MEDIOS DE
TRANSMISION DE DATOS
Un medio de transmisión es el canal que permite la transmisión
de información entre dos terminales de un sistema de transmisión. La transmisión se realiza habitualmente empleando ondas electromagnéticas que se propagan a través del canal. A veces
el canal es un medio físico y otras veces no, ya que las ondas electromagnéticas
son susceptibles de ser transmitidas por el vacío.
Dependiendo
de la forma de conducir la señal a través del medio, los medios
de transmisión se
pueden clasificar en dos grandes grupos: medios de transmisión guiados y medios
de transmisión no guiados. Según el sentido de la transmisión podemos
encontrarnos con tres tipos diferentes: simplex, half-duplex y full-duplex.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS
Los medios de transmisión guiados
están constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un
extremo al otro. Las principales características de los medios guiados son el
tipo de conductor utilizado, la velocidad máxima de
transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entre repetidores,
la inmunidad frente a interferencias
electromagnéticas, la
facilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de
nivel de enlace.
La velocidad de transmisión depende directamente de la distancia
entre los terminales, y de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto
a punto o un enlace multipunto. Debido a esto los diferentes medios de
transmisión tendrán diferentes velocidades de conexión que se adaptarán a
utilizaciones dispares.
Dentro de los medios de transmisión
guiados, los más utilizados en el campo de las comunicaciones y la
interconexión de ordenadores son:
El par
trenzado y el cable coaxial usan conductores metálicos que transportan
señales de corriente eléctrica. La fibra óptica es un cable de cristal
o plástico que acepta y transporta señales en forma de luz.
Consiste en
un par de hilos de cobre conductores cruzados entre sí, con el objetivo de
reducir el ruido de diafonía. A mayor número de cruces por unidad de longitud, mejor
comportamiento ante el problema de diafonía. Existen dos tipos de par trenzado:
sin blindaje y blindado.
Cable de par trenzado sin blindaje (UTP)
El cable de par trenzado
sin blindaje (UTP, Unshieled Twisted Pair) es el tipo más frecuente de medio de
comunicación. Está formado por dos conductores, habitualmente de cobre, cada
uno con su aislamiento de plástico de color, el aislamiento tiene un color
asignado para su identificación, tanto para identificar los hilos específicos
de un cable como para indicar qué cables pertenecen a un par dentro de un
manojo.
La EIA ha desarrollado estándares para graduar los
cables UTP según su calidad
Conectores UTP. Los cables UTP se conectan habitualmente a los dispositivos de
red a través de un tipo de conector y un tipo de enchufe. Uno de los estándares
más utilizados es el RJ 45 de 8 conductores.
Cable de par trenzado blindado (STP)
El
cable de par trenzado blindado (STP, Shieled Twister Pair) tiene una funda de
metal o un recubrimiento de malla entrelazada que rodea cada par de conductores
aislados. Esa carcasa de metal evita que penetre el ruido electromagnético y
elimina un fenómeno denominado interferencia, que es el efecto indeseado de un
canal sobre otro canal. El STP tiene las mismas consideraciones de calidad y
usa los mismos conectores que el UTP, pero es necesario conectar el blindaje a
tierra.
Las aplicaciones principales en las que se hace uso de cables de par
trenzado son:
Ø Bucle de abonado: es el último tramo de cable existente entre el
teléfono de un abonado y la central a la que se encuentra conectado. Este cable
suele ser UTP Cat.3 y en la actualidad es uno de los medios más utilizados para
transporte de banda ancha, debido a que es una
infraestructura que esta implantada en el 100% de las ciudades.
Ø Redes LAN: en este caso se emplea UTP Cat.5 o
Cat.6 para transmisión de datos, consiguiendo velocidades de varios centenares
de Mbps. Un ejemplo de este uso lo
constituyen las redes 10/100/1000BASE-T.
Cable coaxial.
El cable
coaxial transporta señales con rango de frecuencias más altos que los cables de pares trenzados. El cable coaxial tiene un núcleo conductor central formado por
un hilo sólido o enfilado, habitualmente de cobre, recubierto por un aislante e
material dieléctrico que, a su vez, está recubierto de una hoja exterior de
metal conductor, malla o una combinación de ambos, también habitualmente de
cobre. La cubierta metálica exterior sirve como blindaje contra el ruido y como
un segundo conductor. Este conductor está recubierto por un escudo
aislante, y
todo el cable por una cubierta de plástico.
Los cables coaxiales se conectan a los dispositivos
utilizando conectores específicos. Unos pocos de los más empleados se han
convertido en estándares, siendo el más frecuente el conector de barril o a
bayoneta BNC.
Los cables coaxiales
para redes de datos usan frecuentemente conectores en T y terminadores. El
terminador es necesario en las topologías de bus donde hay un cable principal
que actúa de troncal con ramas a varios dispositivos pero que en si misma no termina en un dispositivo, si el cable principal se deja sin terminar,
cualquier señal que se transmita sobre él generará un eco que rebota hacia
atrás e interfiere con la señal original. El terminador absorbe la onda al
final del cable y elimina el eco de vuelta.
Fibra Óptica
La
fibra óptica está hecha de plástico o cristal y transmite las señales en forma
de luz.
La
fibra óptica utiliza la reflexión para transmitir la luz a través del canal. Un
núcleo de cristal o
plástico se rodea de una cobertura de cristal o plástico
menos denso, la diferencia de
densidades debe ser tal que el rayo se mueve por
el núcleo reflejado por la cubierta y no
refractado en ella.
Modos de propagación.
La propagación de la luz por el
cable puede tomar dos modos: multimodo y monomodo, y la primera se puede
implementar de dos maneras: índice escalonado o de índice de gradiente gradual.
Multimodo. El modo multimodo se denomina así
porque hay múltiples rayos de luz de una fuente luminosa que se mueven a través
del núcleo por caminos distintos. Cómo se mueven estos rayos dentro del cable
depende de la estructura del núcleo.
En la fibra multimodo de
índice escalonado, la densidad del núcleo permanece constante desde el
centro hasta los bordes, el rayo de luz se mueve a través de esta densidad
constante en línea recta hasta que alcanza la interfaz del núcleo y la
cubierta, en esa interfaz hay un cambio abrupto a una densidad más baja que
altera el ángulo de movimiento del rayo. El término escalonado se refiere a la
rapidez de este cambio.
La señal consiste en un haz de rayos que recorren diversos caminos, reflejándose
de formas diversas e incluso perdiéndose en la cubierta. En el destino los
distintos rayos de luz se recombinan en el receptor, por lo que la señal queda
distorsionada por la pérdida de luz. Esta distorsión limita la tasa de datos
disponibles.
La fibra
multimodo de índice gradual, decrementa la distorsión de la señal a través
del cable, la densidad del núcleo es variable, mayor en el centro y decrece
gradualmente hacia el borde. La señal se introduce en el centro del núcleo, a
partir de este punto, sólo el rayo horizontal se mueve en línea recta a través
de la zona central. Los rayos en otras direcciones se mueven a través de la
diferencia de densidad, con el cambio de densidad, el rayo de luz se refracta
formando una curva, los rayos se intersectan en intervalos regulares, por lo
que el receptor puede reconstruir la señal con mayor precisión.
Monomodo. El
monomodo usa fibra de índice escalonado y una fuente de luz muy enfocada que
limita los ángulos a un rango muy pequeño. La fibra monomodo se fabrica con un
diámetro mucho más pequeño que las fibras multimodo y con una densidad
sustancialmente menor. La propagación de los distintos rayos es casi idéntica y
los retrasos son casi despreciables, todos los rayos llegan al destino juntos,
y se recombinan sin distorsión de la señal.
Tamaño de la fibra y composición del cable.
Las fibras ópticas se definen por la
relación entre el diámetro de su núcleo y el diámetro de su cubierta,
expresadas en micras.
Fuentes de luz para cables ópticos.
La señal por la fibra óptica es
transportada por un rayo de luz, para que haya transmisión, el emisor debe
contar con una fuente de luz, y el receptor con una célula fotosensible. El
receptor más usual es un fotodiodo, dispositivo que transforma la luz recibida
en corriente eléctrica, mientras que para la emisión se usa un diodo LED o un
diodo láser, siendo el primero más barato pero que produce una luz desenfocada
y con un rango de ángulos muy elevado.
Conectores para fibra óptica.
Los conectores para el cable de
fibra óptica deben ser tan precisos como el cable en si mismo, cualquier
desalineación da como resultado que la señal se refleje hacia el emisor, y
cualquier diferencia en el tamaño produce un cambio en el ángulo de la señal.
Además la conexión debe completarse aunque las fibras no estén completamente
unidas, pues un intervalo entre dos núcleos da como resultado una señal
disipada, y una conexión demasiado presionada comprime ambos núcleos y altera
el ángulo de reflexión. Los fabricantes han desarrollado varios conectores
precisos y fáciles de utilizar, con forma de barril y en versiones de macho y
hembra, teniendo el cable un conector macho y el dispositivo el conector
hembra.
Las ventajas de la fibra óptica son:
Inmunidad al ruido, menor atenuación de la señal y ancho de banda mayor. Y las
desventajas: el coste, la fragilidad y la instalación y el mantenimiento.
MEDIOS
DE TRANSMISIÓN NO GUIADOS
Los
medios no guiados o comunicación sin cable transportan ondas electromagnéticas
sin usar un conductor físico, sino que se radian a través del aire, por lo que
están disponibles para cualquiera que tenga un dispositivo capaz de aceptarlas.
En este tipo de medios tanto la
transmisión como la recepción de información se lleva a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía
electromagnética en el
medio. Por el contrario, en la recepción la antena capta las ondas
electromagnéticas del
medio que la rodea.
La configuración para las
transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional. En la
direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética
concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben
estar alineadas. En la omnidireccional, la radiación se hace de manera
dispersa, emitiendo en todas direcciones, pudiendo la señal ser recibida por
varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más
factible confinar la energía en un haz direccional.
La transmisión de datos a través de
medios no guiados añade problemas adicionales, provocados por la reflexión que sufre la señal en los distintos
obstáculos existentes en el medio. Resultando más importante el espectro de
frecuencias de la
señal transmitida que el propio medio de transmisión en sí mismo.
Conceptos
relacionados con las transmisiones de
Radio.
Propagación. Las ondas
de radio utilizan cinco tipo de propagación: superficie, troposférica, ionosférica, línea de visión y espacio. Cada una de ellas se diferencia por la
forma en que las ondas del emisor llegan al receptor, siguiendo la curvatura de
la tierra (superficie), reflejo en la
troposfera (troposférica), reflejo en la
ionosfera (ionosférica), viéndose una antena a otra (línea
de visión) o siendo
retransmitidas por satélite (espacio). Cada banda es susceptible de uno u
otro
tipo de propagación:
· Repetidores: para aumentar la distancia útil de las microondas terrestres,
el repetidor radia la señal regenerada a la frecuencia original o a una nueva
frecuencia. Las microondas forman la base de los sistemas de telefonía.
·
Antenas: para la transmisión y recepción de las señales de radio se
utilizan distintos tipos de antenas: dipolos, parabólicas, de cornete.
·
Comunicación vía satélite: utiliza microondas de emisión directa y
repetidores por satélite.
· Telefonía celular. Para conexiones entre dispositivos móviles. Divide cada
área en zonas o células, que contienen una antena y una central controlada por
una central de conmutacion. La telefonía celular usa modulación en frecuencia.
Microondas, en un sistema de microondas se usa el espacio aéreo como medio
físico de transmisión. La información se transmite en forma digital a través
de ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros).
Pueden direccionarse múltiples canales a múltiples estaciones dentro de un
enlace dado, o pueden establecer enlaces punto a punto. Las estaciones
consisten en una antena tipo plato y de circuitos que interconectan la antena
con la terminal del usuario.
Los sistemas de microondas terrestres han abierto
una puerta a los problemas de transmisión de datos, sin importar cuales sean,
aunque sus aplicaciones no estén restringidas a este campo
solamente. Las microondas están definidas como un tipo de onda electromagnética
situada en el intervalo del milímetro al metro y cuya propagación puede
efectuarse por el interior de tubos metálicos. Es en si una onda de corta
longitud.
Tiene como características que su
ancho de banda varia entre 300 a 3.000 Mhz, aunque con algunos canales de banda
superior, entre 3´5 Ghz y 26 Ghz. Es usado como enlace entre una empresa y un centro que funcione como
centro de conmutación del operador, o como un enlace entre redes Lan.
Para la comunicación de microondas
terrestres se deben usar antenas parabólicas, las cuales deben estar alineadas
o tener visión directa entre ellas, además entre mayor sea la altura mayor el
alcance, sus problemas se dan perdidas de datos por atenuación e interferencias, es muy sensible a las malas condiciones atmosféricas.
Microondas terrestres: Suelen
utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan
conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.
Se suelen utilizar en sustitución
del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y
amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión
de televisión y voz.
La principal causa de pérdidas es la
atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia
(con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con
las lluvias.
Las interferencias es otro
inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, pude haber
más solapamientos de señales.
Microondas por satélite:
El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección
adecuada .Para mantener la alineación del satélite con los receptores y
emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.
Se suele utilizar este sistema para:
·
Difusión de
televisión.
·
Transmisión
telefónica a larga distancia.
·
Redes
privadas.
El rango de frecuencias para la
recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite, para que
no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden.
Debido a que la señal tarda un
pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es
devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal.
Las diferencias entre las ondas de
radio y las microondas son:
·
Las
microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.
·
Las microondas
son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia.
·
En las ondas
de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros
objetos, pueden aparecer múltiples señales "hermanas".
MEDIO DE TRANSMISIÓN SEGÚN SU SENTIDO
ü Simplex
Este modo de
transmisión permite que la información discurra en un solo sentido y de forma
permanente. Con esta fórmula es difícil la corrección de errores causados por
deficiencias de línea (por ejemplo, la señal de TV).
ü Half-duplex
En este modo
la transmisión fluye en los dos sentidos, pero no simultánemnete, solo una de
las dos estaciones del enlace punto a punto puede transmitir. Este método
también se denomina en dos sentidos alternos (p. ej., el walkie-talkie).
ü Full-duplex
Es el método
de comunicación más aconsejable puesto que en todo momento la comunicación puede
ser en dos sentidos posibles, es decir, que las dos estaciones simultáneamente
pueden enviar y recibir datos y así pueden corregir los errores de manera
instantánea y permanente.
MEDIO DE
TRANSMISION
|
ANCHO DE BANDA
|
CAPACIDAD MÁXIMA
|
CAPACIDAD USADA
|
OBSERVACIONES
|
Cable de pares
|
250
KHz
|
10
Mbps
|
9600
bps
|
- Apenas usados hoy en día.
- Interferencias, ruidos.
|
Cable
coaxial
|
400
MHz
|
800
Mbps
|
10
Mbps
|
Resistente a ruidos e interferencias
- Atenuación.
|
Fibra
Optica
|
2 GHz
|
2
Gbps
|
100
Mbps
|
Pequeño tamaño y peso, inmune a ruidos e
interferencias, atenuación pequeña.
- Caras. Manipulación complicada.
|
Microondas
satelital
|
100
MHz
|
275
Gbps
|
20
Mbps
|
Se
necesitan emisores/receptores.
|
Microondas
terrestres
|
50
GHz
|
500
Mbps
|
|
Corta distancia y atenuación fuerte.
- Difícil instalar.
|
Laser
|
100
MHz
|
|
|
Poca atenuación.
- Requiere visibilidad directa emisor/ receptor.
|
