Universidad Nacional de Ingeniería

Instituto de Estudios Superiores

Ingeniería En Telecomunicaciones

Redes Telefónicas I

Nombre del estudiante Número de Carnet

René José Antonio Guido 2010-35259 Enrique German Padilla Urbina 2011-39204 Responsable de grupo Edgar Antonio Maltez Rodríguez 2011-39409 Héctor Francisco Malta 2011-39356 Felipe Aarón Hernández Leiva 2011-39505

Docente:

Ing. Silvio Núñez

Grupo:

5T1-TEL

Fecha:

Martes 7 de abril de 2015

Objetivo General

Estudiar el medio de transmisión por cable conocido como cable coaxial.

Objetivos Específicos

Conocer las propiedades del cable coaxial. Definir los tipos de cables coaxiales existentes. Establecer las características del cable coaxial.

Introducción

El cable coaxial fue creado en la década de los 30, y es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. En este informe se verán de manera detallada los usos que se le da en la actualidad a este cable, así también como los tipos que existen y las propiedades particulares que posee cada uno de ellos.

Desarrollo

Cable coaxial

El cable coaxial, creado en la década de 1930, es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado núcleo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla, blindaje o trenza, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante, también denominada chaqueta exterior.

El cable coaxial es un medio de transmisión más eficiente que el par trenzado, aunque más caro, pues su arquitectura incorpora medios de protección de interferencias externas, independientemente del sistema en que está siendo utilizado; o sea, el blindaje del cable coaxial es más eficiente que el blindaje del cable metálico común. En líneas generales, un cable coaxial posee un conductor interno circundado por un conductor externo, siendo estos separados por un dieléctrico.

Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez más altas y a la digitalización de las transmisiones, en años recientes se ha sustituido paulatinamente el uso del cable coaxial por el de fibra óptica, en particular para distancias superiores a varios kilómetros, porque el ancho de banda de esta última es muy superior. (Wikipedia, s.f.)

Aplicaciones

Los cables coaxiales generalmente son empleados en sistemas de transmisión de datos, transmisión de voz e imágenes. La utilización de los cables coaxiales es muy difundida para los datos, pues sus características eléctricas son bastante favorables para la transmisión de señales de alta frecuencia, ya que posee inmunidad a las interferencias externas.

Se puede encontrar un cable coaxial en las siguientes conexiones:

entre la antena y el televisor;

en las redes urbanas de televisión por cable (CATV) e Internet;

entre un emisor y su antena de emisión (equipos de radioaficionados);

en las líneas de distribución de señal de vídeo (se suele usar el RG-59);

en las redes de transmisión de datos como Ethernet en sus antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5;

en las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos.

Antes de la utilización masiva de la fibra óptica en las redes de telecomunicaciones, tanto terrestres como submarinas, el cable coaxial era ampliamente utilizado en sistemas de transmisión de telefonía analógica basados en la multiplexación por división de frecuencia (FDM), donde se alcanzaban capacidades de transmisión de más de 10.000 circuitos de voz, Asimismo, en sistemas de transmisión digital, basados en la multiplexación por división de tiempo (TDM), se conseguía la transmisión de más de 7.000 canales de 64 kbps.

El cable utilizado para estos fines de transmisión a larga distancia necesitaba tener una estructura diferente al utilizado en aplicaciones de redes LAN, ya que, debido a que se instalaba enterrado, tenía que estar protegido contra esfuerzos de tracción y presión, por lo que normalmente aparte de los aislantes correspondientes llevaba un armado exterior de acero.

Normas de aplicación:

La especificación más difundida que rige la fabricación de los cables coaxiales es la norma militar del gobierno de los Estados Unidos MIL-C-17 que, además de las características dimensionales y eléctricas, define una sigla que identifica a cada tipo de cable.

Todos los cables coaxiales están definidos con las letras RG (radiofrecuencia - gobierno) seguida por un número (numeración progresiva del tipo) y de la letra U (especificación universal) o A/U, B/U, etc. que indican sucesivas modificaciones y sustituciones al tipo original.

Ventajas y desventajas del cable coaxial

1. Ventajas: Son diseñados principal mente para las comunicaciones de datos, pero

pueden acomodar aplicaciones de voz pero no en tiempo real. Tiene un bajo costo y es simple de instalar y bifurcar. Banda ancha con una capacidad de 10 mb/seg. Tiene un alcance de 1-10kms.

2. Desventajas: Transmite una señal simple en HDX (half-duplex). No hay modelación de frecuencias. Este es un medio pasivo donde la energía es provista por las

estaciones del usuario. Hace uso de contactos especiales para la conexión física. Se usa una topología de bus, árbol y raramente es en anillo. Ofrece poca inmunidad a los ruidos, puede mejorarse con filtros. El ancho de banda puede trasportar solamente un 40 % del total de su

carga para permanecer estable.

Estructura del cable coaxial

El cable coaxial consta de un alambre de cobre en su parte central o núcleo. Este se encuentra rodeado por un material aislante. A su vez, el material aislante está recubierto por un conductor que suele presentarse como una malla trenzada. Por último, dicha malla está recubierta por una capa de plástico protector. De este diseño en forma de capas concéntricas es de donde se deriva el nombre.(Docente, UCOL, s.f.)

Tipos de cable coaxial

Los cables coaxiales pueden ser clasificados de dos maneras:

Banda Base (ETHERNET): Los cables presentan diferencias físicas entre sí, siendo que los cables de banda base poseen como conductor una malla de hilos de cobre en torno del dieléctrico que envuelve al conductor interno; su impedancia característica es de 50 Ohm. Siendo utilizados en la transmisión digital.

Banda Ancha (CATV): Los cables de banda ancha poseen como conductor externo una envoltura de aluminio en torno del dieléctrico y su impedancia es de 75 Ohm. Se emplean para la transmisión analógica. (Docente, UCOL,s.f.)

El tipo de cable coaxial más apropiado depende de las necesidades de la red en particular.

• Cable Thinnet (Ethernet fino): Es un cable coaxial flexible de unos 0,64 centímetros de grueso. Se usa en la mayoría de los tipos de instalaciones de redes, ya que es flexible y fácil de manejar. Puede transportar una señal hasta una distancia aproximada de 185 metros antes de que esta comience a sufrir atenuaciones. De acuerdo a denominaciones específicas para los diferentes tipos de cables, Thinnet está incluido en un grupo que se denomina “familia RG-58” que tiene una impedancia de 50 ohm.

La característica principal de la familia RG-58 es el núcleo central de cobre y los diferentes tipos de cable de esta familia son:

• RG-58/U: Núcleo de cobre sólido.• RG-58 A/U: Núcleo de hilos trenzados. • RG-58 C/U: Especificación militar de RG-58 A/U. • RG-59: Transmisión en banda ancha, como el cable de televisión.• RG-60: Mayor diámetro y considerado para frecuencias más altas que RG-

59, pero también utilizado para transmisiones de banda ancha. • RG-62: Redes ARCnet.

• Cable Thicknet (Ethernet grueso): Es relativamente rígido de aproximadamente 1,27 centímetros de diámetro. El núcleo de cobre del cable Thicknet es más grueso que el del cable Thinnet. Cuanto mayor sea el grosor del núcleo de cobre, más lejos puede transportar las señales. El cable Thicknet puede llevar una señal a 500 metros. Por tanto, debido a la capacidad de Thicknet para poder soportar transferencia de datos a distancias mayores, a veces se utiliza como enlace central para conectar varias redes más pequeñas basadas en Thinnet. (Fuerza aérea de chile,s.f.)

• RG 59 U PP (pesado), con cobertura de malla al 90%, 75 Ohms.• RG 59 U SP (semi pesado), con cobertura de malla al 67%.• RG 59 DM (doble malla), con cobertura de malla 67% + 90%, 75 Ohms.• RG 59 U + Bipolar de 2 x 0.50 mm. en cobertura de malla de 90% con el

bipolar integrado al coaxial para conducir energía en 12 o 24 voltios, 75 Ohms.

• RG 58, con conductor central multifilar.• RG 58 FOAM, con conductor de cobre macizo y dieléctrico de polietileno,

50 Ohms.• RG 213 FOAM, con conductor central de cobre macizo y dieléctrico de

polietileno.

Conectores para cable coaxial

Para el cable coaxial existen distintos tipos de conectores:

Tipo N BNC DNC SMA TNC

Pero sin duda el más utilizado es el tipo BNC.

1. Conector N

Los conectores tipo N son conectores roscados para cable coaxial, funcionando dentro de especificaciones hasta una frecuencia de 11 GHz.

Conectores N estándar

Impedancia: 50 Ω

Frecuencia: 0 - 11 GHz

Tensión máxima de pico: 1.500 V

Relación de onda estacionaria entre 0 y 11 GHz:

1'3 Para conectores rectos de grado militar (MIL-C-39012)

1'35 Para conectores en ángulo recto de grado militar (MIL-C-39012)

Conectores N corrugados

Impedancia: 50 Ω

Frecuencia: 0 - 11 GHz

Pérdidas de retorno:

33 dB (1-2 GHz)

2. Conector BNC

El conector BNC (del inglés Bayonet Neill-Concelman) es un tipo de conector para uso con cable coaxial. Inicialmente diseñado como una versión en miniatura del Conector Tipo C. BNC es un tipo de conector usado con cables coaxiales como RG-58 y RG-59 en aplicaciones de RF que precisaban de un conector rápido, apto para UHF y de impedancia constante a lo largo de un amplio espectro. Muy utilizado en equipos de radio de baja potencia, instrumentos de medición como osciloscopios, generadores, puentes, por su versatilidad. Este conector tiene un centro circular conectado al conductor del cable central y un tubo metálico conectado en el parte exterior del cable. Un anillo que rota en la parte exterior del conector asegura el cable mediante un mecanismo de bayoneta y permite la conexión a cualquier conector BNC tipo hembra. (slideshare, s.f.)

Conector BNC macho de 50Ω

Cada una de las tarjetas de red de las computadoras se conecta al conector BNC en forma de T:

Este conector permite unir dos proporciones o segmentos de red incorporando una computadora a la red misma. El problema principal en esta red radica, precisamente, en la gran cantidad de conexiones que se realizan, lo que puede llevar a que una parte d la red quede inutilizada si un conector se afloja.

3. Conector SMA

Es un tipo de conector roscado para cable coaxial utilizado en microondas, útil hasta una frecuencia de 33 GHz, si bien suele dejar de utilizarse a partir de los 18 GHz, existen tipos diseñados para 26,5 GHz.

Los conectores SMA son una alternativa relativamente económica a los conectores APC-3.5 (3,5 mm). Tienen una impedancia característica de 50 Ω, llegando a una relación de onda estacionaria (VSWR) tan baja como 1:1.5

Conector estándar SMA macho.

Variante RP-SMA macho

Se adapta a un amplio rango de cables coaxiales, medios y miniatura. Existe en grado comercial, industrial y militar y dos tipos: estándar y corrugado. Existen versiones de conectores rectos y en ángulo, aéreos y de panel. (slideshare, s.f.)

Conector pared.

4. Conector TNC

El conector TNC es una versión con rosca del conector BNC. Tiene una impedancia de 50 Ω y el margen de frecuencias preferible a las que opera va de entre 0 a 11 GHz. A frecuencias de microondas tiene un mejor comportamiento que el BNC. Fue inventado a finales de los años 1950 y toma su nombre de los ingenieros Paul Neill y Concelman.

Conector TNC (izquierda), comparado con un BNC (derecha).

Decodificación NRZ

En telecomunicaciones, se denomina NRZ porque el voltaje no vuelve a cero entre bits consecutivos de valor uno.

Mediante la asignación de un nivel de tensión a cada símbolo se simplifica la tarea de decodificar un mensaje. Esta es la teoría que desarrolla el código NRZ (non return to zero). La decodificación en banda base se considera como una disposición diferente de los bits de la señal on/off, de este modo se adapta la señal al sistema de transmisión utilizado. Para ello se emplean los códigos tipo NRZ.

Una clasificación atendiendo a las modulaciones situaría el código NRZ dentro de las portadoras digitales y las moduladoras digitales como los códigos Manchester, Bifase, RDSI, etc

Atendiendo a la forma de onda binaria se pueden clasificar estos códigos como

unipolares (el voltaje que representa los bits varía entre 0 voltios y +5voltios). Este

tipo de código no es recomendable en largas distancias principalmente por dos

motivos. En primer lugar presentan niveles residuales de corriente continua y en

segundo lugar por la posible ausencia de suficientes números de transiciones de

señal que permitan la recuperación fiable de una señal de temporización.

Los polares desplazan el nivel de referencia de la señal reduciendo a la mitad la

diferencia de potencial necesaria con referencia a la Unipolar.

En el receptor y el transmisor se debe efectuar un muestreo de igual frecuencia.

Este código no es auto-sincronizante, y su principal ventaja es que al emplear

pulsos de larga duración requiere menor ancho de banda que otros sistemas de

codificación que emplean pulsos más cortos.

Dentro de los códigos NRZ se establece una clasificación, pudiendo tratar códigos

del tipo NRZ-L o NRZ-I.

NRZ-L (No se retorna a nivel cero).

Donde 0 representa el nivel alto y 1 el nivel bajo.

NRZ-I (No se retorna a 0 y se invierte al transmitir el 1).

Al transmitir un 0 no se produce transición y en cambio al enviar un 1 se

produce una transición a nivel positivo o negativo.

Características

Fáciles de implementar.

Uso eficaz del ancho de banda.

NRZI es más inmune a ruidos y a errores de cableado.

Con capacidad de sincronización.

Con capacidad de detección de errores.

Desventajas y/o problemas de esta tecnología.

Uno de los problemas que presenta este código se fundamenta en la longitud de

las secuencias de unos y ceros. En estos casos el receptor necesita sincronizarse

y del mismo modo llegar a comprobar que exista señal o si por el contrario no está

disponible.

Una prolongada permanencia de la señal en nivel positivo o negativo durante la

transmisión puede conducir a la situación denominada desplazamiento de la línea

base, que dificulta al receptor la adecuada decodificación de la información.

Otro de los aspectos negativos se centra en el método que se debe emplear para

que el emisor y el receptor estén en sincronismo. Para ello es necesario continuos

cambios en la señal. Esto se ve dificultado cuando aparecen las mencionadas

cadenas de unos y ceros que mantienen la tensión a niveles altos o bajos durante

largos periodos de tiempo.

Es susceptible a interferencias.

Los límites entre bits individuales pueden perderse al transmitir de forma

consecutiva secuencias largas de 1 ó 0. (Wikipedia, s.f.)

Conclusión

Actualmente el uso del cable coaxial se ha venido modificando debido a la fibra óptica, la cual es mayormente utilizada para transmisiones a larga distancia que no pueden ser cubiertas por un cable coaxial, es por esta razón que se viene utilizando para redes locales y pequeñas gracias a su menor costo y transmisiones a un buen ancho de banda.

Bibliografía

Docente, UCOL. (s.f.). Obtenido de http://docente.ucol.mx/al972052/public_html/CABLE%20COAXIAL.htm

Fuerza aérea de chile, D. d. (s.f.). Rincon del Vago. Obtenido de http://html.rincondelvago.com/cable-coaxial_1.html

slideshare. (s.f.). Obtenido de http://es.slideshare.net/claucsolis/monografia-cable-coaxial

Wikipedia. (s.f.). Obtenido de http://es.wikipedia.org/wiki/Cable_coaxial

Wikipedia. (s.f.). Obtenido de http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digos_NRZ

Anexos

Cable coaxial rg-58/U Cable coaxial rg-58a/u y rg-58c/u

Cable coaxial rg-59 Cable coaxial rg-60

Cable coaxial rg-62 Cable coaxial Heliax