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Objetivos del cap ítulo
• Comprender las caracteristicas eléctricas de los cables
• Aprender sobre la puesta a tierra
• Aprender sobre teoría óptica
• Aprender la teoría básica de conexiones inalámbricas
• Aprender sobre las señales en medios de redes
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Señales
• Señales eléctricas – Se logra la transmision representando los datos como pulsos electricos en medios de cobre.
• Señales ópticas – Se logra la transmision convirtiendo señales electricas en pulsos de luz.
• Señales inalámbricas – La transmision se logra usando señales de tipo infrarojo, microondas, o ondas de radio a traves del espacio libre.
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Señales eléctricas en cable de cobre
Los instaladores deben tener un especial cuidado cuando están instalando cable de cobre:
• Un cable que esta mal terminado puede no transmitir toda la energia del cable al próximo circuito (reflexion)
• Un cable instalado muy cerca de las fuentes de ruido eléctrico (EMI) o de radio (RF) puede actuar como una antena, introduciendo señales erradas que pueden competir con la información que viaja en el cable.
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Señales ópticas
Hay dos maneras de enviar señales utilizando la luz como señal de transmision:
•Fibra Óptica - señales ópticas se propagan a través de los hilos llamados fibra óptica.
•Espacio Óptico - las comunicaciones en espacio libre óptico algunas veces toman la forma de infrarojos u otros sistemas de transmisión punto a punto (free spaces optics – FSO)
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Señales inalámbricas
• El término inalámbrico es utilizado para describir comunicaciones en las cuales ondas electromagnéticas llevan las señales
• El espectro inalámbrico tiene tres formas diferentes de transmisión:
•Ondas de luz•Radio y microondas•Acústico (ultrasónico)
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Señales distorsión y degradación
• Las señales que alcanzan el otro extremo del cable deben ser tan parecidas como sea posible a las que entraron en el cable
• Uno de los más grandes obstáculos para una señal es el esfuerzo que toma pasar a través del cable en sí. Esto es llamado resistencia. La resistencia tiende a disminuir la fuerza de la señal.
• Otra causa de distorsión y degradación es el ruido. El ruido es causado por señales electricas (EMI), radio o microondas (RF), o por señales de cables adyacentes.
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Atenuación
• La atenuación es un término general que se refiere a cualquier reducción en la fuerza de una señal
• Algunas veces es llamada perdida, la atenuación es una consecuencia natural de la transmisión de señales en largas distancias.
• La atenuación puede afectar una red pues limita la longitud del cableado de red sobre el cual se puede transmitir información.
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Ruido
• El ruido es energia electromagnética (EMI), eléctrica o radio frecuencia (RF) que puede degradar y distorsionar la calidad de las señales y de las comunicaciones de cualquier tipo
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Ejemplo de ruido
• Una señal digital claramente definida (1) no siempre alcanza su destino sin algún cambio. Ruido eléctrico (2) puede ocurrir en la línea
1 2
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Ejemplo de ruido
• Cuando dos señales chocan, pueden converger en una nueva señal (1). La señal original puede ser interpretada incorrectamente por el dispositivo receptor (2)
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Interferencia ( crosstalk )
• La interferencia ocurre cuando señales de un cable se escapan a cables adyacentes. Esto ocurre frecuentemente en el punto donde el conector se adjunta al cable. Esto es conocico como “near-end crosstalk” o interferencia del final. Si hay mucho cable sin trenzar las señales se emanan a otros pares.
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EMI y RFI
• Cualquier dispositivo o sistema que genere un campo electromágnetico tiene el potencial de perturbar la operación de componentes electrónicos, dispositivos y sistemas a su alrededor. Este fenómeno es conocido como interferencia electromágnetica o EMI
• Cualquier dispositivo o sistema que opere sobre frecuencia de radio tiene el potencial de perturbar la operación de componentes electrónicos, dispositivos y sistemas. Este fenómeno es conocido como interferencia de radio frecuencia o RFI
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Linea de corriente alterna AC
• La electricidad es llevada hacia las máquinas por cables empotrados en paredes, pisos y techos. En consecuencia, dentro de esos edificios el ruido de la corriente alterna está alrededor de todo el edificio. Si no está dirigida correctamente puede causar problemas para la red.
• Problemas con la puesta a tierra de la energía puede llevar a interferencia con el sistema de datos.
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Otras p érdidas
• Pérdidas de la fibra óptica - Las señales ópticas son susceptibles a pérdidas cuando pequeñas partículas estan atrapadas dentro del vidrio.
• Pérdidas de acoplamiento - un acoplador es un conector para dos cables. Como la señal tiene que pasar de un cable a otro, si el acoplamiento no se hizo de forma adecuada, la señal puede sufrir
• Pérdidas inalámbricas - Las pérdidas inalámbricas puedes ser causadas por el clima, vapor de agua, o particulas suspendidas en el aire.
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Corriente
• Corriente es el nivel del flujo de las cargas que son generadas cuando se mueven los electrones.
• La letra “I” representa corriente, la cual por definicion fluctúa de positivo a negativo (hablando de DC)
• La unidad de medida para la corriente es el amperio (Amp), y esta representado por la letra “A”
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Ley de Ohm
• La ley de Ohm muestra las relaciones entre voltios (unidad de medidas de voltaje) ( E ), ohmnios (unidad de medida de resistencia) ( R ) y amperios (unidad de medida de corriente) (I)
E = I * R
I = E / R
R = E / I
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Potencia
• La potencia es medida en Watts. Un Watts está definido como un voltio por un amperio.
• P = I (Corriente) *E (Voltaje)
• La cantidad de energía recibida en en un tiempo determinado se denomina potencia .
• Un secador de cabello de 110 Volts estimado a 1100 Watts usa una corriente estimada de 10 A.
• Un bombillo de 100 Watts requiere de una corriente de alrededor de 1 A (asumiendo que se trabaja a 110 Volts)
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El decibel (dB)
‣ Las ondas electromagnéticas transportan potencia eléctrica, medida en milivatios (mW).
‣ Los decibelios (dB) usan una relación logarítmica para reducir las multiplicaciones a simples sumas.
‣ Es más fácil hacer los cálculos mentalmente usando dB.
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El decibel (dB)
‣ Si se incrementa la amplitud de una onda electromagnética su potencia aumenta. Este aumento de potencia se llama ganancia .
‣ Si se disminuye la amplitud, su potencia decrece. Esta reducción de potencia se denomina pérdida .
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El decibel (dB)
‣ Los decibelios son unidades de medida relativas , a diferencia de los milivatios que constituyen unidades absolutas.
‣ El decibelio (dB) es 10 veces el logaritmo decimal del cociente de dos valores de una variable.
‣ El decibelio usa el logaritmo para permitir que relaciones muy grandes o muy pequeñas puedan ser representadas con números convenientemente pequeños.
‣ En una escala logarítmica, la referencia nunca puede ser cero porque ¡el logaritmo de cero no existe!
Usando dB
Algunos valores comunes y fáciles de recordar:
Por ejemplo:
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dB Valores
•1 dB = 1.26 más poder ganancia o pérdida
•3 dB = 2 más poder ganancia o pérdida
•6 dB = 4 más poder ganancia o pérdida
•10 dB = 10 más poder ganancia o pérdida
•20 dB = 100 más poder ganancia o pérdida
dBm y mW
‣ ¿Que pasa si quisiéramos medir una potencia absoluta en dB?Tenemos que definir una referencia.
‣ La referencia que relaciona la escala logarítmica en dB a la escala lineal en vatios puede ser, por ejemplo esta:
→
‣ La nueva m en dBm se refiere al hecho que la referencia es un mW, y por lo tanto la medida en dBm es una medida de la potencia absoluta referenciada a 1 mW.
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dBm y mW
‣ Para convertir potencia en mW a dBm:
‣ Para convertir potencia en dBm a mW:
10 a la ( “Potencia en dBm” dividida por 10 )
10 veces el logaritmo en base 10 de la “Potencia en mW”
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dBm y mW
‣ Ejemplo: mW a dBmPotencia del radio: 100mW
→
Medida de ua señal: 17dBm
→
‣ Ejemplo: dBm a mW
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dBm y mW
‣ Ejemplo: mW a dBmPotencia del radio: 100mW
→
Medida de ua señal: 17dBm
→
‣ Ejemplo: dBm a mW
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Inductania ( inductance )
• Un campo eléctrico formado alrededor de un cable es llamado inductancia.
• Los efectos de resistencia de la inductancia son llamados : reactancia inductiva (inductive reactance).
• La inductancia es medida en unidades llamadas Henries (H).
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Capacitancia ( capacitance )
• Capacitancia es cuando dos conductores estan cerca y los movimientos de carga en la capa aislante de uno corresponde a los movimientos del otro.
• La capacitancia es medida en unidades llamadas Faradios (F).
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Efecto piel en AC ( skin effect)
• Skin effect significa que mientras más alta la frecuencia menor es la corriente que viaja a través del centro del conductor.
• La corriente migra hacia la circunferencia, o borde exterior
• A más altas frecuencias, el efecto skin es tan pronunciado que los cables no son utilizados.
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Efecto de construcción del cable
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Efecto de construcción del cable
• El espesor del conductor determina cuanta corriente puede llevar.
• La capacidad de transportar señal tambien es afectada por la capacitancia del cable.
• Cambios en el diámetro del núcleo, o imperfecciones en su construcción pueden causar desacoples de la impedancia.
• Los componentes químicos del aislante influencia directamente cuánto voltaje el cable puede llevar.
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La importancia de la conexión a tierra
• La conexión a tierra resguarda al usuario y a los equipos de un shock eléctrico.
• Diferentes caminos a tierra pueden tener resistencias diferentes, por lo tanto diferentes potenciales de conexión a tierra
• Si dos piezas de algún equipo se conecta entre sí la corriente puede fluir por las diferencias en la conexión a tierra. Esto es llamado lazo o retorno (ground loop )
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Puesta a tierra de edificios
• Los elementos de el sistema de puesta a tierra de telecomunicaciones están especificados en TIA/EIA estádar 607 "Commercial building Grounding and Bonding Requirements for Telecommunications"
• El electrodo para el sistema de puesta a tierra del edificio se conecta al sistema de puesta a tierra del sistema de telecomunicaciones a través del lazo conductor para telecomunicaciones.
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Conexión a Tierra
• El TMGB (telecommunications main grounding busbar ) esta ubicado en el cuarto principal de telecomunicaciones que es el lugar donde el cableado (por ejemplo) telefónico entra al edificio.
• Cada cuarto de telecomunicación a través del edificio se conecta al TMBG sobre una red de cables de tierra llamados telecommunications bonding backbone (TBB)
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Enlaces a Tierra (Bonding)
• En cada cuarto de telecomunicación hay una versión más pequeña del TMGB llamado telecommunications grounding busbar (TGB).
• El TGM se conecta al TMGB vía los cables del TBB. El TGB sirve como un punto local para adjuntar todos los dispositivos q deben ser conectados a tierra.
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Refracción
• Refracción es la flexión de la luz. Sucede cuando la luz pasa de un medio a otro de diferente caracteristicas como aire, agua y vidrio.
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Indice de refracción
• El índice de refracción es una propiedad de los materiales ópticos y se relaciona con la velocidad de la luz en un material. El índice de refracción es calculado dividiendo la velocidad de la luz a través de un material específico entre la velocidad de la luz en el espacio libre.
n (medio) = c / v (velocidad de la luz en el medio)
• Cada tipo de material tiene un índice de refracción diferente.
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Transmisiones inalámbricas
• Inalámbrico es un termino utilizado para describir comunicaciones en las cuales ondas electromagnéticas llevan señales.
• Las transmisiones inalámbricas funcionan enviando ondas a diferentes frecuencias al espacio libre.
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Antenas
Para que dos antenas puedan transmitir y enviar información, ellas deben estar en la frecuencia correcta y montadas en la misma orientación, ya sea horizontalmente o verticalmente. Esto es llamado polarización.
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Ancho de banda
El ancho de banda es usado para describir:
• Que tan rápido los datos fluyen en un camino de transmisión dado (Velocidad de Canal – bps)
• El rango de frecuencia que una señal ocupa dado un medio (Espacio de Frecuencias)
• Por ejemplo para los dispositivos digitales, el ancho de banda es usualmente expresado en bits por segundo (bps) o bytes por segundo (Bps)
• Por ejemplo para dispositivos analógicos, el ancho de banda es expresado en ciclos por segundos, o hertzios (Hz)
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Telefon ía
• Telefonía es la ciencia de traducir sonidos a señales eléctricas, transmitirlas a su destino correcto, y luego volver a convertirlo en sonido.
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Modems
• Una línea telefónica puede ser usada para enviar datos, pero es necesario convertir las señales digitales a señales analógicas para que el circuito de telefonía pueda trabajar con ellas.
• Un módem convierte los altos y bajos niveles de voltaje de una señal digital a una alta y baja frecuencia de una señal análogica. Este proceso es llamado modulación. En el otro extremo el proceso inverso se lleva a cabo, la señal analógica es demodulada de nuevo a señal digital
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Banda base ( baseband )
• El término banda base describe un sistema de comunicaciones mediante el cual el medio sólo lleva una señal.
• Esa señal puede tener muchos componentes, pero desde las perspectiva del cable de cobre o de fibra es la única señal alrededor.
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Notación x Base
• La notación para redes banda base es xBASE-y donde x es la velocidad de la transmisión o el ancho de banda, y la y es el tipo de medio
Ejemplos:
• 10BASE-T (Uses par trenzado con una longitud máxima de segmento de 100 m)
• 100BASE-FX (fibra óptica)
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Banda ancha ( broadband )
• Describe un tipo de transmisión de datos en el que un único medio (cable de fibra o cobre) puede llevar varios canales a la vez.