Post on 27-Sep-2018
transcript
Medios de TransmisiónMedios de TransmisiónErmanno Pietrosémoli
Escuela Latinoamericana de RedesUniversidad de los Andes
Mérida - Venezuelaermanno@ula.ve
Walc2000México, julio 2000
Medios de TransmisiónMedios de Transmisión
Elementos de un sistema de comunicaciones
TX Canal RX
RuidoInterferenciaAtenuaciónDistorsiónRetardo
TransductorFiltroAmplificadorModuladorMultiplexadorAdaptador
AdaptadorFiltradoAmplificaciónRec. RelojDemodulaciónDemultiplexación
MediosMedios de de TransmisiónTransmisión
lTodos basados en ondas electromagnéticaslVelocidad de transmisión comparable con la
de la luz, c = 300 Mm/slAtenuación proporcional a la distancialSujetos a interferencias y ruidolLimitados en ancho de banda
MEDIOS DEMEDIOS DETRANSMISIÓNTRANSMISIÓN
•El canal ideal
•Atenuación Constante
•Retardo Constante
MEDIOS DEMEDIOS DETRANSMISIÓNTRANSMISIÓN
•El canal real
•Atenuación Variable
(Distorsión de Amplitud)
•Distorsión de Retardo o de Fase
MEDIOS DEMEDIOS DETRANSMISIÓNTRANSMISIÓN
•El canal real
•Diafonía: Cercana o Lejana
NEXT:NEXT: Near EndNear End Cross Cross TalkTalk
Transferencia indeseada de energía desde un circuito a otro
usualmente adyacente; ocurre en el extremo del enlace de
transmisión donde la fuente de señal está ubicada; la
energía absorbida se propaga hacia el otro extremo del
circuito afectado. Causada por altas frecuencias, señales
no balanceadas o insuficiente aislamiento.
AtenuaciónAtenuaciónToda señal disminuye su potencia al
propagarse del transmisor al receptor.La atenuación suele medirse
logarítmicamente en decibeliosmediante la fórmula:
)Prlog(10Pt
dB =
PotenciaPotenciaLa potencia también suele
medirse logarítmicamente en dBmmediante la fórmula:
)1
Prlog(10mW
dBm =
(mW) dBm
1 0
10 10
20 13
100 20
1000 30
0.5 -3
0.1 -10
0.01 -20
Potencia en mW y en dBm
Ancho de bandaAncho de banda
• La velocidad de transmisión en bit/s es proporcional
al ancho de banda disponible
•El factor de proporcionalidad depende de la eficiencia
del método de modulación empleado
Tipos Tipos dede Medios Medios de deTransmisiónTransmisión
Guiados: Par trenzado Cable Coaxial Fibra Optica
No Guiados:RadiofrecuenciasMicroondasInfrarrojos
Medios Medios de de TransmisiónTransmisiónCómo transmitir una señalCómo transmitir una señal??
lUn hilo conductor, retorno por tierraMuy afectado por la interferencia y el ruido,utilizado en los primeros sistemastelegráficos, pronto fue sustitudo por doshilos conductores
lDos hilos paralelosAunque mejora la resistencia a lainterferencia, todavia es un problema
MediosMedios de de Transmisión TransmisiónCómo transmitir una señalCómo transmitir una señal??
lSi se entrelazan los hilos conductores, seobtiene el par trenzado en el que el efectode las señales interferentes se anula enbuena medidaSe pueden alojar numerosos pares en unmismo cable para aumentar la capacidad detransmisión
Los medios guiadosLos medios guiadosCable Coaxial
Par trenzado
RECUBRIMIENTOFUNDA PROTECTORA
Recubrimiento SECUNDARIO
Fibra óptica (núcleo)
REVESTIMiIENTO
El par El par trenzadotrenzado
lConocido también como par simétrico ocable entorchado (twisted pair, en inglés)
lEs el más económico a distancias cortaslFácil de instalar y conectorizarlPráctico hasta 10 Mbit/s, se puede utilizar
hasta 155 Mbit/s
El par El par trenzadotrenzado
Para mejorar su comportamiento ante lasinterferencias se le puede colocar unrevestimiento o pantalla metálica rodeandoa los hilos que transportan la información.
Se tiene entonces el par trenzadoapantallado (Shielded Twisted Pair, STP) ysu variante el FTP (Foiled Twisted Pair)
CABLE UTP DE 100 CABLE UTP DE 100 ΩΩlDe uno o dos pares utilizado típicamente
para telefoníalDe cuatro pares utilizado en el cableado
estructuradolMultipar (10, 20, 25, 50, 100, 300 pares)
utilizado normalmente en troncales detelefonía y a veces también para datos avelocidad baja o media
CABLE UTP DE 100 CABLE UTP DE 100 ΩΩlUnshielded Twisted Pair
par 1
par 2
par 3
par 4
Cable Horizontal UTP Atenuación/Diafonía en dB (peor par)
Frec. (MHz) Cat. 3 Cat. 4 Cat. 5
0.064 0.9/- 0.8/- 0.8/- 0.150 -/53 -/68 -/74 0.256 1.3/- 1.1/- 1.1/- 0.512 1.8/- 1.5/- 1.5/- 0.772 2.2/43 1.9/58 1.9/64 1.0 2.6/41 2.1/56 2.1/62 4.0 5.6/32 4.3/47 4.3/53 8.0 8.5/27 6.2/42 5.9/48 10.0 9.8/26 7.2/41 6.6/47 16.0 13.1/23 8.9/38 8.2/44 20.0 -/- 10.2/36 9.2/42 25.0 -/- -/- 10.5/41
El par El par trenzado apantalladotrenzado apantallado
lAunque en general es más resistente a lainterferencia, es más difícil de instalar ymás costoso
lTiene una impedancia característica mayorcomparada con los 100 ohm del UTP
Cable FTP de 100 Cable FTP de 100 ΩΩlDe cuatro pares, con pantalla integral en
lamina utilizado en cableado estructuradolMultipar de 25 pares utilizado normalmente
para telefonía, a veces para datos
Cable FTP de 100 Cable FTP de 100 ΩΩlFoiled Twisted pair
par 1
par 2
par 3
par 4
Hilo que garantiza la continuidadeléctrica de la pantalla
Pantalla
El cable coaxialEl cable coaxial
l Formado por un conductor central recubierto porun tubo flexible
l El espacio entre los dos conductores es mantenidopor aisladores espaciados o continuos, el materialdel aislante (dieléctrico) afecta la capacitancia ypor ende la atenuación
l El tubo exterior puede ser en forma de malla ysiempre irá recubierto por otro aislante y protector.
Cable CoaxialCable Coaxial
d
D
d
dieléctrico
Conductor ext.
Conductor int.
AtenuaciónAtenuación del Cable Coaxial del Cable Coaxial
( )dDdD
fkat /1/1
)/log(+=
k = constante que depende del dieléctricoutilizado como aislante
f = frecuencia en Hz
D= diámetro interior del tubo
d= diámetro del conductor central
Cable CoaxialCable Coaxial
lLa atenuación es proporcional a la raízcuadrada de la frecuencia e inversamenteproporcional al tamaño del cable
lEl cociente entre los diámetros de losconductores determina la impedanciacaracterística del cable
lLa velocidad de propagación varía entre0.7c y 0.9c
Cable CoaxialCable Coaxial
Su uso en redes de área local ya no esrecomendado, siendo sustituido por el partrenzado no apantallado a distancias cortasy la fibra óptica para distancias mayores oancho de banda elevados.
Se sigue utilizando para la conexión entreantenas y radios
Atenuación de cables coaxiales de uso frecuenteen dB/ 100 ft y (dB/ 100 m)
Tipo deCable
144MHz
220MHz
450MHz
915MHz
1.2GHz
2.4GHz
5.8GHz
RG-58 6.2(20.3)
7.4(24.3)
10.6(34.8)
16.5(54.1)
21.1(69.2)
32.2(105.6)
51.6(169.2)
RG-8X 4.7(15.4)
6.0(19.7)
8.6(28.2)
12.8(42.0)
15.9(52.8)
23.1(75.8)
40.9(134.2)
LMR-240 3.0(9.8)
3.7(12.1)
5.3(17.4)
7.6(24.9)
9.2(30.2)
12.9(42.3)
20.4(66.9)
RG-213/214 2.8(9.2)
3.5(11.5)
5.2(17.1)
8.0(26.2)
10.1(33.1)
15.2(49.9)
28.6(93.8)
9913 1.6(5.2)
1.9(6.2)
2.8(9.2)
4.2(13.8)
5.2(17.1)
7.7(25.3)
13.8(45.3)
LMR-400 1.5(4.9)
1.8(5.9)
2.7(8.9)
3.9(12.8)
4.8(15.7)
6.8(22.3)
10.8(35.4)
3/8" LDF 1.3(4.3)
1.6(5.2)
2.3(7.5)
3.4(11.2)
4.2(13.8)
5.9(19.4)
8.1(26.6)
LMR-600 0.96(3.1)
1.2(3.9)
1.7(5.6)
2.5(8.2)
3.1(10.2)
4.4(14.4)
7.3(23.9)
1/2" LDF 0.85(2.8)
1.1(3.6)
1.5(4.9)
2.2(7.2)
2.7(8.9)
3.9(12.8)
6.6(21.6)
7/8" LDF 0.46(1.5)
0.56(2.1)
0.83(2.7)
1.2(3.9)
1.5(4.9)
2.3(7.5)
3.8(12.5)
1 1/4" LDF 0.34(1.1)
0.42(1.4)
0.62(2.0)
0.91(3.0)
1.1(3.6)
1.7(5.6)
2.8(9.2)
1 5/8" LDF 0.28(0.92)
0.35(1.1)
0.52(1.7)
0.77(2.5)
0.96(3.1)
1.4(4.6)
2.5(8.2)
La La Fibra OpticaFibra Optica
lTiene la menor atenuación y el mayor anchode banda entre los sistemas de transmisión
lEs inmune a las intereferenciaselectromagnéticas y al acceso no autorizado
lAunque es más costosa que el par trenzado,se recomienda en instalaciones de altasprestaciones
Medios de Transmisión:Medios de Transmisión:Comparación dela atenuación entre diversos cablesComparación dela atenuación entre diversos cables
Estructura de la Fibra Optica
núcleo
revestimiento
recubrimiento
Fibras Monomodo y Multimodo
Espectro Optico, Ventanas de Transmisión
Las Las Fibras OpticasFibras Opticas
lPresentan la mayor resistencia a lainterferencia y a la intrusión
lTienen el máximo ancho de banda y alcancelSoportan las velocidades de transmisión del
futurolRepresentan un mayor costo, pero son una
buena inversión
Estándar TIA/EIA 568 - Cableado Estructurado
Cableado Troncal (Backbone) • Par Trenzado - Cable UTP (Unshielded Twisted Pair) de 100 ohmios (máximo 800 m).• Par Trenzado Apantallado - Cable STP (Shielded Twisted Pair) de 150
ohmios (máximo 700 m).• Fibra Óptica Multimodo de 62.5/125 µm (máximo 2000 m).· Fibra Óptica Monomodo (máximo 3000 m). Cableado Horizontal · Cable de cuatro pares UTP (Unshielded Twisted Pair)(conductores sólidos 24 AWG).· Cable de dos pares STP (Shielded Twisted Pair) de 150 ohmios.· Cable de Fibra Óptica de dos Fibras de 62.5/125 µm.
Importancia del Cableado en una Red
• 40% de los empleados se mudan dentro del mismo edificio
cada año. • Hasta un 70% de las fallas en una red están relacionadas con
el cableado. • El cableado representa alrededor del 5% del costo de una red
local. • El cableado es el elemento que menos obsolece en la red y el
que típicamente sobrevive a los cambios de Software yHardware.
Medios Medios no no GuiadosGuiados
lLas ondas electromagnéticas se puedentransmitir eficazmente mediante una antenaque tenga dimensiones comparables a lalongitud de onda de la señal que se quiereenviar
lEl ancho de banda máximo que se puedetransmitir es proporcional a la frecuencia dela portadora
Medios Medios no no GuiadosGuiados
lEn radiodifusión AM se utilizan antenas dedecenas de metros de altura, típicamente de¼ de longitud de onda correspondiente aunos 75m, a la frecuencia de 1 MHz
lEl ancho de banda que se transmite en estecaso es de 5 kHz
Medios Medios no no GuiadosGuiados
lEn radiodifusión FM se utilizan frecuencias100 veces mayores, con lo que las antenasefectivas son del orden de un metro
lEl ancho de banda que se transmite en estecaso es de 15 kHz
lPero ahora el alcance de la transmisión esmenor
Medios Medios no no GuiadosGuiados
l En General, a mayor frecuencia mayor ancho debanda disponible, pero menor alcance
l A frecuencias bajas las ondas son guiadas por lasuperficie terrestre y reflejadas por las capasionosféricas
l A frecuencias altas las ondas de radio secomportan como la luz, por lo que se requierelínea visual entre el transmisor y el receptor
El El Espectro ElectromagnéticoEspectro Electromagnético
lAbarca desde 30 Hz hasta 300 exahertzlEn términos de longitud de onda, desde las
ondas kilométricas hasta las femtométricasl c = velocidad de la luz, 300.000 km/s
λcf =
Propagación de radioPropagación de radio
lOnda DirectalOnda terrestrelOnda ReflejadalReflexiones en la ionosferalRefracción en un obstáculolEfecto de la curvatura terrestre
Transmisión por RadioTransmisión por Radio
Rx
Gr
Tx
Gt
AtAr
Pr
Pt
L
dB
km
Factores que determinan elFactores que determinan elalcancealcance
l Potencia de salida del TX (típica entre 0.1 y 4 W)l Sensibilidad del RXl Frecuencia de operación, a mayor frecuencia,
mayor atenuaciónl Ganancia de las antenas. A mayor frecuencia, una
antena dada tendrá mayor ganancia para el mismotamaño.
l Pérdidas en el sistema: espacio, alimentadores,conectores.
Características de las AntenasCaracterísticas de las Antenas
lGanancia de la antena: es el cociente entrela potencia emitida por la antena en sudirección de máxima emisión respecto a unaantena isotrópica. Se expresa en dBi
lAncho del haz: es el ángulo subtendido porla radiación emitida entre los puntos en quedisminuye a la mitad (3 dB)
Características de las AntenasCaracterísticas de las Antenas
Area efectiva: es el cociente entre la potenciadisponible en los terminales de la antena yla potencia por unidad de área incidentesobre la misma.
Para un dipolo corto Ae = 0,12λ2
Para un dipolo de media onda Ae = 0,13λ2
Para una antena isotrópica Ae = λ2/4π*G
Características de las AntenasCaracterísticas de las Antenas
Para una antena parabólica, la ganancia es:G = R (πD/ λ) 2 donde R es el rendimiento,
típicamente de 0,6 y D es el diametro.Expresando λ en terminos de la frecuencia en
MHz y D en m, la ganancia en dB será:G(dB) = - 42 + 20logD(m) + 20 log f(MHz)
Características de las AntenasCaracterísticas de las Antenas
lDiagrama de radiación o patrón de radiaciónde una antena, es una gráfica de laintensidad de campo emitido en función delángulo a partir de la dirección de máximaemisión.
lEl ángulo entre los los dos puntos en los quela potencia se ha reducido a la mitad (3 dB)se denomina ancho del haz
Características de las AntenasCaracterísticas de las Antenas
Polarización: Corresponde a la dirección delcampo eléctrico emitido por una antena.
Puede ser:lVerticallHorizontallElípticaLa desadaptación de polarización puede
introducir una pérdida de hasta 20 dB
Características de las AntenasCaracterísticas de las Antenas
Ancho del Haz
Diagrama de radiación
Punto de media potencia
Ancho Ancho de Banda dede Banda deTransmisiónTransmisión
lEn los sistemas clásicos de comunicacionesse utiliza el mínimo ancho de banda quepermita transmitir la señal
lExiste una alternativa que consiste enutilizar un ancho de banda mucho mayor,con el propósito de hacer la señal masresistente a las interferencia, o compartir eseespectro con otras señales
Ancho Ancho de Banda dede Banda deTransmisiónTransmisión
Se habla entonces de sistemas de:
lBanda Estrecha
lBanda Esparcida (Spread Spectrum)
Banda EsparcidaBanda Esparcida((Spread SpectrumSpread Spectrum))
Secuencia Seudoaleatoria(Pseudo Noise Sequence)también llamadosDirect Sequence
•Salto de Frecuencia (Frequency Hopping)
Banda EsparcidaBanda Esparcida((Spread SpectrumSpread Spectrum))
Frecuencias mas usualesFrecuencias mas usuales
915 MHz, 2.4 GHz o 5.8 GHzEn muchos países estas bandasde frecuencia no requieren depermiso gubernamental, siempreque no se excedan ciertoslímites en la potencia detransmisión
Espectros en TransmisiónEspectros en TransmisiónDSSSDSSS
Transmisión por InfrarrojosTransmisión por Infrarrojos
lLa luz visible se ha utilizado desde laantiguedad para transmitir información adistancia
lEl primer sistema moderno fue desarrolladopor Chappe en Francia y estaba formadopor una serie de torres que retransmitían lasseñales a grandes distancias
Transmisión por InfrarrojosTransmisión por Infrarrojos
lEn la segunda guerra mundial se utilizarontambién sistemas de transmisión de vozbasados en luz a distancias cortas
lEl problema que se presenta es que laatmósfera no es muy transparente a grandesdistancias y la lluvia y otros meteorosdegradan la comunicación
Transmisión por InfrarrojosTransmisión por Infrarrojos
Los sistemas modernos son de tres tiposlRedes de alcance local, generalmente
transmisión difusa, distancias de pocosmetros
lSistemas punto a punto, con velocidades dedecenas de Mbit/s y alcances de unos pocoskm
lSistemas espaciales