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Instituto Tecnológico de Nogales

ITN

Fundamentos de Telecomunicaciones

Profesor Erik Martínez

Portafolio Unidad 2 Medios de transmisión y sus características

Nogales Sonora a 23 de Septiembre de 2013

Contenido Guiados: Par trenzado, coaxial, fibra óptica .......................................................................................... 3 CABLE DE PAR TRENZADO .............................................................................................................. 3 Cable de par trenzado sin blindaje (UTP: Unshielded Twisted Pair) ......................................... 3 CATEGORÍAS DE UTP..................................................................................................................... 4 Cable de par trenzado blindado (STP: Shield Twiested Pair) ..................................................... 5 CABLE COAXIAL ................................................................................................................................... 5 Banda base (Baseband). .................................................................................................................. 6 Banda ancha (Broadband) ................................................................................................................ 6 FIBRA ÓPTICA ....................................................................................................................................... 6 Principios de la propagación de la luz ............................................................................................ 7 Usos de la Fibra Óptica ..................................................................................................................... 8 Cuadro Comparativo ................................................................................................................................. 9 No guiados: Radiofrecuencia, microondas, satélite e infrarrojo. ............................................................... 10 Ondas de radio. .................................................................................................................................... 10 Microondas. ........................................................................................................................................... 10 Infrarrojos .............................................................................................................................................. 10 Ondas de luz. ........................................................................................................................................ 10 Cuadro Comparativo:........................................................................................................................... 11 Métodos para la detección y corrección de errores ............................................................................ 12 Verificación de redundancia vertical (VRC) ..................................................................................... 12 Verificación de redundancia longitudinal (LRC) .............................................................................. 12 Verificación de redundancia cíclica (CRC) ....................................................................................... 13 Control de Flujo........................................................................................................................................... 14 Bibliografía ................................................................................................................................................ 15

Guiados: Par trenzado, coaxial, fibra óptica Los medios guiados son aquellos que utilizan componentes físicos y sólidos para la transmisión de datos. Están constituidos por un cable conductor de un dispositivo al otro. Algunos de los medios de transmisión guiados más utilizados son: cables de pares trenzados, cables coaxiales y cables de fibra óptica.

CABLE DE PAR TRENZADO Es el medio de transmisión guiado más utilizado para datos analógicos y digitales, en diferentes tipos de tráfico: voz, datos y video. Se le dio este nombre por tener dos alambres de cobre, de 1 mm de espesor, trenzados entre sí en forma de hélice y aislados, lo que hace que se elimine la interferencia entre pares y que tenga una baja inmunidad al ruido electromagnético. El cable par trenzado puede alcanzar varios Mbps de ancho de banda, dependiendo del calibre, el material y la distancia. Puede adquirirse por un bajo costo. Un ejemplo de su uso es el sistema telefónico. Existen dos tipos de par trenzado: sin blindaje y blindado. Cable de par trenzado sin blindaje (UTP: Unshielded Twisted Pair) El cable de par trenzado sin blindaje es el tipo más frecuente de medio de comunicación que se usa actualmente, tiene una amplia difusión en telefonía y en redes LAN. Está formado por dos hilos, cada uno de los cuales está recubierto de material aislante; como Teflón o PVC, debido a que el primero genera poco humo en incendios. Se distinguen dos tipos de recubrimiento: el rígido (para cableado vertical y horizontal) y flexible (para patch cord).

Generalmente, como se muestra en la siguiente imagen, tiene 4 pares: blanco azulazul, blanco naranja- naranja, blanco verde-verde, blanco café-café.

CATEGORÍAS DE UTP “La especificación 568A Commercial Building Wiring Standard de la asociación Industrias Electrónicas e Industrias de la Telecomunicación (EIA/TIA) especifica el tipo de cable UTP que se utilizará en cada situación y construcción. Dependiendo de la velocidad de transmisión ha sido dividida en diferentes categorías: Categoría 1: Hilo telefónico trenzado de calidad de voz no adecuado para las transmisiones de datos. Las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior a 1MHz. Categoría 2: Cable par trenzado sin apantallar. Las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 4 MHz. Este cable consta de 4 pares trenzados de hilo de cobre. Categoría 3: Velocidad de transmisión típica de 10 Mbps para Ethernet. Con este tipo de cables se implementa las redes Ethernet 10BaseT. Las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 16 MHz. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre con tres entrelazados por pie. Categoría 4: La velocidad de transmisión llega hasta 20 Mbps. Las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 20 MHz. Este cable consta de 4 pares trenzados de hilo de cobre. Categoría 5: Es una mejora de la categoría 4, puede transmitir datos hasta 100Mbps y las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior de 100 MHz. Este cable consta de cuatro pares trenzados de hilo de cobre.

Categoría 6: Es una mejora de la categoría anterior, puede transmitir datos hasta 1Gbps y las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior a 250 MHz. Categoría 7. Es una mejora de la categoría 6, puede transmitir datos hasta 10Gbps y las características de transmisión del medio están especificadas hasta una frecuencia superior a 600 MHz.” Cable de par trenzado blindado (STP: Shield Twiested Pair) El cable de par trenzado blindado (STP) combina las técnicas de blindaje, cancelación y trenzado de cables. Tiene una funda de metal o un recubrimiento de malla entrelazada que envuelve cada par de hilos aislados; lo que hace que tenga mayor protección que el UTP, protegiéndolo contra interferencias y ruido eléctrico, haciendo que sea difícil de instalar. Es utilizado generalmente dentro de centros de informática por su capacidad y sus buenas características contra las radiaciones electromagnéticas. La pantalla del STP, para que sea más eficaz, requiere una configuración de interconexión con tierra.

CABLE COAXIAL El cable coaxial consiste de un conductor de cobre rodeado de una capa de aislante flexible. El conductor central también puede ser hecho de un cable de aluminio cubierto de estaño que permite que el cable sea fabricado de forma económica. Para su conexión se utilizan conectores BNC simples y en T. En una red al final del cable principal de red se deben instalar resistencias especiales, resistores, para evitar la reflexión de las ondas de señal. Componentes del cable coaxial:

Banda base (Baseband). Es de bajo costo, tiene mayor inmunidad al ruido que el cable de pares y es usado en redes locales como: 10BASE-5: Coaxial grueso, 5 segmentos c/u de 500mts, 100 estaciones por segmento. 10BASE-2: Coaxial delgado, 5 segmentos, c/u de 200mts, 30 estaciones por segmento. Se utiliza para transmisión digital, operando en modo halfduplex. Está compuesto por un núcleo de cobre, aislante y malla conductora. Tiene 50 ohmios y con cables de 1 km se alcanzan 10 Mbps. Existen dos tipos de cable coaxial banda base: coaxial grueso (Thick) y coaxial fino (Thin). Banda ancha (Broadband) Es utilizado para infraestructura de TV por cable, para la transmisión de datos con el acceso a Internet y también permite aplicaciones en tiempo real. Se conoce como la red HFC (Hybrid Fiber Coaxial). Tiene un alcance de 5Kmts, un ancho de banda de 300-450Mhz y un tamaño de canal de TV de 6Mhz. Es posible alcanzar hasta 150 Mbps, pero necesita amplificadores intermedios que conviertan el canal en unidireccional. Broadband se utiliza para transmisión analógica y aunque cada canal es half dúplex, con 2 se obtiene full dúplex.

FIBRA ÓPTICA La luz es una onda electromagnética y por tanto posee características como reflexión y refracción. La fibra óptica se basa en este último principio, donde en vez de corriente eléctrica se transmite luz. Está construida a partir de vidrio (SiO2) o plásticos altamente puros (Kebral). Para transmisión digital la presencia de luz simboliza un 1, y la ausencia un 0. Puede transmitirse hasta a 1000 Mbps en 1 km y 100 km sin repetidores (a menor velocidad). Aunque hoy tiene un ancho de banda de 50.000Gbps, es limitada por la conversión entre las señales ópticas y eléctricas (1Gbps). El sistema de fibra óptica está constituido por 3 componentes que son: Emisor: Es la fuente de Luz (LED/LASER) que se encarga de convertir energía eléctrica en óptica. Medio: La fibra óptica encargada de llevar los pulsos de luz. Receptor: El Foto detector que convierte pulsos de luz en eléctricos.

Principios de la propagación de la luz La fibra óptica está compuesta por dos capas de vidrio, cada una con distinto índice de refracción. El índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento, por la cual, la luz introducida al interior de la fibra se mantiene y propaga a través del núcleo. El modo de propagación hace referencia a las diferentes trayectorias que sigue la luz al interior del núcleo en su recorrido del origen al destino. La fibra puede ser: Multimodo o Monomodo.

Usos de la Fibra Óptica Ventajas

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Mayor ancho de banda. Mayor distancia por menor atenuación. Ocupa menos espacio. Al ser un dieléctrico es mejor en entornos con tierras eléctricas diferentes, o para evitar descargas ante rayos. Su ancho de banda es muy grande, gracias a técnicas de multiplexación por división de frecuencias, que permiten enviar hasta 100 haces de luz (cada uno con una longitud de onda diferente) a una velocidad de 10 Gb/s cada uno por una misma fibra, se llegan a obtener velocidades de transmisión totales de 1 Tb/s. Es inmune totalmente a las interferencias electromagnéticas. Es segura, ya que al permanecer el haz de luz confinado en el núcleo, no es posible acceder a los datos trasmitidos por métodos no destructivos. Además se puede instalar en lugares donde puedan haber sustancias peligrosas o inflamables, porque no transmite electricidad. Mayor resistencia a medios corrosivos.

Desventajas.      

Es más costosa, en parte por la necesidad de usar transmisores y receptores más caros. Requiere herramienta especial Por la alta fragilidad de las fibras requiere mayor cuidado en la instalación y mantenimiento. 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. No existen memorias ópticas.

Cuadro Comparativo

No guiados: Radiofrecuencia, microondas, satélite e infrarrojo. Los medios no guiados son aquellos en los cuales no se utiliza cable, sino que las señales se propagan a través del medio. Las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en tres: radio frecuencia, microondas y luz (infrarrojos/láser).

Ondas de radio. (10 KHz-100 MHz). Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden cruzar distancias largas y entrar fácilmente en los edificios. Si las ondas tienen frecuencias bajas, pasan por los obstáculos y la potencia disminuye con la distancia; si las ondas tienen frecuencias más altas van en líneas rectas y rebotan en los obstáculos, aunque la lluvia las absorbe. Son omnidireccionales, lo cual implica que los transmisores y receptores no tienen que tener línea de vista.

Microondas. “(100 MHz-10 GHz). Van en líneas rectas. Antes de la fibra formaban el centro del sistema telefónico de larga distancia. La lluvia las absorbe.

Infrarrojos. Se usan en la comunicación de corta distancia (control remoto de televisores). No pasan por las paredes. No se pueden usar fuera.

Ondas de luz. Se usan láser. Ofrecen un ancho de banda alto con costo bajo, pero el rayo lo afecta la lluvia y la polución”.

Cuadro Comparativo:

Métodos para la detección y corrección de errores Verificación de redundancia vertical (VRC) El mecanismo de detección de errores más frecuente y más barato es la verificación de redundancia vertical (VRC) denominada a menudo verificación de paridad. En esta técnica se añade un bit de redundancia denominado bit de paridad al final de cada unidad de dato; de forma que le número total de unos en la unidad (Incluyendo el bit de paridad) sea par. Suponga que se quiera transmitir la unidad de datos binarios 1100001. Si se suma el numero de 1´s se obtiene 3, un número impar. Antes de transmitir se pasa la unidad de datos a través de un generador de paridad. El generador de paridad cuenta los 1´s y añade el bit de paridad (un 1 en este caso) al final. El número total de 1´s es ahora 4, un número par. A continuación el sistema transmite la unidad expandida completa a través del enlace de red. Cuando alcance el destino, el receptor pasa los 8 bits a través de una función de verificación de paridad par. Si el receptor ve 11100001 cuenta 4 tinos o aciertos, un numero par, y la unidad pasa a la comprobación pero ¿qué ocurre si la unidad de datos a sufrido daños en el transito? ¿Qué ocurre si en lugar de recibir 11100001 el receptor ve 1110010 1? en este caso cuando el comprobador de paridad cuenta los unos obtiene 5, un número impar. EL receptor sabe que en alguna parte se ha producido un error en los datos y por tanto rechaza la unidad completa. Observe que en, aras a la simplicidad, se está hablando únicamente de la verificación de la paridad par donde el numero de 1´s debería ser un numero par. Algunos sistemas podrían usar verificación de paridad impar, donde el número de 1´s vendría a ser impar. El principio es el mismo pero el cálculo es distinto

Verificación de redundancia longitudinal (LRC) En la verificación de redundancia longitudinal (LRC) los bloques de bits se organizan en forma de tablas (filas y columnas). Por ejemplo, en lugar de enviar un bloque de 32 bits se organiza una tabla de 4 filas y 8 columnas.

11100111 11011101 00111001 10101001

A continuación se calcula un bit de paridad para cada columna y se crea una nueva fila de 8 bits, que son un bit de paridad de todo el bloque, observe que el primer bit de paridad de la quinta fila se calcula basándose en todos los primeros bits de primera fila

11100111 11011101 00111001 10101001 ________ 0

El segundo bit de paridad se calcula basándose en los segundos bits, etc. a continuación se añaden los 8 bits de paridad a los datos originales y se envían al receptor. 11100111 11011101 00111001 10101001 ________ 10101010 LRC

Verificación de redundancia cíclica (CRC) La tercera y más potente técnica de verificación es la verificación de redundancia cíclica (CRC) a diferencia del VRC y LRC que se basan en la suma la CRC se basa en la división binaria. Con la CRC en lugar de sumar los bits juntos para conseguir una paridad determinada, se añade una secuencia de bits redundantes denominados CRC o resto CRC, al final de la unidad de datos de forma que los datos resultantes sean divisibles exactamente por un número binario predeterminado. En el destino la unidad de datos que se recibe es dividida por este mismo número. Si en este paso no hay resto, se asume que la unidad de datos es intacta y se acepta. La existencia de un resto indica que la unidad de datos ha sufrido daños durante el tránsito y que debe ser rechazada.

Control de Flujo El problema a resolver con el control de flujo de datos o de congestión es que una entidad emisora no sobrecargue a la receptora de datos. Esto puede suceder cuando la memoria reservada en la recepción se desborda. El control de flujo no contempla en principio la existencia de errores de transmisión, sin embargo se integra con el control de errores que se verá más delante. Asentamiento Un primer protocolo capaz de controlar la congestión muy simple es el conocido como de parada y espera o en términos más formales se conoce como asentamiento. Únicamente para evitar desbordar al receptor, el emisor enviaría una trama y esperaría un acuse de recibo antes de enviar la siguiente. Este procedimiento resulta adecuado cuando hay que enviar pocas tramas de gran tamaño. Sin embargo la información suele transmitirse en forma de trama cortas debido a la posibilidad de errores Ventanas deslizantes Determina cuantos mensajes pueden estar pendientes de confirmación y su tamaño se ajusta a la capacidad del buffer del receptor para almacenar tramas. El tamaño máximo de la ventana esta además limitado por el tamaño del número de secuencia que se utiliza para enumerar las tramas.

Bibliografía http://fundamentosderedes.jimdo.com/3-nivel-f%C3%ADsico/medios-de-transmisi%C3%B3n-noguiados/

http://fundamentosderedes.jimdo.com/3-nivel-f%C3%ADsico/medios-de-transmisi%C3%B3n-guiados/