La geografa del terreno (terrenos llanos
producen reflexiones)
Propiedades de las Ondas
Electromagnticas La radiacin electromagntica tiene las mismas
propiedades que la luz (fsica ptica) por lo tanto:
A) Se refleja en superficies planas: desiertos,
grades masas de agua, cualquier superficie llana,
espejos usados como repetidores, etc.
B) Se refractan en superficies: la trayectoria
cambia de direccin al pasar por
diferentes densidades de la atmsfera
debido a diferencias de temperatura.
C) Se dispersan: por irregularidades de la
superficie terrestre, olas de mar, masas de aire
irregular en la atmosfera.
D) Se difractan: al rosar los bordes de un obstculo
durante su trayectoria rodean los objetos.
MICROONDAS
La regin de frecuencias conocido como
microondas se encuentra definida entre 1GHz a
100GHz. En el espectro electromagntico se
encuentra ubicada entre la radiodifusin
comercial y la luz infrarroja.
Las microondas se utilizan para realizar enlaces
punto y punto a multipunto, gracias a sus buenas
caractersticas de propagacin.
Del rango de frecuencias de microondas la ms
utilizada es la regin entre 1GHz a 23GHz para la
comunicacin entre las diferentes compaas y
organizaciones que requieren el uso de
microondas.
Las frecuencias mayores a 23GHz son reservadas
principalmente para usos militares y algunas
comunicaciones privadas y comerciales.
Uso de Radios
En los criterios de ingeniera actuales, se ha
reducido significativamente las aplicaciones de
los sistemas de microondas, esto se debe a que,
el radio al ser un medio de transmisin abierto es
mas susceptible a perturbaciones originadas en
el trayecto de la seal.
La cantidad exigida en el plan de transmisin solo puede lograrse con medios de transmisin altamente eficientes como la fibra ptica.
Realmente las necesidades actuales de transmisin de datos en muchos casos han propiciado el cambio de los radios por fibras pticas.
La capacidad mxima depende mucho de la frecuencia, las velocidades de datos habituales para un nico rango de frecuencia oscilan entre 1Mbits/s y 10Mbits/s en la actualidad se pueden conseguir capacidades mas altas hasta de 300MB/s.
Diversidad
Los sistemas de Microondas utilizan transmisin de lnea de vista, al existir algn obstculo entre el transmisor y el receptor la seal es propensa a una degradacin. La diversidad nos dice que hay ms de un mtodo o ruta de transmisin disponible.
En los sistemas de microondas la diversidad incrementa la confiabilidad del sistema. Cuando hay mas de una ruta de transmisin, el sistema puede seleccionar la seal de ms alta calidad en recepcin.
Tipos de Diversidad
DIVERSIDAD DE FRECUENCIA: Consiste en la
modulacin de dos frecuencias diferentes de
portadora de RF con la misma inteligencia IF y
transmitirlas un destino determinado. En el destino
ambas portadoras son demoduladas y la que
mejor seal de IF es la que se selecciona.
DIVERSIDAD DE ESPACIO: La informacin se enva
en una misma frecuencia por dos trayectorias
diferentes, mediante una sola antena. Los
trayectos se eligen de manera que no exista la
posibilidad de ocurrir desvanecimiento simultaneo
en ambos. Para la recepcin generalmente se
usan dos antenas con separacin vertical en una
misma torre. Las seales captadas pasan a dos
receptores que entregan una seal de salida
combinada de intensidad prcticamente
constante.
DIVERSIDAD DE POLARIZACIN: Una sola
portadora de RF se propaga con dos diferentes
polarizaciones electromagnticas (Vertical y
Horizontal). Las ondas electromagnticas de
diferentes polarizaciones no necesariamente
experimentan el mismo deterioro en las
transmisiones. La diversidad de polarizacin
generalmente se utiliza en conjunto con la
diversidad de espacio.