El documento describe los medios de cableado de cobre y fibra óptica. Explica las propiedades del cobre que lo hacen adecuado para cableado electrónico y las especificaciones de cables de cobre como velocidad de transmisión y atenuación. También cubre conceptos como diafonía, pérdida de inserción y estándares de prueba para cables de cobre. Finalmente, introduce conceptos básicos sobre fibra óptica como reflexión interna total, fibras multimodo y monomodo, y componentes ópticos.

1. Medios de Cobre Cobre es el medio más común para el cableado de la señal. Propiedades del cobre que lo hacen adecuado para el cableado electrónico: Conductividad: excelente conductor de corriente y de calor Resistencia a la corrosión: no se oxida y es bastante resistente a la corrosión Ductilidad: Tiene la capacidad de dividirse en finos hilos sin romperse Maleabilidad: puede trabajarse facilmente en caliente o frio

2. Especificaciones de Cable Los cables tienen diferentes especificaciones y desempeño. Velocidad de transmisión de bits: afectada por el tipo de conductor usado. Tipo de transmisión: Digital (banda base o digitalmente interpretado) Análogo (banda amplia) Degradación de la señal (atenuación): relacionado con la distancia que viaja la señal y el tipo de cable usado. Ejemplos de especificaciones de cables para Ethernet: 10BASE-T, 10BASE5, 10BASE2

3. Fuentes de Ruido en medios de cobre

4. Atenuación y Pérdida de Inserción en medios de cobre Atenuación: Decremento amplitud de la señal el enlace. Longitud grandes del cable A ltas frecuencias de la señal Medido por analizadores de cable usando las más altas frecuencias que el cable pueda soportar Expresada en dB, con valores Negativos Valores negativos menores, indican mejor desempeño enlace Factores que contribuyen a la atenuación : Resistencia del cable de cobre convierte energía eléctrica en calor Es cap e de la señal a través del aislamiento del cable P or impedancia causada por los conectadores defectuosos (impedencia discontinua)

5. Impedancia discontinua : valores diferentes de impedancia en el cable (P.E: Conectores mal instalados) También llamada Impedancia por mala conexión o desigualdad de impedancia. Causa atenuación por reflexión de la señal (efecto eco) L os ecos hacen que el receptor no detecte exactamente valores de los datos en la señal . Llamado jitter o fluctuación de fase y ocasiona errores en los datos. Combinación de efectos de atenuación de señal e impedancia discontinua es llamado Pérdida de Inserción

6. Fuentes de Ruido en medios de cobre C ertificación TIA/EIA-568-B de l cable exige prueba s para variedad tipos de ruido. Diafonía I mplica transmisión de señales desde un par de hilos de un cable a uno próximo. Ocasionada también por señales en cables separados, próximos. ( Diafonía alien ). Más destructiva en frecuencias altas de transmisión Instrumentos de prueba miden la interferencia de un par de hilos en otros pares. Trenzado de cables : toma ventajas de efectos de interferencia para reducir ruido de modo que cada alambre experimente interferencia similar y se detecte y se filtre fácilmente.

7. Tipos de Diafonía Paradiafonía ( NEXT ) (Diafonía cerca del extremo) Telediafonía ( FEXT ) (Far-end Crosstalk) (Diafonía lejos del extremo) Paradiafonía de suma de potencia ( PSNEX T) (Suma de energía de la diafonía cerca del extremo) En el extremo cercano (Near End) se hace la medición. El extremo lejano (Far End) es el otro extremo del enlace. 1 2 3 4 1 2 3 4 TX Near End Far End

8. Cálculo Amplitud de Voltaje R elación : A mplitud de voltaje de la señal de prueba y la señal diafónica, medida en el mismo extremo del enlace. Medido en el extremo del enlace cercano al transmisor Diferencia expresada en dB negativos Probadores de cable no muestran signo (-) Debe ser medido de cada par a cada otro par y desde ambos extremos del enlace Un cable con –30 dB tiene menos ruido NEXT que uno con –10dB

9. Telediafonía (FEXT) 1 2 3 4 1 2 3 4 RX RX RX TX TX TX Señal Recorriendo el Par Acoplamiento Electromagnético Par sin excitar Extremo Cercano

10. Medida de la Interferencia causada lejos del extremo transmisor Debido a la atenuación, la interferencia causada MAS lejos del transmisor crea MENOS ruido en el cable que NEXT No es un problema significativo como NEXT

11. Paradiafonía de Suma de Potencia (PSNEXT) 1 2 3 4 1 2 3 4 TX Near End Far End TX TX

12. Mide los efectos acumulativos de NEXT de todos los pares del cable Algunos estándares Ethernet : 10BASE-T y 100BASE-TX reciben datos de solo un par de hilos en cada dirección: No es muy importante PSNEXT 1000BASE-T recibe datos simultáneamente de múltiples pares en la misma dirección, PSNEXT es una prueba importante.

13. Estándares de Pruebas de Cable TIA/EIA-568-B: 10 pruebas que cables de cobre debe pasar si va a ser usado para una LAN Eth moderna y de alta velocidad. Mapa de cableado Pérdida de Inserción Paradiafonía – NEXT Paradiafonía de suma de Potencia – PSNEXT Telediafonía del mismo nivel – ELFEXT Telediafonía del mismo nivel de suma de potencia – PSELFEX Pérdida de retorno Retardo de Propagación Longitud de cable Sesgo de retardo

14. Mapa de Cableado . Verifica : Circuitos abiertos : ocurre cuando un hilo no está correctamente unido al conector Corto circuitos : ocurre cuando dos hilos están conectados entre sí. Pares invertidos : par conectado bien en un extremos, pero mal en el otro Pares divididos : ocurre cuando un hilo de un par se cruza con un hilo de un par diferente. Se entorpece el proceso de cancelación cruzada y hace el cable más susceptible a la diafonía y la interferencia. Pares transpuestos : cuando un par de alambres está conectado completamente a diferentes pines en ambos extremos.

15. Pérdida de Inserción : Atenuación + Impedencia discontinua Aumenta cuando aumenta velocidad de transmisión de datos y frecuencia Se mide en db TIA/EIA requiere que cables y conectores pasen prueba de pérdida de inserción antes de usar cable. Diafonía Se mide con cuatro pruebas diferentes: NEXT:aplicar señal de prueba a un par y medir crosstalk en otros pares de cables PSNEXT: Cálculo basado en efectos acumulativos de NEXT ELFEXT: Mide FEXT PSELFEXT: Efectos combiados de ELFEXT de todos los pares de hilos. Pérdida de Retorno : Medida de los reflejos causados por discontinuidades de impedancia a lo largo de todo el enlace. Se mide en dB Principal problema de los reflejos: No es la pérdida de la amplitud de la señal Fluctuación de la señal: señales encuentran al receptor en intervalos diferentes

16. Retardo en la propagación : medida de cuánto tiempo toma para que una señal viaje a lo largo de un cable . Depende de: L ongitud, trenzado y propiedades eléctricas. S on la base para las mediciones de longitud de cable. La longitud física del enlace se calcula usando el par de hilos con el menor retardo eléctrico. A nalizadores de cables miden la longitud del hilo con base al retardo eléctrico según la medición de una prueba de Reflectometría en el dominio del tiempo (TDR), y no por la longitud física del revestimiento del cable. La prueba TDR también identifica la distancia hasta las fallas de cableado, tales como cortocircuitos y circuitos abiertos. Sesgo en el retardo: El retardo en la propagación en diferentes pares de hilos de un mismo cable puede variar (número de trenzas, propiedades eléctricas). Es una medida crítica para redes de alta velocidad en donde los datos son simultáneamente transmitidos sobre múltiples pares de hilos. Si el sesgo en el retardo entre pares es grande, los bits arriban en diferente orden y no pueden ser apropiadamente reemsamblados.

17. Análisis de señales en tiempo y frecuencia Análisis en el dominio del tiempo: Osciloscopio : dispositivo electrónico usado para ver señales eléctricas como ondas de voltaje y pulsos en función del tiempo. Eje X representa el tiempo y eje Y el voltaje.

18. Cable Coaxial Tecnología muy conocida (Cable TV). El blindaje evita interferencia externa. Cubre mayor distancia que UTP y STP. Es menos costoso que la fibra óptica Máxima longitud del cable : Thin cable : 185 m. ( LAN Ethernet) Thick cable : 500 m. (Backbone) Se considera el medio mas dificultoso de instalar 50Ω para Ethernet. No soportado por los últimos estándares La distancia máxima utilizada en este tipo de cable es de 150 metros y 15 nodos (normativa estándar) ó 300m. y 30 nodos (normativa extendida). Entendiendo por nodo un corte realizado a dicho cable.

19. Conector de cable BNC: Está soldado o incrustado, en el extremo de un cable, para conectarlo a los equipos. Conector BNC en T: Conecta la tarjeta de red del equipo con el cable coaxial. Conector acoplador BNC (barrel): Para unir dos cables grueso para una mayor longitud. Terminal BNC: Cierra el extremo del cable del bus para absorber las señales perdidas. Tipos de cables coaxiales finos: RG-58/U: Núcleo de cobre sólido RG-58 A/U: Núcleo de hilos trenzados. RG-59: Transmisión en banda ancha (TV) RG-6: Banda ancha frecuencias mayores RG-62: Redes ARCnet.

20. MEDIOS OPTICOS La luz usada en medios ópticos de red es un tipo de energía electromagnética. Esta energía en forma de ondas puede viajar en el vacío, el aire, y sobre otros materiales como el vidrio. Modelo del Rayo de Luz Las ondas electromagnéticas salen de las fuentes en líneas rectas llamadas rayos . En el vacío, la luz viaja continuamente en líneas rectas a 300.000 Km por segundo. En otros materiales la luz viaja a otras velocidades.

21. I ndice de refracción (n): V elocidad de la luz en el vacío / velocidad de la luz en un material. Es l a medida de la densidad óptica de un material . La densidad óptica de un material determina cuánto se curvan los rayos de luz en ese material. La densidad óptica del vidrio o índice de refracción, puede ser aumentada adicionando químicos al vidrio. Propiedades de los Rayos Rayo incidente: rayo que atraviesa los límites de un material. Cuando un rayo incidente llega a la superficie brillante de un pedazo plano de cristal, una parte de la luz se refleja. Angulo de incidencia: ángulo entre el rayo incidente y la línea perpendicular (normal). Rayo reflejado: luz que se refleja cuando un rayo incidente pasa de un material a otro.

22. Angulo de reflexión: ángulo entre el rayo reflejado y la línea perpendicular (normal). Ley de Reflexión: ángulo de reflexión de un rayo de luz es equivalente al ángulo de incidencia. Reflexión

23. Refracción Cuando una luz choca la interfaz entre dos materiales transparentes, la luz se divide en dos partes. Parte de la luz se refleja en la primera sustancia La energía restante en el rayo de luz entra en la otra sustancia: Rayo Refractado La curvatura de entrada del rayo al segundo material es llamado refracción Cuánto el rayo es refractado depende del índice de refracción de los dos materiales. Refracción causa pérdida de parte energía rayo de luz.

24. Reflexión Interna Total Apertura numérica de la fibra: rango de ángulos de incidencia de los rayos entrantes a la fibra para que haya reflexión total. Modos: Trayectorias que un rayo ligero puede seguir al viajar en una fibra.

25. Fibra Multimodo Núcleo (core): parte de la f.o donde viajan los rayos de luz Si el diámetro del núcleo es bastante grande de forma que haya muchas trayectorias que la luz puede tomar a través de la fibra, la fibra se llama multimod o N o hay necesidad de t renzar o blindar, porque ninguna luz se escapa cuando está dentro de una fibra : No hay interferencias con la fibra. Común ver varios pares de fibras encajados en el mismo cable. Un solo cable puede contener de 2 a 48 o más fibras separadas

26. Núcleo: Elemento que transmite la luz. 62.5 o 50 micrones Revestimiento: Rodea el núcleo. Indice de refracción menor que el core. 125 micrones. Búfer: Plástico. Protege al núcleo y al revestimecladding de daño. Dos diseños: Tubo suelto: usado en monomodo. Instalaciones exteriores Amortiguación estrecha : usado en multimodo. Instalaciones interiores Material refuerzo: evita que la fibra sea estirada cuando se instala. Kevlar. Cubierta externa: protege la fibra de abrasión, solventes y otros contaminantes. Naranja (Orange)

27. Fuentes de Luz: LEDs (Diodos Emisión Luz Infrarroja). Más baratos. Menos preocupaciones de seguridad. Transmisión mas corta que el laser. VCSELs (Emisores Laser de Superficie de cavidad vertical) Fibra multimodo 62,5/125 transporta datos hasta distancias de 2000 mts

28. Fibra Monomodo Tiene las mismas parte que multimodo. Revestimiento es de color amarillo Solo permite un solo modo luz propagándose. Diámetro del núcleo: 8 a 10 micrones (9 más común) 9/125 : 9 de núcleo y 125 de revestimiento Fuente de luz: láser infrarrojo. I ngresa al núcleo en un ángulo de 90 o

29. P uede transmitir datos a mayores velocidades (ancho de banda) y recorrer mayores distancias de tendido de cable que la fibra multimodo. Distancia de transmisión: H asta 3000 mts. N uevas tecnologías han incrementado distancia Las fibras monomodo y el láser son más costosos que los LED y la fibra multimodo. U sa da con mayor frecuencia para la conectividad entre edificios. Multimodo Vs Monomodo

30. Otros Componentes Ópticos Transmisor: recibe datos a ser transmitidos desde switches o routers. Dos fuentes de luz codifican la electricidad en pulsos de luz: LEDS y LASERS Receptor: convierte pulsos de luz en señales eléctricas (voltajes) que se puedan enviar por medios de cobre.

31. Conectores: dispositivos que conectan los extremos de la fibra con los transmisores y receptores. SC (conector suscriptor) usado con multimodo ST (Punta recta) usado con monomodo.

32. Repetidores: amplificadores ópticos Páneles de Conexión de fibra

33. Señales y Ruidos en F.O F.O no afectada por fuentes externas de ruido, excepto en sus terminaciones. Transmisión de luz en un cable de F.O no genera disturbios o interferencias a otros cables de F.O (No diafonía) Problemas: Atenuación por dispersión . Ocasionado por microscópicas deformidades en la fibra que reflectan y atenúan parte de señal. Absorción causada por impurezas químicas en la fibra . Convierten la señal en calor Atenuación por deformidades o asperezas en el límite entre el núcleo y el revestimiento.

34. Instalación, cuidados y prueba de F.O La mayor causa de la atenuación es una impropia instalación. Si la fibra se estira o se curva demasiado, puede causar las grietas minúsculas en el núcleo que dispersará los rayos de luz. Curvas demasiado cerradas pueden cambiar el ángulo de incidencia del rayo de luz. Prevención de curvas agudas: la fibra se tiende a través de interductos (Mucho mas firme que la fibra y evita curvas agudas) Revisar las terminaciones de la fibra (lupa o microscopio) para verificar que está pulido.

35. Impropia instalación de conectores finales, es otra fuente de pérdida de potencia de la señal. Conectadores y extremos de las fibras deben mantenerse limpios. Extremos de fibras deben tener cubiertas protectoras para prevenir daño a los extremos de la fibra. Cuando cubiertas se quitan antes de conectar la fibra con un puerto en un switch o router, los extremos de la fibra deben ser limpiados. Use paño sin pelusa humedecido con alcohol isopropilico puro. La dispersión, absorción, difusión, incorrecta instalación y los extremos de fibra sucios son factores que disminuyen la fuerza de la señal luminosa y se conocen como ruido de fibra . Al planear un enlace de fibra óptica, es necesario calcular la pérdida tolerable de la potencia de la señal. Esto se conoce como presupuesto de pérdida del enlace óptico. Decibel (dB) unidad de medida de cantidad de potencia perdida

36. Prueba de Fibras Ópticas. F.O sujetas al equivalente de Impedancias discontinuas de UTP Cuando una luz encuentra discontinuidad: Alguna parte de la luz se refleja Solo una parte de la luz original llega al receptor Dificulta el reconocimiento de señales por parte del receptor Principal causa son los conectores mal instalados Pruebas: Enviar señal de luz y medir si una suficiente cantidad de luz alcanza el receptor.

37. Probando Fibras Ópticas. Calcular: Cantidad aceptable de pérdida de potencia que no afecte al receptor: presupuesto de pérdida del enlace óptico Un probador de FO indica si se ha excedido el presupuesto de pérdida Si fibra falla la prueba, el probador de cable debe indicar donde ocurren las discontinuidades ópticas . Un instrumento para probar fibra, conocido como fuente de luz y medidor de potencia, verifica si el presupuesto de pérdida del enlace óptico ha sido excedido Si falla la prueba, se puede usar otro instrumento para probar cables para indicar donde ocurren las discontinuidades ópticas a lo largo de la longitud del enlace de cable : OTDR

38. Aplicaciones de los Cables de Fibra Óptica  Sistemas telefónicos locales y larga distancias  Interconexión entre estudio de transmisión y la Tv.  Sistema de Tv circuito cerrado.  Sistema de comunicación seguros en bases militares.  Redes de computadoras, de área amplia y local.  Comunicaciones a bordo de embarcaciones.  Comunicaciones en la aviación.  Controles de aviones.  Interconexión de instrumentos de medición y monitoreo en plantas.  Adquisición de datos y control de señales en procesos industriales.  Instrumentación de plantas nucleares.  Comunicación en campus universitarios.  Comunicaciones entre estaciones de servicios públicos