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Ing. Melvin Gustavo Balladares Rocha

Tema 8

Señalización Analógica

Señalización analógica y digital de datos analógicos y digitales

Las perturbaciones mรกs significativas son: 1. La atenuaciรณn y la distorsiรณn de atenu aciรณn 2. La distorsiรณn de retardo 3. El ruido

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

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

Se clasifican como: Guiados: es el que brinda un camino que conduce la señal de emisor a receptor. Ejemplo: cables, F.O, guías de ondas, etc. No Guiados: son aquellos que utilizan el aire, el vacío, el agua o la tierra como medio de transmisión.

 El espectro electromagnético se extiende desde la

radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio.

Frequency Range

Typical Attenuation

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

EL CABLE PAR TRENZADO

Aplicaciones: Redes telefรณnicas, redes de distribuciรณn de interiores, redes LAN

Un cable de par trenzado estรก formado por un grupo de pares trenzados, normalmente cuatro, recubiertos por un material aislante. Cada uno de estos pares se identifica mediante un color, siendo los colores asignados y las agrupaciones de los pares de la siguiente forma: Par Par Par Par

1: 2: 3: 4:

Blanco-Azul/Azul Blanco-Naranja/Naranja Blanco-Verde/Verde Blanco-Marrรณn/Marrรณn

ESTRUCTURA DEL CABLE: Este tipo de cable, estรก formado por el conductor interno el cual estรก aislado por una capa de polietileno coloreado. Debajo de este aislante existe otra capa de aislante de polietileno, la cual evita la corrosiรณn del cable debido a que tiene una sustancia antioxidante.

TIPOS DE PAR TRENZADO

 Dependiendo del número de pares que tenga el cable, del número de vueltas por

metro que posea su trenzado y de los materiales utilizados, los estándares de cableado estructurado clasifican a los cables de pares trenzados por categorías: 1, 2, 3, 4, 5, 5e, 6 y 7. Las dos últimas están todavía en proceso de definición.

Categoría 3: soporta velocidades de transmisión hasta 10 Mbits/seg. Utilizado para telefonía de voz, 10Base-T Ethernet y Token ring a 4 Mbits/seg. Categoría 4: soporta velocidades hasta 16 Mbits/seg. Es aceptado para Token Ring a 16 Mbits/seg. Categoría 5: hasta 100 Mbits/seg. Utilizado para Ethernet 100Base-TX. Categoría 5e: hasta 622 Mbits/seg. Utilizado para Gigabit Ethernet. Categoría 6: soporta velocidades hasta 1000 Mbits/seg.

Categoría

Ancho de banda (MHz)

Aplicaciones

Notas

Cat. 1

< 0.5 MHz

Líneas telefónicas y módem de banda ancha.

No descrito en las recomendaciones del EIA/TIA. No es adecuado para sistemas modernos.

Cat. 2

4 Mhz

Cable para conexión de antiguos terminales como el IBM 3270.

No descrito en las recomendaciones del EIA/TIA. No es adecuado para sistemas modernos.

Cat. 3

16 MHz Clase C

10BASE-T and 100BASE-T4 Ethernet

Descrito en la norma EIA/TIA-568. No es adecuado para transmisión de datos mayor a 16 Mbit/s. Usado en telefonía.

Cat. 4

20 MHz

16 Mbit/s Token Ring

No es usado comúnmente.

Cat. 5

100 MHz Clase D

10BASE-T y 100BASE-TX Ethernet

Usado en conexiones Ethernet entre dispositivos de red

Cat. 5e

100 MHz Clase D

100BASE-TX y 1000BASE-T Ethernet

Mejora del cable de Categoría 5.

Cat. 6

250 MHz Clase E

1000BASE-T Ethernet

Transmite a 1000Mbps. Cable más comúnmente instalado en Finlandia según la norma SFS-EN 50173-1.

Cat. 6a

250 MHz (500MHz según otras fuentes) Clase E

10GBASE-T Ethernet

Estándar mejorado probado a 500 MHz. Puede extenderse hasta 100 metros. Estandarizado según las normas ISO/IEC 11801, segunda edición (2008) y ANSI/TIA568-C.1 (2009).

Cat. 7

600 MHz Clase F

Para servicios de telefonía, blindado bajo estándar ISO/IEC Televisión por cable y Ethernet 1000BASE- Cable 11801, pero no reconocido por EIA/TIA. T en el mismo cable.

1000 MHz Clase F

Para servicios de telefonía, Televisión por cable y Ethernet 1000BASE-T en el mismo cable.

Cable S/FTP (pares blindados, cable blindado trenzado) de 4 pares, bajo el estándar ISO/IEC 11801, pero no reconocido por EIA/TIA.

Cat. 8

1200 MHz

40 GBASE-T Ethernet o 1000BASE-T para servicios de telefonía, Televisión por cable y Ethernet en el mismo cable.

Cable S/FTP (pares blindados, cable blindado trenzado) de 4 pares. Descrito por las normas ANSI/TIA-568-C.2-1 e ISO/IEC 11801-1:2017

Cat. 9

25000 MHz

Norma en creación por la UE.

Cable S/FTP (pares blindados, cable blindado trenzado) de 8 pares con Mylar y poliamida.

Cat. 10

75000 MHz

Norma en creación por la G.E.R.A (RELATIONSHIP BETWEEN COMPANIES ANONYMA G) e IEEE.

Cable S/FTP (pares blindados, cable blindado trenzado) de 8 pares con Mylar y poliamida.

Cat. 7a

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

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

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

2.6

2.0

1.1

5.6

4.1

2.2

13.1

8.2

4.4

50.4

—

10.4

6.2

—

47.5

100

—

22.0

12.3

—

38.5

300

—

21.4

—

31.3

Categorías según estándar EIA-568-A

Category 3 Class C

Category 5 Class D

Category 5E

Category 6 Class E

Category 7 Class F

Bandwidth

16 MHz

100 MHz

200 MHz

600 MHz

Cable Type

UTP

UTP/FTP

SSTP

Link Cost (Cat 5 =1)

0.7

1.2

1.5

2.2

Es un conductor cilíndrico, el cual posee un conductor central, rodeado por un conductor externo, el cual normalmente es una malla entretejida. El conductor central se mantiene en su posición mecánicamente por varios procedimientos según sea el uso o aplicación.

Partes que constituyen al cable coaxial

Por ser un medio muy versátil, se usa en: 1. Sistemas de televisión, incluso distribución 2. Sistemas de transmisión entre centrales telefónicas 3. Redes de área local 4. Transmisión digital de corta distancia 5. Sistemas de Audio

PARA SISTEMAS ANALOGICOS: • Amplificadores cada pocos kilómetros • Útiles hasta unos 500 Km. • Económicos y fáciles de instalar.

SISTEMAS DIGITALES: • Repetidores cada 1 Km. •

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

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

Existen distintos tipos de cables coaxiales, entre los que destacan los siguientes: Nombre Se denomina coaxial “grueso”

RG-58

Impedancia cable

Conector

Uso

50 ohmios

Tipo “N”.

Cable estándar ethernet, de tipo especial conforme a las normas IEEE 802.3 10 base5

50 ohmios

Tipo “BNC”.

El Cable coaxial ethernet delgado,

RG-62

93 ohmios

Tipo BNC

Es el cable estándar utilizado en la gama de equipos 3270 de IBM, y también en la red. ARCNET

RG-59

75 ohmios

Conectores 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 transmisiรณn constituido por un medio fino y flexible, capaz de confinar un haz luminoso para transportar informaciรณn.

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. Gran capacidad 2. Poco tamaĂąo y peso 3. Poca atenuaciĂłn 4. No perturbada por los campos magnĂŠticos 5. Grandes distancias entre repetidores

Fibra monomodo. Como su nombre indica en estas fibra sรณlo se propaga un modo por lo que se evita la dispersiรณn modal, debida a la diferencia de velocidad de propagaciรณn 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 simultรกnea.

Wavelength (in vacuum) range (nm)

Frequency range (THz)

820 to 900

366 to 333

1280 to 1350

234 to 222

1528 to 1561

1561 to 1620

Band label

Fiber type

Application

Multimode

LAN

Single mode

Various

196 to 192

Single mode

WDM

185 to 192

Single mode

WDM

En el mercado existen una gran variedad de conectores de fibra Ăłptica debido a la complejidad del problema sobre las propiedades de la fibra Ăłpitca. La gran mayoria de los conectores actuales tiene algunos elementos comunes como se muestra en el conector genĂŠrico 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 protecciรณn 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 protecciรณn 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 estรก 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.

Actúa como guía de ondas para señales entre 1014 a 1015 Hz –

Utiliza diodos LED (Light Emitting Diode) –

Amplio rango operativo de temperatura

Utiliza Injection Laser Diode (ILD) – –

Incluye porciones de luz visible e infrarrojo

Más eficiencia Mayor rata de transmisión

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

1. Transmisiรณn a grandes distancias 2. Transmisiones metropolitanas 3. Acceso a รกreas rurales 4. Bucles de abonados 5. Redes de รกrea local (LAN) 6. Aplicaciones especiales

Se tienen diferentes alternativas • Sistemas de Microondas Terrestres • Sistemas de Microondas Satelitales • Sistemas 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.  BNC

Las 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.

 RCA

Debe 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.

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:

 Pf   dB N f  10 log10   P1000  P1000: potencia de referencia para una potencia conocida a 1000 Hz Pf: 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.

Señal con Ecualización

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

La Distancia entre antenas, se estima como:

d ď€˝ 7,14 Kh D en kilĂłmetros, h altura en metros y K factor de correcciĂłn, normalmente se emplea K=4/3

Las Pérdidas en el enlace, se estiman

 4d  L  10 log    

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

Prestaciones de microondas digitales Banda (GHz)

B (MHz)

R (Mbps)

135

220

274

El enlace utiliza un satĂŠlite como paso intermedio entre emisor y receptor

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

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

Elementos de un sistema de enlace por satélite: 1. Estación Terrena: Antena, convertidor de frecuencia, receptor y transmisor. 2. Segmento Espacial: enlace ascendente y enlace descendente. 3. Satélite

Elementos de un sistema de enlace por satĂŠlite

Órbitas Satelitales: 1. Órbita Baja: 640 a 1800 km 2. Órbita Media: > 9.800 km 3. Órbita Geoestacionaria: 36.000 km 4. Órbita Elíptica

Enlaces Satelitales MĂşltiples

Estos sistemas tienen como característica que utilizan el aire como medio de propagación. Estas ondas son menos directivas que las de microondas empleadas en los satélites. Operan en las bandas de MF (300 a 3000 KHz), VHF (30 a 300 KHz) y UHF (300 a 3000 KHz)

Avance de la transmisión:

d  7,14 Kh La atenuación está dada por:  4d  L  10 log    

ÂżComo se propagan las ondas de radio?

La multi-trayectoria:

Las antenas utilizadas son pequeñas, fáciles de instalar y en varios casos se pueden lograr patrones de radiación directivos. El ancho de banda de esta gama de frecuencias permiten la transmisión de señales de anchos de bandas moderados a altas velocidades.