Para transmitir una señal con información se requiere de un medio de transmisión. El tipo de medio de transmisión es importante ya que determina el número máximo de bits que es posible transmitir cada segundo (bits por segundo, bps).
A continuación se analizarán en forma general los medios más comunes, líneas abiertas de dos hilos, líneas de par trenzado, cable coaxial, fibra óptica, satélites, microondas terrestres, radio entre otras.
Medios de Comunicación Alámbricos
Un medio de comunicación alámbrico se define como un cable y quizá otros dispositivos electrónicos que conectan físicamente adaptadores de comunicación entre sí. Sí el medio de comunicación consta solamente de cable, el medio de comunicación es llamado pasivo.
Sí el medio de comunicación además de cable, consta de algún dispositivo que: amplifique, regenere o module la señal, el medio es llamado activo.
Cables de Cobre
Iniciaremos por los cables de cobre, estableciendo dos definiciones básicas:
Un alambre es un filamento de material conductor, normalmente de cobre o cobre estañado. El alambre o conductor puede tener diferentes diámetros los cuales definen calibres, como veremos más adelante.
Un cable es la reunión de varios alambres y otros elementos, integrados bajo una configuración específica, cuyo diseño dependerá de la aplicación del cable.
Características del Cobre
• El cobre es un material conductor, con características físicas y químicas propias de materiales metálicos.
• Parámetros Primarios: Características intrínsecas del cobre, o sea, que no se pueden eliminar. Solo minimizar sus efectos. Estos son: Resistencia, capacitancia, conductancia e inductancia.
• Parámetros Secundarios: Son aquellos que pueden estar presentes o no debido a agentes externos o condiciones de instalación. Entre ellos: Atenuación, ruido, diafonía, voltajes inducidos.
Resistencia
Es una característica natural de cualquier material conductor (Cobre, Aluminio, Níquel, Plata, oro etc.) la cual se opone al paso de la corriente eléctrica a través de él.
Factores que Afectan la Resistencia
1. Longitud:
A Menor longitud del conductor, Menor es la resistencia
A Mayor longitud del conductor, Mayor es la resistencia.
2. Calibre (Diámetro):
A Mayor diámetro del conductor, Menor es la resistencia.
A Menor diámetro del conductor, Mayor es la resistencia.
3. Temperatura:
A Menor temperatura del conductor, Menor es la resistencia.
A Mayor temperatura del conductor, Mayor es la resistencia.
Por lo Tanto
La Resistencia de un conductor varía por cambios en la Longitud, el diámetro y la Temperatura.
Capacitancia
Es la propiedad eléctrica de un dispositivo llamado condensador o Capacitor la cual se crea cuando dos o más placas metálicas o conductores son puestos uno cerca del otro pero eléctricamente aislados entre sí.
La Capacitancia permite almacenar energía eléctrica, lo cual significa que el condensador puede ser cargado y descargado, similar a lo que sucede con una batería recargable.
Efecto de la Resistencia y la Capacitación del Cable sobre la Transmisión de Señales
Nota: En un circuito donde existen la resistencia y la capacitancia, las señales transmitidas serán atenuadas y su forma original se alterara o cambiara. En otras palabras la señal se habrá distorsionado.
Las altas frecuencias normalmente sufren más distorsión debido a los efectos combinados de filtrado que ejercen la resistencia y la capacitancia.
Conductancia
• Se representa con la letra G y su unidad de medida es el Siemens (S).
• La Conductancia se define como el inverso de la resistencia, es decir la conductancia es la facilidad con que un material deja pasar la corriente.
• La conductancia a su vez es la resistencia de aislamiento que se mide a los pares telefónicos utilizando un Megometro.
• A mayor resistencia de aislamiento mejor condición de transmisión en la comunicación.
Inductancia
Al circular una corriente alterna entre los conductores, se origina un flujo magnético, cuyo valor es proporcional a la corriente eléctrica y el voltaje que se induce es directamente proporcional a la inductancia. El ejemplo más sencillo es el de un transformador.
Atenuación
• Es la perdida de señal a través de la línea telefónica, debido a líneas defectuosas y por lo tanto afectadas por los parámetros primarios.
• La atenuación por si misma no distorsiona la señal, solo disminuye su tamaño debido a la resistencia que se encuentra en el cobre principalmente.
Efecto de la Resistencia del Cable sobre de las Señales Transmitidas
En un circuito resistivo puro, la señal transmitida será atenuada, pero se mantendrá su forma original. Por lo tanto no habrá distorsión de la señal.
Diafonia o Crosstalk
Fenómeno que provoca la introducción de una señal no deseada en una línea por acoplamiento con otra u otras líneas. / Es la transferencia indeseable de señal de un par telefónico a otro de características similares.
Cable Telefónico
Es uno de los muchos medios de transmisión en telecomunicaciones. La unidad básica es el par telefónico, el cual está constituido por un par de hilos de cobre aislados en plástico o papel ( Llamados A y B ), coloreados para facilitar su identificación.
Un cable puede contener desde 10 hasta 2400 pares, en una variedad de calibres (0.4 mm a 0.9 mm) que dependen de los requerimientos del sistema. Cable multípar es la unión de dos o más pares torcidos de conductores sólidos de cobre con aislamiento individual, reunidos bajo una misma cubierta.
Cable Coaxial
Consiste en un cable conductor interno (cilíndrico) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo. Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable.
Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a más larga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos interferencias y permite conectar más estaciones.
Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión de periféricos a corta distancia, etc. Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.
Para señales analógicas, se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilómetro. Este cable lo compone la maya y el vivo. Este tipo de cable ofrece una impedancia de 50 por metro. El tipo de conector es el RG58.
Existen básicamente dos tipos de cable coaxial.
Banda Base: Es el normalmente empleado en redes de computadoras, con resistencia de 50 (Ohm), por el que fluyen señales digitales.
Banda Ancha: Normalmente mueve señal analógica, posibilita la transmisión de gran cantidad de información por varias frecuencias, y su uso más común es la televisión por cable. Esto ha permitido que muchos usuarios de Internet tengan un nuevo tipo de acceso a la red, para lo cual existe en el mercado una gran cantidad de dispositivos, incluyendo módem para CATV.
Cables de pares trenzados
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.
Este tipo de medio es el más utilizado debido a su bajo costo (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.
Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias. Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsión y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas.
Los pares sin apantallar son los más baratos aunque los menos resistentes a interferencias (aunque se usan con éxito en telefonía y en redes de área local). A velocidades de transmisión bajas, los pares apantallados son menos susceptibles a interferencias, aunque son más caros y más difíciles de instalar.
Descripción rápida de los tipos:
- UTP: Normal con los 8 cables trenzados.
- STP: Cada par lleva una maya y luego todos con otra maya.
- FTP: Maya externa, como papel de plata.
Fibra Optica
Es el medio de transmisión de datos inmune a las interferencias por excelencia, por seguridad debido a que por su interior dejan de moverse impulsos eléctricos, proclives a los ruidos del entorno que alteren la información. Al conducir luz por su interior, la fibra óptica no es propensa a ningún tipo de interferencia electromagnética o electrostática..
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 este conglomerado está la cubierta (constituida de material plástico o similar) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc.
Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN. Sus beneficios frente a cables coaxiales y pares trenzados son :
- – Permite mayor ancho de banda.
- – Menor tamaño y peso.
- – Menor atenuación.
- – Aislamiento electromagnético.
Mayor separación entre repetidores.
Generalmente esta luz es de tipo infrarrojo y no es visible al ojo humano. La modulación de esta luz permite transmitir información tal como lo hacen los medios eléctricos Su rango de frecuencias es todo el espectro visible y parte del infrarrojo.
El método de transmisión es: los rayos de luz inciden con una gama de ángulos diferentes posibles en el núcleo del cable, entonces sólo una gama de ángulos conseguirán reflejarse en la capa que recubre el núcleo.
Las fibras ópticas se clasifican de acuerdo al modo de propagación que dentro de ellas describen los rayos de luz emitidos .En esta clasificación existen tres tipos .Los tipos de dispersión de cada uno de los modos pueden ser apreciados.
Mono modo: En este tipo de fibra los rayos de luz transmitidos por la fibra viajan linealmente. Si se reduce el radio del núcleo, el rango de ángulos disminuye hasta que sólo sea posible la transmisión de un rayo, el rayo axial, y a este método de transmisión se Este tipo de fibra puede ser considerada como el modelo más sencillo de fabricar y sus aplicaciones son concretas.
Multi modo: Son precisamente esos rayos que inciden en un cierto rango de ángulos los que irán rebotando a lo largo del cable hasta llegar a su destino.
Los inconvenientes del modo multimodal es que debido a que dependiendo al ángulo de incidencia de los rayos, estos tomarán caminos diferentes y tardarán más o menos tiempo en llegar al destino, con lo que se puede producir una distorsión ( rayos que salen antes pueden llegar después ), con lo que se limita la velocidad de transmisión posible.
Hay un tercer modo de transmisión que es un paso intermedio entre los anteriormente comentados y que consiste en cambiar el índice de refracción del núcleo. A este modo se le llama multi modo de índice gradual.
Los emisores de luz utilizados son: LED (de bajo costo, con utilización en un amplio rango de temperaturas y con larga vida media) y ILD (más caro, pero más eficaz y permite una mayor velocidad de transmisión).
Microondas
En este sistema se utiliza el espacio aéreo como medio físico de transmisión. La información se transmite de forma digital a través de las ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden direccionarse múltiples canales o múltiples estaciones dentro de un enlace dado, o pueden establecerse enlaces punto a punto.
Estructura:
Las estaciones consiste en una antena tipo plato y de circuitos que se interconectan la antena con terminal del usuario.
La transmisión es en línea recta (lo que está a la vista) y por lo tanto se ve afectada por accidentes geográficos , edificios, bosques, mal tiempo, etc. El alcance promedio es de 40 km. en la tierra. Una de las principales ventajas importantes es la capacidad de poder transportar miles de canales de voz a grandes distancias a través de repetidoras, a la vez que permite la transmisión de datos en su forma natural.
Tres son las formas más comunes de utilización en redes de procesamiento de datos:
-Redes entre ciudades, usando la red telefónica publica (en muchos países latinoamericanos está basada en, microondas) con antenas repetidoras terrestres.
-Redes metropolitanas privadas y para aplicaciones específicas.
-Redes de largo alcance con satélites.
En caso de utilización de satélites, las antenas emisoras, repetidoras o receptoras pueden ser fijas (terrenas) o móviles (barcos, etc.).
Infrarojo
El uso de la luz infrarroja se puede considerar muy similar a la transmisión digital con microondas. El has infrarrojo puede ser producido por un láser o un LED.
Los dispositivos emisores y receptores deben ser ubicados “ala vista” uno del otro. Su velocidad de transmisión de hasta 100 Kbps puede ser soportadas a distancias hasta de 16 km. Reduciendo la distancia a 1.6 Km. Se puede alcanzar 1.5 Mbps.
La conexión es de punto a punto (a nivel experimental se practican otras posibilidades). El uso de esta técnica tiene ciertas desventajas. El haz infrarrojo es afectado por el clima, interferencia atmosférica y por obstáculos físicos. Como contrapartida, tiene inmunidad contra el ruido magnético o sea la interferencia eléctrica.
Existen varias ofertas comerciales de esta técnica, su utilización no está difundida en redes locales, tal vez por sus limitaciones en la capacidad de establecer ramificaciones en el enlace, entre otras razones.
Satelite
Es un dispositivo que actúa como “reflector” de las emisiones terrenas. Es decir que es la extensión al espacio del concepto de “torre de microondas”. Los satélites “reflejan” un haz de microondas que transportan información codificada. La función de “reflexión” se compone de un receptor y un emisor que operan a diferentes frecuencias a 6 GHz. Y envía (refleja) a 4 GHz. Por ejemplo.
Los satélites giran alrededor de la tierra en forma sincronizada con esta a una altura de 35,680 km. En un arco directamente ubicado sobre el ecuador. Esta es la distancia requerida para que el satélite gire alrededor de la tierra en 24 horas. , Coincidiendo que da la vuelta completa de un punto en el Ecuador.
El espaciamiento o separación entre dos satélites de comunicaciones es de 2,880 kms. Equivalente a un ángulo de 4°, visto desde la tierra. La consecuencia inmediata es de que el número de satélites posibles a conectar de esta forma es infinito (y bastante reducido si se saben aprovechar).
El satélite es un medio de transmisión no guiado. Es cualquier objeto que orbita alrededor de otro, que se denomina principal. Los satélites artificiales son naves especiales fabricadas en la tierra y enviadas en un vehículo de lanzamiento, un tipo de cohete que envía una carga útil al espacio exterior.
Los satélites artificiales pueden orbitar alrededor de las lunas, cometas, asteroides, planetas, estrellas o incluso galaxias, tras su vida útil, los satélites artificiales pueden quedar orbitando como basura espacial.
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.
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