UCLVMapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de

Computadoras

Redes de Computadoras

MEDIOS DE TRANSMISIÓN

Medios de transmisión guiados y no guiados. Pares trenzados. Cables Coaxiales. Fibras ópticas.

MEDIOS FÍSICOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS

El medio físico es, básicamente, el "cable" que permite la comunicación y transmisión de datos, y que define la transmisión de bits a través de un canal.

Esto quiere decir que debemos asegurarnos que cuando un punto de la comunicación envía un bit 1, este se reciba como un bit 1, y no como un bit 0.

CLASIFICACIÓN

Cada medio tiene su propia “identificación” en términos de capacidad o ancho de banda,atenuación, diafonía, retardos, costo, facilidades de instalación ymantenimiento.

Medios de transmisión guiados - Medios eléctricos: · pares de cobre (trenzados y no trenzados) · cables coaxiales · líneas energéticas (Powerline Communications) - Medios ópticos: fibras ópticas e infrarrojos.

Medios de transmisión no guiados - Medios electromagnéticos: Radio enlaces, Radio propagación etc.

CLASIFICACIÓN (I)

MEDIOS GUIADOS ELÉCTRICOS

Pares Trenzados:Los más utilizados hoy en día en las redes de voz y de datos constituyendo pares de alambre de cobre aislados, típicamente de 1mm de espesor.

Pares Trenzados No apantallados (Unshield Twist Pair, UTP)

Pares Trenzados Apantallados (Shield Twist Pair, STP)

PARES TRENZADOS

UTP: Unshielded Twisted Pair

Par trenzado sin apantallar Muy sensible a interferencias Formado por 4 pares trenzados

PARES TRENZADOS (I)

FTP: Foiled Twisted Pair

Par trenzado encintado Recubrimiento metálico que protege el conjunto de pares del cable

Utilizado cuando existen interferencias electromagnéticas

Formado por 4 pares

Recubrimiento metálico

PARES TRENZADOS (II)

STP: Shielded Twisted Pair

Par trenzado apantallado Cada par va envuelto por una malla metálica

El conjunto de pares se recubre por otra malla

Robusto a interferencias Formado por dos pares

CATEGORÍAS DE CABLES UTP

Definidas por primera vez en noviembre de 1991, por medio de un documento publicado por la ANSI/ TIA/ EIA donde se asignaba una categoría a los cables UTP acorde a sus capacidades de desempeño.

Las especificaciones de cables fueron publicadas en el Boletín Técnico #36 (TSB-36) y las del hardware de conexión en el Boletín Técnico #40 (TSB-40-A).

Estas especificaciones, TSB-36 y TSB-40-A, fueron incluidas en el estándar de cableado estructurado para edificios , conocido por el ANSI/ TIA/ EIA 568-A.

CATEGORÍAS DE CABLES UTP

Categoría 3: Son pares de alambres de cobre de calibre No.22

ó 24 AWG (100 Ω) Ancho de banda de 16MHz a 100m de distancia

máxima Velocidades de hasta 16Mbps Es conocido como de calidad telefónica y cada

par de alambres tiene una trenza por cada 10 cm

Categoría 4: Son pares de alambres de cobre de calibre No.22

ó 24 (100 Ω) Ancho de banda de 20MHz a 100m de distancia

máxima Velocidades de hasta 20Mbps

CATEGORÍAS DE CABLES UTP (I)

Categoría 5: Son pares de alambres de cobre de calibre No.22 ó 24 AWG (100 Ω)

Ancho de banda de 100MHz a 100m de distancia máxima

Velocidades de hasta 100Mbps Constan de 4 pares de alambres trenzados, teniendo cada par de una a dos trenzas por centímetro.

CATEGORÍAS DE CABLES UTP (II)

Categoría 5E (Categoría 5 Enriquecida): Surge en 1998 y está formada por pares de

alambres de cobre de calibre No.24 AWG (0.51mm) (100 Ω)

Presenta propiedades de transmisión de alta capacidad o ancho de banda y bajas razones de error de Bit

Ancho de banda de 600 MHz a 100m de distancia máxima

Velocidades de hasta 1024Mbps No puede ser clasificado como CAT 6, porque

no cumple con el parámetro de Relación Atenuación Diafonía (ACR) a esas altas frecuencias

CATEGORÍAS DE CABLES UTP (III)

Categoría 6: Desde 1997 vienen trabajando en ella

diferentes firmas con vista a su comercialización y sustitución de la CAT-5.

Entre sus objetivos está el de alcanzar el doble del ancho de banda utilizable de la categoría 5 y cumplir con los requerimientos de ACR a 200MHz, iguales que los de la CAT-5 a 100 MHz.

Se persigue que los componentes de hardware (conectores, paneles etc.) de esta categoría sean compatibles con los de la CAT-5.

EVOLUCIÓN DEL MERCADO DEL CABLEADO

Categoría 7: No ha sido oficialmente reconocida y además no se sustenta sobre cables UTP , sino STP.

La mayoría de los consultores coinciden en afirmar que es probable que se implante con solidez en el mercado, ya que la fibra óptica hasta el puesto de trabajo será una alternativa consistente tanto en costes como en capacidad de soportar aplicaciones futuras.

CATEGORÍAS DE CABLES UTP (IV)

Constituye el estándar para conectores de cable UTP.

Consiste de un conector de plástico similar al conector del cable telefónico.

La siglas RJ se refieren al estándar Registred Jack, creado por la industria telefónica.

Este estándar define la colocación de los cables en su pin correspondiente.

CONECTOR UTP

PARÁMETROS DE UN PAR TRENZADO Para describir las limitaciones de un par trenzado se

utilizan dos parámetros:

Atenuación: Pérdida de la energía de la señal al propagarse

Diafonía: Se produce por la inducción que provoca un conductor en otro cercano.

Paradiafonía. Diafonía en extremo cercano. Se produce cuando un par transmite y el otro recibe. Parte de la potencia transmitida se induce en el par receptor en el extremo cercano, que es donde la potencia es mayor y donde la señal que se recibe está atenuada.

Telediafonía. Diafonía en extremo lejano. Es el mismo efecto que la paradiafonía, pero en el extremo lejano del par trenzado.

El retardo de propagación se define como la cantidad de tiempo necesaria parala transmisión de la señal sobre un simple par UTP de 100 ohmios (en cualquiera de los cuatro pares).

Mientras que el retraso de distorsión es el retardo de propagación existente entre dos pares cualesquiera del mismo cable.

RETARDO DE PROPAGACIÓN Y RETARDO DE DISTORSIÓN

El blindaje o pantalla puede ser con cinta y malla (Shield Twist Pair) o solo con cinta metálica (Foil shield Twist Pair)

PAR TRENZADO APANTALLADO (STP, FTP)

Según estimaciones sobre el mercado mundial de sistemas de cableado, podemos observar cómo los sistemas apantallados, quizás debido a la dificultad de su instalación y al costo, no han tenido una gran aceptación ,como se deduce del estudio de WIT/ BSRIA sobre el mercado global a comienzos del siglo XXI:

· 16 por ciento fibra· 6 por ciento coaxial,· 7 por ciento STP· 7 por ciento FTP· 64 por ciento UTP

EMPLEO DE LOS PARES TRENZADOS

DISTRIBUCIÓN EN EUROPA

PAISES EUROPEOS

Porcientos de empleo (%)

UTP STP FTP

Francia 17 4 79

Alemania 10 64 26

Italia 80 13 7

España 75 5 20

Inglaterra 86 2 12

CABLES COAXIALES

Consta de dos conductores, uno interno y otro externo, separados por un material aislante entre ellos y a su vez ambos están protegidos por otro material aislante.

El conductor exterior es una malla que sirve de pantalla y la misma es referida a tierra ( trasmisión desbalanceada ), mientras que el conductor interno es un metal sólido.

Conductor

Interno

Conductor Externo

Material Aislante Funda

Protectora

CARACTERÍSTICAS

Permite una respuesta de frecuencia de cientos de MHz para señales analógicas.

En la transmisión digital alcanza velocidades de hasta 50 Mbps en canales simples y mayores a 100 Mbps en canales múltiples.

Predominan en las áreas metropolitanas, en redes de TV por cable con anchos de banda potencial de 300 Mhz.

Ha sido uno de los más utilizados, producto de su buen ancho de banda, alta inmunidad al ruido y buena resistencia mecánica.

Normas estándar de cables coaxiales son la RG-58 (50 W) y la RG-62 (75 W).

CARACTERÍSTICAS (I)

Ventajas: Mayores frecuencias y velocidades de transmisión que el par trenzado

Menos susceptible que el par trenzado a interferencias y a diafonía

Limitaciones: Atenuación, ruido térmico y ruido de intermodulación

COMPARACIÓN

CONECTOR PARA CABLE COAXIAL

El más usado es el conector BNC (son las siglas de Bayone-Neill-Concelman)

Los conectores BNC pueden ser de tres tipos: normal, terminadores y conectores en T.

LÍNEAS ENERGÉTICAS (POWERLINE

COMMUNICATIONS , PLC)

Consiste en el empleo de las líneas energéticas como medio de transmisión (convertir las grandes redes de distribución energéticas en redes de datos)

Actualmente se alcanzan razones de datos superiores a 1 Mbps.

Los mayores potenciales para la Comunicación a través de las líneas de potencia están en: La última milla y en la redes en la residencia.

Existen diferentes tecnologías de transmisión utilizadas por PLC: QPSK, OFDM, FSK y CDMA, no existiendo ninguna óptima.

LÍNEAS ENERGÉTICAS (POWERLINE

COMMUNICATIONS , PLC) (I)

MEDIOS GUIADOS ÓPTICOS Fibra Óptica:

Consiste de una Fibra ultradelgada de vidrio o silicio fundido capaz de conducir energía de naturaleza óptica

Propagación: El revestimiento posee un índice de refracción menor

que el del núcleo La luz se propaga mediante reflexiones en el

revestimiento de la fibra

Núcleo de vidrio

Revestimiento de vidrio

Cubierta de plástico

TIPOS DE FIBRAS ÓPTICASSe clasifica de

acuerdo al diámetro del núcleo en micrones y la misma se expresa en su relación con el diámetro exterior hasta la terminación de la envoltura: 62.5/125 μm, 50/125 μm, 9/ 125 μm, etc.

TIPOS DE FIBRAS ÓPTICAS

Monomodo La luz recorre una única trayectoria en el interior

del núcleo Gran ancho de banda Para minimizar el número de reflexiones el núcleo

es lo más estrecho posible (fabricación complicada)

Multimodo Diámetro del núcleo mayor que en las fibras

monomodo Mayor número de trayectorias de luz resultantes

de las distintas reflexiones dispersión de las componentes disminución de la velocidad de propagaciónTipos: multimodo de índice gradual y multimodo de índice de escala

TIPOS DE FIBRAS ÓPTICAS

Fibras multimodo de índice de escala

Diámetro núcleo: 50-60mm Diámetro recubrimiento: 125 mm Dispersión elevada Aplicaciones: transmisión de datos a baja

velocidad o cables industriales de control

TIPOS DE FIBRAS ÓPTICAS

Fibras monomodo de índice de escala

Diámetro núcleo: 1-10mm Diámetro recubrimiento: 125 mm Dispersión baja Ancho de banda: varios GHz

Fibras monomodo de índice gradual Diámetro núcleo: 50-60mm Diámetro recubrimiento: 125 mm Velocidad mayor que en las fibras

multimodo de índice de escala reduce su dispersión

TIPOS DE FIBRAS ÓPTICAS

LONGITUDES DE ONDA Típicamente la

trasmisión es con fuentes de luz que tienen longitudes de onda de 850nm y 1300nm para Fibras MM, utilizándose LED.

Mientras que para longitudes de onda de 1310 a 1550 nm las fuentes de luz son láser y las fibras del tipo SM.

TIPOS DE FIBRAS Y ESPECIFICACIONES TÍPICAS

FIBRA ÓPTICA Y SUS CONECTORES

Fibra Óptica

Diferentes Conectores

FIBRA ÓPTICA VS PAR TRENZADO La velocidad de propagación de una señal es de

aproximadamente un 68 % de C (205 000 Km. /s), mientras la velocidad de propagación de una señal u onda electromagnética en un alambre de cobre CAT 5 es de un 77 % de C (231 000 Km/s) .

Su principal ventaja sobre los alambres de cobre y coaxiales estriba en su capacidad de desempeño, pues un conductor de fibra óptica simple modo utilizando longitud de onda de 1550 nm permite transferir 20 Tbps ( 20 000 Gbps) considerando un ancho de banda de 12.5 THz y una S/N de 20 dB.

Mientras que un par de cobre está fuertemente presionado para transportar 1Gbps a 100 metros.

FIBRA ÓPTICA VS PAR TRENZADO (I) Como la fibra óptica es un material dieléctrico que

no conduce electricidad en ella no se inducen corrientes que puedan generar ruido (interferencia electromagnética - EMI) se emplea en lugares donde el ruido eléctrico interfiere en la integridad de los datos transmitidos y es imposible eliminarlo (ambientes industriales por ejemplo), además las fibras no radian ruido, no se convierten en fuente de interferencia para otras comunicaciones o para otros aparatos electrónicos.

El peso de un cable de fibra es mucho menor que el de un cable de cobre normal, cualidad que la hace ideal para aplicaciones donde el peso es un factor crítico, como en submarinos, aviones o barcos.

FIBRA ÓPTICA VS PAR TRENZADO (II)

En los cables de cobre tradicionales la atenuación crece con la frecuencia de transmisión, cosa que no sucede en la fibra óptica donde la atenuación permanece constante o casi constante lo largo de la mayor parte del ancho de banda utilizable.

MEDIOS DE TRANSMISIÓN NO

GUIADOS

1.Proporcionan un medio de transmitir las señales pero sin confinarlas Atmósfera, espacio exterior

2.Transmisión inalámbrica

3.Transmisión y recepción mediante antenas

TIPOS DE CONFIGURACIONES:

Direccional La antena de transmisión emite la

energía electromagnética concentrándola en un haz

La antena emisora y receptora deben estar alineadas

Omnidireccional La antena emite en todas las

direcciones La señal puede ser recibida por varias

antenas

RANGOS DE FRECUENCIAS

Microondas 2 – 40 GHz Comunicaciones direccionales Enlaces punto a punto y comunicaciones vía

satélite

Ondas de radio 30 Mhz – 1 GHz Aplicaciones omnidireccionales

Infrarrojos 3x1011 – 2x1014 Hz Aplicaciones de índole local

MICROONDAS TERRESTRES

Las antenas se sitúan a una altura considerable para conseguir mayor separación entre ellas y salvar obstáculos

Aplicaciones Servicios de telecomunicación a grande distancia:

transmisión de televisión y voz Enlaces a corta distancia entre edificios

Onda terrestre

Superficieterrestre

MICROONDAS POR SATÉLITE Satélite de

comunicaciones Estación que retransmite

microondas Enlace entre receptores

/transmisores terrestres: estaciones base

Recibe la señal en una banda de frecuencia (canal ascendente) y la retransmite en otro (canal

descendente) Geoestacionario

Aplicaciones Difusión de televisión Transmisión telefónica a

larga distancia

ONDAS DE RADIOOndas de radio Son omnidireccionales No necesitan antenas parabólicas Las antenas no es necesario que estén

alineadas

Infrarrojos Se utilizan transmisores/receptores

(transceivers) que modulan luz infrarroja no coherente

Los transceivers deben estar alineados No pueden atravesar paredes (a

diferencia de las microondas)

RESUMEN

GRACIAS