Tema II

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAREPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZVICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

Departamento de Ingeniería ElectrónicaDepartamento de Ingeniería Electrónica

1. Conceptos y Terminología útiles

2. Transmisión de datos analógicos y digitales

3. Perturbaciones en la transmisión

4. Medios de Transmisión

5. Trabajo Complementario

Señalización AnalógicaSeñalización Analógica

Señalización analógica y digital de datos Señalización analógica y digital de datos analógicos y digitalesanalógicos y digitales

Señalización analógica y digital de datos Señalización analógica y digital de datos analógicos y digitalesanalógicos y digitales

TRANSMISION ANALOGICA Y DIGITAL:TRANSMISION ANALOGICA Y DIGITAL:

Datos deDatos deEntradaEntrada

TRANSMISION ANALOGICA Y DIGITAL:TRANSMISION ANALOGICA Y DIGITAL:

Las perturbaciones más significativas son:Las perturbaciones más significativas son:

1.1. La atenuación y la distorsión de La atenuación y la distorsión de atenuaciónatenuación

2.2. La distorsión de retardoLa distorsión de retardo

3.3. El ruidoEl ruido

Una forma simple de definir un medio de Una forma simple de definir un medio de transmisión podría ser:transmisión podría ser:

Es el medio físico a través del cual Es el medio físico a través del cual viaja la señal desde el Transmisor viaja la señal desde el Transmisor

hasta el Receptorhasta el Receptor

Se clasifican como:Se clasifican como:

Guiados:Guiados: es el que brinda un camino que es el que brinda un camino que conduce la señal de emisor a receptor. conduce la señal de emisor a receptor. Ejemplo: cables, F.O, guías de ondas, Ejemplo: cables, F.O, guías de ondas, etc.etc.

No Guiados:No Guiados: son aquellos que utilizan el son aquellos que utilizan el aire, el vacío, el agua o la tierra como aire, el vacío, el agua o la tierra como medio de transmisión.medio de transmisión.

  Frequency Range

Typical Attenuatio

n

Typical Delay

Repeater Spacing

Twisted pair (with

loading)

0 to 3.5 kHz 0.2 dB/km @ 1 kHz

50 µs/km 2 km

Twisted pairs (multi-pair cables)

0 to 1 MHz 0.7 dB/km @ 1 kHz

5 µs/km 2 km

Coaxial cable

0 to 500 MHz

7 dB/km @ 10 MHz

4 µs/km 1 to 9 km

Optical fiber 186 to 370 THz

0.2 to 0.5 dB/km

5 µs/km 40 km

Conclusión: Conclusión:

La capacidad de transmisión en términos La capacidad de transmisión en términos de velocidad de transmisión o ancho de de velocidad de transmisión o ancho de banda, depende de la atenuación.banda, depende de la atenuación.

EL CABLE PAR TRENZADOEL CABLE PAR TRENZADO

Aplicaciones: Redes telefónicas, redes de Aplicaciones: Redes telefónicas, redes de distribución de interiores, redes LANdistribución de interiores, redes LAN

PAR TRENZADOPAR TRENZADO

a) Puede ser apantallado, conocido como a) Puede ser apantallado, conocido como STP (Shielded Twisted Pair), que evita STP (Shielded Twisted Pair), que evita con una pantalla puesta a tierra, las con una pantalla puesta a tierra, las interferencias externas.interferencias externas.

PAR TRENZADOPAR TRENZADO

b) Sin pantalla, conocido como UTP b) Sin pantalla, conocido como UTP (Unshielded Twisted Pair), no posee pantalla y (Unshielded Twisted Pair), no posee pantalla y es muy económico.es muy económico.

  Attenuation (dB per 100 m) Near-end Crosstalk (dB)

Frequency (MHz)

Category 3 UTP

Category 5 UTP

150-ohm STP

Category 3 UTP

Category 5 UTP

150-ohm STP

1 2.6 2.0 1.1 41 62 58

4 5.6 4.1 2.2 32 53 58

16 13.1 8.2 4.4 23 44 50.4

25 — 10.4 6.2 — 41 47.5

100 — 22.0 12.3 — 32 38.5

300 — — 21.4 — — 31.3

  Category 3 Class C

Category 5 Class D

Category 5E

Category 6 Class E

Category 7 Class F

Bandwidth

16 MHz 100 MHz 100 MHz 200 MHz 600 MHz

Cable Type

UTP UTP/FTP UTP/FTP UTP/FTP SSTP

Link Cost (Cat 5

=1)

0.7 1 1.2 1.5 2.2

Categorías según estándar EIA-568-ACategorías según estándar EIA-568-A

Es un conductor cilíndrico, el cual posee un Es un conductor cilíndrico, el cual posee un conductor central, rodeado por un conductor conductor central, rodeado por un conductor externo, el cual normalmente es una malla externo, el cual normalmente es una malla entretejida. entretejida.

El conductor central se mantiene en su El conductor central se mantiene en su posición mecánicamente por varios posición mecánicamente por varios procedimientos según sea el uso o aplicación.procedimientos según sea el uso o aplicación.

Partes que constituyen al cable coaxialPartes que constituyen al cable coaxial

Por ser un medio muy versátil, se usa en:Por ser un medio muy versátil, se usa en:

1.1. Sistemas de televisión, incluso distribuciónSistemas de televisión, incluso distribución

2.2. Sistemas de transmisión entre centrales Sistemas de transmisión entre centrales telefónicastelefónicas

3.3. Redes de área localRedes de área local

4.4. Transmisión digital de corta distanciaTransmisión digital de corta distancia

5.5. Sistemas de AudioSistemas de Audio

PARA SISTEMAS ANALOGICOS: PARA SISTEMAS ANALOGICOS:

• Amplificadores cada pocos kilómetrosAmplificadores cada pocos kilómetros

• Útiles hasta unos 500 Km.Útiles hasta unos 500 Km.

• Económicos y fáciles de instalar.Económicos y fáciles de instalar.

SISTEMAS DIGITALES: SISTEMAS DIGITALES:

• Repetidores cada 1 Km.Repetidores cada 1 Km.

• Por el tipo de conectores empleados, dá Por el tipo de conectores empleados, dá muchos problemas en las redes LANmuchos problemas en las redes LAN

• Han sido reemplazados por el cable UTP en Han sido reemplazados por el cable UTP en aplicaciones de redes.aplicaciones de redes.

Existen distintos tipos de cables coaxiales, entre los que destacan los siguientes:

Nombre Impedancia Conector Uso

Se denomina cable coaxial “grueso”

50 ohmios Tipo “N”.Cable estándar ethernet, de tipo especial conforme a las normas IEEE 802.3 10 base5

RG-58 50 ohmios Tipo “BNC”. El Cable coaxial ethernet delgado,

RG-62 93 ohmios Tipo BNCEs el cable estándar utilizado en la gama de equipos 3270 de IBM, y también en la red. ARCNET

RG-59 75 ohmiosConectores DNC y TNC

Este tipo de cable lo utiliza en versión doble, la red WANGNET

Cable coaxial grueso, era el cable más utilizado en LAN en un principio y que aún hoy sigue usándose en determinadas circunstancias.

Cable coaxial delgado, surgió como alternativa al cable anterior, al ser barato y fácil de instalar, sin embargo sus propiedades de transmisión ( perdidas en empalmes y conexiones, distancia máxima de enlace, etc ) son inferiores a el cable coaxial grueso.

Es un medio de transmisión constituido por Es un medio de transmisión constituido por un medio fino y flexible, capaz de confinar un medio fino y flexible, capaz de confinar un haz luminoso para transportar un haz luminoso para transportar información.información.

El núcleo (core), es la parte interior de la fibra, que esta fabricado por un material dieléctrico.El revestimiento (cladding), que envuelve al núcleo, fabricado con materiales similares al núcleo pero con un índice de refracción menor, para que se produzca el fenómeno de la reflexión total interna. Gracias a este fenómeno los rayos de luz que entran en la fibra hasta, cierto ángulo, quedán confnados en el núcleo de ésta siendo guiados por la fibra hasta el otro extremo.

La camisa o cubierta, generalmente fabricada en plástico que protege mecánicamente a los dos anteriores

1.1. Gran capacidadGran capacidad

2.2. Poco tamaño y pesoPoco tamaño y peso

3.3. Poca atenuaciónPoca atenuación

4.4. No perturbada por los campos magnéticosNo perturbada por los campos magnéticos

5.5. Grandes distancias entre repetidoresGrandes distancias entre repetidores

Fibra monomodo. Como su nombre indica en estas fibra sólo se propaga un modo por lo que se evita la dispersión modal, debida a la diferencia de velocidad de propagación de los modos que se transmiten por la fibra.

Fibra multimodo. A diferencia de las anteriores, en ellas se pueden propagar varios modos de forma simultánea.

Wavelength Wavelength (in vacuum) (in vacuum) range (nm)range (nm)

Frequency Frequency range range (THz)(THz)

Band Band labellabel

Fiber typeFiber type ApplicatioApplicationn

820 to 900820 to 900 366 to 333366 to 333    MultimodeMultimode LANLAN

1280 to 13501280 to 1350 234 to 222234 to 222 SS Single Single modemode

VariousVarious

1528 to 15611528 to 1561 196 to 192196 to 192 CC Single Single modemode

WDMWDM

1561 to 16201561 to 1620 185 to 192185 to 192 LL Single Single modemode

WDMWDM

En el mercado existen una gran variedad de conectores de fibra óptica debido a la complejidad del problema sobre las propiedades de la fibra ópitca.

La gran mayoria de los conectores actuales tiene algunos elementos comunes como se muestra en el conector genérico de la figura.

La fibra se monta a lo largo de la férula, un cilíndro de cerámica cuyo diámetro coíncide con el diámetro del revestimiento de la fibra, cuya misión es alinear y proteger mecánimaente a la fibra. El extremo final de la fibra llega al final de la férula, que suele ser pulido y alisado. El pulido de la férula es puede ser de dos formas PC, Physical Contact , o APC, Angled Physical Contact

Los emplames mecánicos o manuales, que pueden ser tanto temporales como permanentes, son muy rápidos de realizar pues se requiere ningún equipamiento especial, tan sólo una cortador que permita hacer un corte recto en los extremos de la fibras que se quieren unir.

Cable de estructura holgada se suelen agrupar en grupos de 6, 8, 10 o 12 fibras. Se alojan dentro de un protección secundaria de un diametro de entre 1 y 3mm, y un espesor de 0.25mm. Este puede estar hueco (con aire) o bien relleno de un gel (grasa de silicona) que evita la entrada de agua. A su vez, como se muestra en la siguiente figura, esta protección secundaria puede ir junto con otras y un elemento de refuerzo central dentro de una coraza de hilos de aramida e hilos rasgados rellena con un gel. Todo el conjunto está rodeado por una funda protectora de polietileno o PVC.

Cable de estructura densa En un cable de estructura densa, cada fibra optica esta ceñida a su protección secundaria que consiste en una cubierta plástica con un diametro de 900μm y un espesor de entre 0.5 y1mm, como se muestra en la figura. La misión de esta protección ceñida es proporcionar soporte y protección a cada fibra individualmente, además de identificar cada fibra por el color de su recubrimiento.

Al curvarse la fibra óptica se produce una atenuación adicional, pues ciertos modos se escapan del núcleo. Como se muestra en la figura siguiente estas pérdidas varían exponenecialmente con la curvatura y no son apreciables hasta apartir de un ángulo críctico.

1.1. Actúa como guía de ondas para señales entre 10Actúa como guía de ondas para señales entre 101414 a a 10101515 Hz Hz

– Incluye porciones de luz visible e infrarrojoIncluye porciones de luz visible e infrarrojo

2.2. Utiliza diodos LED (Light Emitting Diode)Utiliza diodos LED (Light Emitting Diode)– Amplio rango operativo de temperaturaAmplio rango operativo de temperatura

3.3. Utiliza Injection Laser Diode (ILD)Utiliza Injection Laser Diode (ILD)– Más eficienciaMás eficiencia

– Mayor rata de transmisiónMayor rata de transmisión

4.4. Se puede emplear WDM (Wavelength Division Se puede emplear WDM (Wavelength Division Multiplexing) para aumentar la cantidad de Multiplexing) para aumentar la cantidad de información transmitidainformación transmitida

1.1. Transmisión a grandes distanciasTransmisión a grandes distancias

2.2. Transmisiones metropolitanasTransmisiones metropolitanas

3.3. Acceso a áreas ruralesAcceso a áreas rurales

4.4. Bucles de abonadosBucles de abonados

5.5. Redes de área local (LAN)Redes de área local (LAN)

6.6. Aplicaciones especialesAplicaciones especiales

Se tienen diferentes alternativasSe tienen diferentes alternativas

• Sistemas de Microondas TerrestresSistemas de Microondas Terrestres

• Sistemas de Microondas SatelitalesSistemas de Microondas Satelitales

• Sistemas de Ondas de RadioSistemas de Ondas de Radio

La utilización de los conectores parece muy sencilla, pero todo se complica por el hecho de que no existe una regulación que especifique como deben ser los conectores. Esto trae consigo que existan muchos modelos distintos de conectores.

BNCLas siglas provienen del inglés “Bayonet Neill Concelman” y es un conector para cable coaxial. Sus inventores fueron Paul Neill y Amphenol Carl Concelman, de los cuales debe su nombre. Su primer uso fue en las redes de ethernet en los años ochenta.

RCADebe su nombre a las siglas “Radio Corporation of America”, ya que fueron ellos quienes lo introdujeros en la década de los cuarenta. Es uno de los conectores más comunes en el ámbito audiovisual y en muchas áreas ha sustituido al Jack, sobretodo en la señal de imagen.

N - Navy (marina) Es el conector mas habitual en las antenas de 2.4 GHz (recordad que esta frecuencia es la especifica para el estándar 802.11b/g, para el estándar 802.11a nos encontramos con la 5Ghz. Dicho estándar esta en desuso y en el mercado la mayoría de dispositivos se centran en el 802.11g. Trabaja bien con frecuencias de hasta 10GHz. Es un conector de tipo rosca. Estos conectores tiene un tamaño apreciable y, a veces se confunden con los conectores UHF

TNC (Threaded BNC)Conector BNC roscado. Es una versión roscada del conector BNC. Este tipo de conector es apto para frecuencias de hasta 12GHz.

SMA (Sub-Miniature Connect)Conector subminiatura. Son unos conectores muy pequeños, van roscados y trabajan adecuadamente con frecuencias de hasta 18GHz. Dentro de este tipo, nos encontramos con una subclase que son los llamados reverse (RP-SMA), y estos últimos son las mas utilizados en la mayoría de las tarjetas inalámbricas con interfaz PCI.

SMC Se trata de una versión todavía mas pequeña

de los conectores SMA. Son aptos para frecuencias de hasta 10GHz. Su mayor inconveniente es que solo son utilizables con cables muy finos (con alta perdida). El conector SMB es una versión del SMC con la ventaja que se conecta y desconecta mas fácilmente.

1.1. Realice una lectura de estos temas en el Realice una lectura de estos temas en el material entregado.material entregado.

2.2. Repase los tópicos relacionados y que Repase los tópicos relacionados y que fueron proporcionados en fueron proporcionados en Comunicaciones.Comunicaciones.

3.3. Desarrolle los ejemplos resueltos.Desarrolle los ejemplos resueltos.

4.4. Resuelva los problemas propuestos.Resuelva los problemas propuestos.

Fin Tema II

ATENUACION:Se habla de atenuación, cuando la energía de la señal decae con la distancia en cualquier medio de transmisión.Se puede determinar por la ecuación:

dBP

PN ff

100010log10

PP10001000: potencia de referencia para una potencia conocida a 1000 Hz: potencia de referencia para una potencia conocida a 1000 HzPPff: potencia medida para una frecuencia “f” cualquiera: potencia medida para una frecuencia “f” cualquiera

DISTORSION DE RETARDO:Se debe al hecho que la velocidad de propagación de la señal en el medio, varía con la frecuencia. Para una señal de banda limitada, la velocidad tiende a ser mayor cerca de la frecuencia central y disminuye al acercarse a los extremos de la banda.

De acuerdo con esto, las distintas componentes en frecuencia llegarán al receptor en diferentes instantes de tiempo.

Señalcon

Ecualización

Señalsin

Ecualización

RUIDO:Son todas las señales que se agregan a la señal

transmitida en el sistema de transmisión y que son indeseables.

Puede ser: RUIDO TERMICO RUIDO DE INTERMODULACION DIAFONIA RUIDO IMPULSIVO

RUIDO TERMICO: debido a la agitación térmica de los electrones. No se puede eliminar.

RUIDO DE INTERMODULACION: es la aparición de señales a frecuencias que sean suma o diferencia de las dos frecuencias originales, o múltiplos de estas.

DIAFONIA: se origina por acoplamientos no deseados entre las líneas que transportan las señales, originando señales inducidas que se agregan a la señal enviada.

RUIDO IMPULSIVO: son picos o pulsos de corta duración y amplitud grande. Debido a su corta duración tienen un ancho de muy grande lo cual afecta la señal transmitida.

Los sistemas de microondas terrestres Los sistemas de microondas terrestres son sistemas de transmisión/recepción son sistemas de transmisión/recepción de informaciones que operan en el rango de informaciones que operan en el rango de las microondas, es decir por encima de las microondas, es decir por encima de 1 GHz. Emplean antenas parabólicas de 1 GHz. Emplean antenas parabólicas y guías de ondas.y guías de ondas.

La Distancia entre antenas, se estima La Distancia entre antenas, se estima como:como:

Khd 14,7

D en kilómetros, h altura en metros y K D en kilómetros, h altura en metros y K factor de corrección, normalmente se factor de corrección, normalmente se emplea K=4/3emplea K=4/3

Las Pérdidas en el enlace, se estimanLas Pérdidas en el enlace, se estiman

dBd

L2

4log10

L perdidas en dB, d distancia en metros, L perdidas en dB, d distancia en metros, λλ longitud de onda en metros longitud de onda en metros

Prestaciones de microondas digitalesPrestaciones de microondas digitales

BandaBanda

(GHz)(GHz)BB

(MHz)(MHz)RR

(Mbps)(Mbps)22 77 1212

66 3030 9090

1111 4040 135135

1818 220220 274274

El enlace utiliza un satélite como paso El enlace utiliza un satélite como paso intermedio entre emisor y receptorintermedio entre emisor y receptor

Es útil para cubrir muy grandes Es útil para cubrir muy grandes distancias, incluso de un continente a distancias, incluso de un continente a otro.otro.

Por la naturaleza del medio de Por la naturaleza del medio de transmisión, se ocasiona un retardo transmisión, se ocasiona un retardo considerable en la señal de ida y vuelta.considerable en la señal de ida y vuelta.

Elementos de un sistema de enlace por Elementos de un sistema de enlace por satélite:satélite:

1.1. Estación Terrena: Antena, Estación Terrena: Antena, convertidor de frecuencia, receptor y convertidor de frecuencia, receptor y transmisor.transmisor.

2.2. Segmento Espacial: enlace ascendente Segmento Espacial: enlace ascendente y enlace descendente.y enlace descendente.

3.3. SatéliteSatélite

Elementos de un sistema de enlace por Elementos de un sistema de enlace por satélitesatélite

Órbitas Satelitales:Órbitas Satelitales:

1.1. Órbita Baja: 640 a 1800 kmÓrbita Baja: 640 a 1800 km

2.2. Órbita Media: > 9.800 kmÓrbita Media: > 9.800 km

3.3. Órbita Geoestacionaria: 36.000 Órbita Geoestacionaria: 36.000 kmkm

4.4. Órbita ElípticaÓrbita Elíptica

Enlaces Satelitales MúltiplesEnlaces Satelitales Múltiples

Estos sistemas tienen como característica Estos sistemas tienen como característica que utilizan el aire como medio de que utilizan el aire como medio de propagación.propagación.

Estas ondas son menos directivas que las Estas ondas son menos directivas que las de microondas empleadas en los satélites.de microondas empleadas en los satélites.

Operan en las bandas de MF (300 a 3000 Operan en las bandas de MF (300 a 3000 KHz), VHF (30 a 300 KHz) y UHF (300 a KHz), VHF (30 a 300 KHz) y UHF (300 a 3000 KHz)3000 KHz)

Avance de la transmisión:Avance de la transmisión:

La atenuación está dada por:La atenuación está dada por:

Khd 14,7

dBd

L2

4log10

¿¿Como se propagan las ondas de radio?Como se propagan las ondas de radio?

La multi-trayectoria:La multi-trayectoria:

Las antenas utilizadas son pequeñas, fáciles Las antenas utilizadas son pequeñas, fáciles de instalar y en varios casos se pueden lograr de instalar y en varios casos se pueden lograr patrones de radiación directivos.patrones de radiación directivos.

El ancho de banda de esta gama de El ancho de banda de esta gama de frecuencias permiten la transmisión de frecuencias permiten la transmisión de señales de anchos de bandas moderados a señales de anchos de bandas moderados a altas velocidades.altas velocidades.