Características de las señales
- Amplitud: valor máximo de la señal en un intervalo.
- Frecuencia: determina el nº de veces que la señal se repite por segundo (Hz)
- Fase: indica el intervalo de tiempo que va desde el instante al primer punto donde la señal toma el valor 0.
Tranmisión digital y analógica
Señales analógicas: señales contínuas. Ejemplo: la voz hunaba i la señal modulada y distorsionada emitida por un módem a través de la red telefónica o cualquier otra red analógica.
Señales digital: señales discretas. La señal más común es la binaria.
Modulación
Todo medio de transmisión está limitado por una velocidad de transmisión máxima, que es el ancho de banda. El ancho dre banda de un medio es la capacidad máxima que tiene para transmitir una determinada señal. Cuando se transmite una señal digital es preferible modificarla de alguna forma con el fin de permitir una mayor velocidad de tranmisión en medios de baja calidad. La técnica más importante que se utiliza es la modulación.
Portadora: modulada por otra llamada moduladora cuando ésta última controla algún parámetro de la primera. Se podrá actuar sobre la amplitud, frecuencia o fase de la señal. Existen métodos de modulación que actúan sobre más de una a la vez. Al dispositivo que realiza esta conversión se le llama módem.
Existen varios tipos de modulación:
- Modulación anlógica con portadora analógica: se utiliza cuando se desea transmitir la señal analógica a una frecuencia diferente o con un sncho de banda menor. Se puede realizar utilizando cambios de amplitud, frecuencia o fase de la señal portadora.
- Modulación digital con portadora anlógica: se utiliza cuando se desea transmitir la señal digital por un medio de tranmisión analógico. Es la modulación más común y la pueden utilizar usuarios para el acceso a internet a través de la red telefónica conmutada.
- Modulación analógica con portadora digital: se utiliza cuando se desea transmitir la señal analógica a través de una red digital.
Transmisión en banda base: Esta técnica intenta modificar las señales digitales en otras más simples que tengan una mayor facilidad para ser transmitidas o permitan una mayor velocidad.
Medio de transmisión: constituye el soporte físico a través del cual emisor y receptor pueden comunicarse en un sistema de transmisión de datos. La transmisión se realiza por medio de ondas electromagnéticas. Hay dos tipos: guiados y no guiados.
- Medios guiados: conducen las ondas a través de un campo físico (cables).
- Medios no guiados: proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen.
- Velocidad de transmisión de los datos.
- Ancho de banda que puede soportar.
- Espacio entre repetidores.
- Fiabilidad en la transmisión.
- Coste.
- Facilidad de instalación.
Existen varios estándares de cableado estructurado. La más utilizada es la EIA/TIA-568, desarrollada por la Asociación de Industrias de Electrónica y la Asociación de Industrias de Telecomunicaciones. Existen otras muy importantes como EN 50173 y IOS/IEC-11801.
Par sin trenzar (paralelo)
Está formado por dos hilos de cobre paralelos recubiertos de un material aislante (plástico). Ofrece muy poca protección frente a interferencias. Se utiliza como cable telefónico para transmitir voz analógica y las conexiones se realizan mediante un conector denominado RJ-11. Es un medio semidúplex. Se utiliza fundamentalmente en tendido eléctrico de alta tensión y también para transmisión de datos a corta distancia. También se utiliza en los cables serie, paralelo y cables telefónicos que conectan el termina a la caja de conexiones del usuario. Según los estándares de cableado estructurado, a este tipo de cable también se le conoce como cable de categoría 1.
Par trenzado
Consiste en dos cables de cobre aislados, enlazados de dos en dos de forma helicoidal, semejante a la estructura del ADN. La forma trenzada del cable se utiliza para reducir la interferencia electrónica con respecto a los pares cercanos y a otras interferencias procedentes del exterior. Normalmente uno de los cables está marcado con una línea longitudinal que indica que se utiliza como masa. Es debido a que el cable de par trenzado se utiliza para transmisión digital.
Los pares trenzados suelen agruparse agruparse en cables de mayor grosor ya que su transmisión suele ser símplex. Dependiendo de la forma en la que se agrupan tenemos varios tipos:
Pares trenzados no apantallados (UTP): son los más simples y no tienen ningún tipo de pantalla conductora. Son muy flexibles, pero son muy sensibles a interferencias.
Pares trenzados apantallados individualmente (STP): Son cómo los UTP, pero se rodea a cada par de una malla conductora que se conecta alas diferentes tomas de tierra de los equipos. Poseen una gran inmunidad al ruido.
Pares trenzados totalmente apantallados (FTP): Cables de pares que se poseen una pantalla conductora global en forma trenzada. Mejora la protección frente a interferencias. Su coste es inferior a los cables.
Dependiendo del número de pares que tenga un cable, el número de vueltas por metro que posee su trenzado y los materiales utilizados, los estándares de cableado estructurado se clasifican en:
Categoría 1
Categoría 2
Categoría 3
Categoría 4
Categoría 5
Categoría 5e
Categoría 6
Categoría 7
Cable coaxial
Es otro medio típico de transmisión. Tiene mejor blindaje que el par trenzado, por lo que puede alcanzar velocidades de transmisión mayores y los tramos entre repetidores o estaciones pueden ser más largos. Consta de un alambre de cobre duro en su parte central por donde circula la señal, el cual se encuentra rodeado por un material aislante. Este material está rodeado por un conductor cilíndrico presentado como una malla de cobre trenzado. El conductor externo está recubierto por una capa de plástico protector. Esta construcción le confiere un elevado ancho de banda y excelente inmunidad al ruido. La velocidad de transmisión de este cable depende de su longitud. Solían utilizarse en el sistema telefónico para soportar multitud de comunicaciones simultáneas. El cable coaxial todavía se utiliza para la televisión por cable y para acceso a redes de área extensa.
Hay dos tipos fundamentales: cable coaxial de banda base y cable coaxial de banda ancha.
Coaxial de banda base: se utiliza en la transmisión digital. El ancho de banda máximo que se puede obtener depende de la longitud del cable. Se emplean ampliamente en redes de área local y para transmisiones de largas distancias, aunque utilizar cables de mayor longitud hace reducir la velocidad de transmisión.
Coaxial grueso: comenzó a utilizarse en redes locales y hoy en día sólo se emplea para realizar la estructura troncal de distribución de la red.
RG-100: Su núcleo es de 2'6 mm, mientras que la malla es de 9'5 mm.
RG-150: Posee una secuencia de capas trenzadas que protegen mejor de las interferencias electromagnéticas. Su núcleos es de 3'7 mm y la malla de 13'5 mm.
Coaxial fino: Dada su flexibilidad es más fácil de instalar, aunque es más caro y posee menos inmunidad frente a interferencias. Su núcleo de 1'2 mm y una malla de 4'4 mm.
Coaxial de banda ancha: Se utiliza para transmisión analógica. Los cables pueden emplearse para aplicaciones que realicen transmisiones de hasta 100 km de distancia, gracias a la naturaleza analógica.
Fibra óptica
Está basada en la utilización de las ondas de luz para transmitir información binaria.
La fuente de luz: Convierte una señal digital en eléctrica en una señal óptica.
El medio de transmisión: Es una fibra de vidrio ultradelgada que transporta la luz.
El detector: Genera un pulso eléctrico en el momento en el que la luz incide sobre él.
Al conectar una fuente de luz en un extremo de una fibra óptica y un detector en el otro, tenemos un sistema de transmisión de datos símplex que acepta una señal eléctrica, la convierte y transmite en pulsos de luz y reconvierte la salida a una señal eléctrica en el extremo del receptor.
La fibra óptica está diseñada para transportar señales de luz. Es un cilindro de pequeña sección flexible por el que se transmite luz, recubierto de un medio con un índice de refracción menos que el del núcleo a fin de mantener toda la luz en el interior de él. Después tiene una cubierta plástica delgada para proteger el revestimiento e impedir que cualquier rayo de luz del exterior penetre en la fibra. Varias fibras suelen agruparse en haces protegidos por una funda exterior.
Los cables de fibra óptica transmiten de estas tres formas:
Monomodo: la fibra es tan delgada que la luz se transmite en línea recta. Su núcleo es de 10 μm y la cubierta de 125 μm.
Multimodo: La luz se transmite por el interior del núcleo incidiendo sobre su superficie interna, cómo si se tratara de un espejo. Las pérdidas de luz son prácticamente nulas. Tiene 100 μm de diámetro y la cubierta de 140 μm.
Multimodo de índice gradual: la luz se propaga por el núcleo mediante una refracción fradual. Es debido a que el núcleo se construye con un índice de refracción que va en aumento desde el centro a los extremos. Suele tener el mismo diámetro que el multimodo.
Los cables de fibra óptica suelen estar formados por varias fibras que forman dos tipos de clabes dependiendo dónde van a ser instalados:
- Cable holgado: se monta con un único revestimiento para todas las fibras que alberga y suele incluir una capa exterior de gel como aislante contra la humedad. El coste por metro es menor, pero supone un precio mayor en los conectores y empalmes. este tipo de cables se utilizan en instalaciones de exterior y tienen una flexibilidad muy limitada.
- Cable con recubrimiento ajustado: se monetan las fibras independientemente, con un recubrimiento propio para cada una de ellas. Tiene un mayor coste por metro, pero resulta más económico a la hora de montar conectores o realizar empalmes. Su flexibilidad facilita la instalación.
la fibra óptica permite una velocidad de tranmisisón experimental en el laboratorio que sobrepasa los 50000 Gbps. el límite práctico se encuentra cerca de 1 Gbp, y es debido a la incapacidad que los dispositivos tienen para convertir con mayor rapidez las señales eléctricas a ópticas y al revés. también permite instalar cables de longitudes muy elevadas, aunque una baja calidad en la fabiración de la fibra puede hacer que las impurezas que contenta absorban parte de la señal.
Frente a la velocidad de transmisión tan elevada su inconveniente principal es su gran coste. El cable de fibra óptica no se puede doblar demasiado y las conexiones son muy costosas y complicadas.
- Utilizando conectores: cada tramo de fibra puede venir de fábrica con enchufes en los extremos. Esta forma es muy sencilla, pero adolece una pérdida de entre un 10 y un 20% de la luz que circula a través de la conexión.
- Realizando empalmes de forma mecánica: se realiza un corte cuidadoso de cada extremo y se unen mediante una manga especial que los sujetaen su lugar. Se puede mejorar la alineación haciendo pasar luz por la unión y efectuando pequeños ajustes hasta alcanzar su posición idónea. La pérdida de luz está entorno al 10%.
- Funciendo los extremos: se realiza una fusión de los dos tramos para formar una conexión sólida. Este empalme es casi tan bueno como una fibra de hilodo único, pero existe un poco de atenuación.
Las ventajas que tiene el uso de la fibra óptica frente a los cables de conre convecionales son las siguientes:
- Puede manejar anchos de banda mucho más grandes que el cobre.
- Debido a su baja atenuación, sólo se necesitan repetidores cada 30km
- No es interferida por las ondas electromagnéticas.
- Es delgada y ligera, comparada con cables de cobre de igual capacidad de transmisión
- las fibras no tienen fugas y es muy difícil intervenirlas. Hay que cortar el cable o desviar parte de la luz.
Medios inalámbricos
La comunicación inalámbrica, que prescinde de cualquier cable entre el emisor y receptor, resulta necesaria para aquellos usuarios móviles que tienen que estar continuamente conectados.
Consisten en el envío y recepción de electrones (o fotones) que circulan por el espacio libre (el aire). Estas partículas viajan en forma de ondas electromagnéticas que se propagan del mismo modo que las ondas del agua en un estanque. Dependiendo de la frecuencia, existen diferentes tipos de enlaces inalámbricos, exhibiendo diferentes propiedades.
- Ondas de radio: fáciles de generar, pueden recorer largas distancias, penetran en los edificios sin problemas y viajan en todas direcciones desde la fuente emisora. Cuando cubren largas distancias, es necesario realizar un control estricto por parte de los gobiernos para que las diferentes transmisiones no se interfieran entre sí. En las distancias cortas no es necesario solicitar permisos especiales y varias redes cercanas peuden utilizar frecuencias diferentes.
- Microondas: Permiten transmisiones tanto terrestres como con satélites. Sus frecuencias están comprendidas entre 1 y 10Ghz y posibilitan velocidades de transmisión aceptables. por encima de los 1000 Hz, viajan en línea recta y se pueden enfocar en un haz de pequeña anchura. Concentrar toda la energía en un haz pequeño con una antena parabólica produce una relación señal/ruido muy alta, pero las antenas del emisor y el receptor deben estar muy bien alineadas entre sí. No atravesan bien los obstáculo, es necesario situar antenas repetidoras cuando queremos realizar comunicaciones a largas distancias. Comunicaciones por satélite, hay que tener en cuenta que siempre existe un pequeño retardo en las transmisiones debido a que la señal tarda aproximadamente 0.3 segundos en llegar y volver.
- Ondas infrarrojas: las ondas infrarojas y milimétricas se utilizan mucho para la comunicación de corto alcance. Es frecuente encontrar un puerto de comunicación infrarroja en los ordenadores potátiles. Estos controles son relatiavamente direccionales, batatos y fáciles d econstruir, pero tienen un incoveniente importante: no atraviesan los objetos sólidos. Este inconveniente también resulta a veces una ventaja en el sentido de que ofrecen más seguridad. No es necesario obtener licencia del gobierno para operar un sistema de transmisión infrarrojo. la comunicación infrerroja no puede usarse en exteriores porque el Sol también emite gran cantidad de radiacianes infrarrojas que perturban la señal enviada.
- Ondas de luz: permiten la comunicación de diferentes zonas, siempre que exista una visión directa entre ellas, ya que se transmiten en línea recta y no atraviesan los objetos. Una de las más utilizadas es el láser, ya que el haz de luz se mantiene enfocado en un punto muy estrecho a lo largo de su trayecto. La señalizazción óptica coherente mediante láser es unidireccional, cada edificio necesita un emisor láser y un receptor. Su coste es muy bajo, es fácil de instalar y posee una elevada elocidad de transmisión. es difícil de colocar correctamente los emisores y los receptores y el rayo láser es fácilmente interferido (lluvia, niebla..)
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