Clase 2tele

´
Fundamentos de Telematica
Tema 4
´
Medios de transmision

´ ´
Jose Angel Vallejo Pinto
(vallejo@uniovi.es)
Universidad de Oviedo

´ ´
Area de Ingenier´a Telematica
ı

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Fundamentos de Telematica ´
Tema 4 - Medios de transmision 1/49

´ndice
I

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Medios de transmision guiados:
Par trenzado.
Cable coaxial.
´
Fibra optica.
´
Medios de transmision no guiados:
Antenas.
´ ˜
Propagacion de la senal.

´

Resumen

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Medios de transmision guiados (cable).
´
No guiados (inalambricos).
Caracter´sticas y calidad determinadas por el
ı
˜
medio y la senal.
Para los guiados, el medio es muy importante.
Para los no guiados, el ancho de banda
´
producido por la antena es lo mas importante.
Los elementos clave son la velocidad de
´
transmision y la distancia.

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˜
Factores de diseno

Ancho de banda:
Un ancho de banda mayor proporciona una
´
mayor velocidad de transmision de datos.
´
Diﬁcultades en la transmision:
´
Atenuacion.
Interferencias.
´
Numero de receptores:
En medios guiados.
´
Un mayor numero de receptores (enlace
´
multipunto) produce una mayor atenuacion.

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Espectro electromagnetico

´

´
Medios guiados: Caracter´sticas de transmision
ı

Par trenzado.
Cable coaxial.
´
Fibra optica.

´

Par trenzado

Aislado independientemente.
Trenzado conjuntamente.
A veces “embutido” en un cable.
Normalmente se instala en los ediﬁcios en
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construccion.

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Aplicaciones del par trenzado

´
Es el medio mas empleado.
Redes de telefon´a:
ı
Entre las casas y la central local (bucle de
abonado).
Dentro de ediﬁcios:
´
Conexion a la central privada (PBX).
´
En redes de area local (LAN):
10 Mbps o 100 Mbps.

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Pros y contras del par trenzado

Pros:
Barato.
Sencillo de manejar.
Contras:
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Velocidad de transmision de datos limitada.
Rango de frecuencias reducido.

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Caracter´sticas de transmision del par trenzado
ı

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Analogica:
´
Ampliﬁcadores cada 5 o 6 Km.
Digital:
˜ ´
Emplea senales analogicas o digitales.
´
Repetidores cada 2 o 3 Km.
Distancia limitada.
Ancho de banda limitado (1 MHz).
´
Velocidad de transmision limitada (100 Mbps).
Susceptible a interferencias y ruido.

´

Efecto del ruido sobre l´neas en paralelo y de par trenzado
ı

´

Diafon´a
ı

´
Induccion de un conductor en otro cercano.
´ ˜
La induccion se produce cuando la senal transmitida en el
enlace se acopla en un conductor cercano e induce una
˜
senal en sentido contrario.
Es decir, la energ´a transmitida es capturada por un par de
ı
´
recepcion.

´

Pares trenzados apantallados y sin apantallar

Pares trenzados sin apantallar (UTP):
Medio habitual en telefon´a.
ı
´
El mas barato.
´
El mas facil de instalar.
Sufre interferencias
´
electromagneticas
externas.
Pares trenzados apantallados (STP):
´
Una cubierta o malla metalica
reduce las interferencias.
´
Mas costoso.
´
Mas diﬁcil de manipular
(es duro y pesado).

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Categorás de UTP
ı

Categorá 3:
ı
Hasta 16 MHz.
´
En la mayorá de los edificios es de calidad telefonica.
ı
Longitud de trenzado de 7,5 cm a 10 cm.
Categorá 4:
ı
Hasta 20 MHz.
Categorá 5:
ı
Hasta 100 MHz.
Normalmente preinstalado en edificios de reciente
´
construccion.
Longitud de trenzado de 0,6 cm a 0,85 cm.
Categorás 5E, 6 y 7.
ı

´

Categor´as y clases de par trenzado
ı

´

´
Comparacion entre el par trenzado apantallado y sin apantallar

´

Cable coaxial

El conductor externo forma una malla de
´
proteccion.
´
El conductor interno es un metal solido.
Separados por material aislante.
Cubiertos por material de relleno.

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Aplicaciones del cable coaxial

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El medio mas polivalente.
´ ´
Distribucion de television:
´
Antena para television.
´
Television por cable.
Telefon´a a larga distancia:
ı
´
Puede transportar mas de 10.000 canales de
voz a la vez.
´ ´
Esta siendo reemplazado por la ﬁbra optica.
´ ´
Conexion con perifericos a corta distancia.
´
Redes de area local.

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´
Caracter´sticas de transmision del cable coaxial
ı

´
Analogicas:
´
Ampliﬁcadores cada muy pocos kilometros.
´
Mas cercanos cuanto mayor es la frecuencia.
Hasta los 500 MHz.
Digital:
´
Repetidor cada kilometro.
´
Mas cercanos cuanto mayor sea la velocidad
´
de transmision.

´

´
Fibra optica

´ ´
Nucleo de cristal o plastico.
´
Diodo emisor de luz (LED) o laser.
˜
Cubierta de diseno especial.
˜
Tamano y peso reducidos.

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Beneficios de la fibra optica

Mayor capacidad:
´
Velocidad de transmision de cientos de Gbps.
˜
Menor tamano y peso.
´
Atenuacion menor.
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Aislamiento electromagnetico.
´
Mayor separacion entre repetidores:
´
Decenas de kilometros como mńimo.
ı

´

´
Aplicaciones de la ﬁbra optica

Transmisiones a larga distancia.
Transmisiones metropolitanas.
´
Acceso a areas rurales.
Bucles de abonado.
´
Redes de area local.

´

´ ´
Caracter´sticas de transmision de la fibra optica
ı

Actua como una guá de ondas de 1014 a
´ ı
15
10 Hz:
Partes del espectro visible e infrarrojo.
Diodo LED (Light Emitting Diode):
´
Mas barato.
Opera en un rango mayor de temperaturas.
Mayor vida media.
Diodo ILD (Injection Laser Diode):
´
Mas eficaz.
´
Mayor velocidad de transmision de datos.
´ ´
Multiplexacion por division en longitudes de onda.

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´ ´
Modos de transmision en las ﬁbras opticas

´

´
Utilizacion de frecuencias para diversas aplicaciones de la ﬁbra

´

´
Atenuacion en los medios guiados

´

´ ´
Transmision inalambrica

Medios no guiados.
´ ´
Transmision y recepcion mediante antenas.
´
Conﬁguracion direccional:
Se concentra en un haz.
Se requiere un alineamiento perfecto.
´
Conﬁguracion omnidireccional:
˜
La senal se expande en todas direcciones.
Puede ser recibida por varias antenas.

´

Frecuencias

De 30 MHz hasta 1 GHz:
´
Transmision omnidireccional.
´
Ondas de radio y television.
De 2 GHz hasta 40 GHz:
Microondas.
Haces altamente direccionales.
´
Transmision punto a punto.
´
Por v´a satelite.
ı
De 3 x 10 Hz hasta 2 x 1014 Hz:
11

Infrarrojos.
´
Conexion local.

´

Antenas

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Conductor electrico empleado para radiar o recibir energá
ı
´
electromagnetica.
´
Transmision:
´
La antena convierte la energá electrica de radiofrecuencia
ı
´
del transmisor en energá electromagnetica.
ı
´
Esa energá electromagnetica se radia al entorno
ı
circundante.
´
Recepcion:
´
La energá electromagnetica captada por la antena se
ı
´
convierte en energá electrica de radiofrecuencia.
ı
ı ´
Esa energá electrica se envá al receptor.
ı
Suele utilizarse la misma antena para las dos cosas.

´

´ ´
Patron de radiacion
La potencia se radia en todas las direcciones.
No se tiene el mismo rendimiento en todas las
direcciones.
´
La antena isotropica es (en teor´a) un punto en
ı
el espacio:
Radia por igual en todas las direcciones.
´ ´ ´
Presenta un patron de radiacion esferico.

´

´
Antena parabolica reflectante I
Se emplea para transmitir microondas terrestres y por
´
satelite.
´ ´
Una parabola es el lugar geometrico de los puntos
equidistantes de una lńea y un punto no perteneciente a
ı
dicha lńea:
ı
El punto fijo es el foco.
La lńea es la directriz.
ı
´ ´
Mediante la revolucion de la parabola alrededor del eje se
obtiene un paraboloide:
´ ´
Una seccion paralela al eje es una parabola.
´
Una seccion perpendicular al eje es un c´rculo.
ı
´
Una fuente situada en el foco producira ondas reflejadas
´
por la parabola paralelas al eje
Crea (en teorá) un haz paralelo de luz/sonido/radio.
ı
´ ˜
En recepcion, la senal se concentra en el foco, que es
´
donde se situa el detector.
´

´
Antena parabolica reﬂectante II

´

Ganancia de la antena

Medida de la direccionalidad de la misma.
´
Potencia emitida en una direccion concreta
comparada con la emitida por la antena
´
isotropica.
Se mide en decibelios (dB).
´
El resultado es una perdida de potencia en otra
´
direccion.
´ ´ ˜
El area eﬁcaz tiene relacion con el tamano y la
forma:
Relacionado con la ganancia.

´

Microondas terrestres

´
Antena parabolica.
Haz enfocado.
Alineamiento de las antenas.
Telecomunicaciones de larga distancia.
Una frecuencia mayor proporciona una mayor velocidad de
´
transmision de datos.
´
La distancia maxima entre antenas se puede calcular
´
mediante la siguiente expresion:

Donde: K = 4/3
h = altura de la antena (en metros).

´

´
Atenuacion

˜
Depende de la longitud de onda de la senal.
´
Tambien depende de las condiciones
´
meteorologicas. P.ej. a partir de 10 GHz aumenta
´
mucho la atenuacion a causa de la lluvia.
´ ´
La expresion general de la atenuacion con la
distancia es:

´

´
Microondas por satelite

´ ´
Satelite o estacion que retransmite microondas.
´
El satelite recibe en una frecuencia, ampliﬁca o
˜
repite la senal y la retransmite en otra frecuencia.
´
Necesita una orbita geoestacionaria:
Distancia de 35.784 Km.
´
Television.
´ ´
Trasmision telefonica a larga distancia.
Redes privadas.

´

´
Enlaces v´a satelite
ı

´

Ondas de radio

Omnidireccionales.
Radio FM.
´
Television UHF y VHF.
Antenas alineadas.
Interferencias producidas por trayectorias
´
multiples:
Reﬂexiones.

´

Infrarrojos

´
Modulacion de la luz infrarroja no coherente.
´
Alineacion de transmisores/receptores (o
´
reﬂexion).
No pueden atraversar paredes.
Por ejemplo: el mando a distancia de la
´
television, puerto IRD.

´

´ ´
Propagacion inalambrica

˜
La senal viaja por tres rutas:
Onda de superficie:
Sigue el contorno de la tierra.
Hasta 2 MHz.
Radio en AM.
´
Onda ionosferica:
De 2 a 30 MHz.
˜
Radioaficionados, onda corta. La senal se refleja (en
´
realidad se refracta) en las capas superiores de la atmosfera
(ionosfera).
´
Onda espacial (troposferica):
Por encima de 30 Mhz.
´
Puede tener un alcance superior a la vision directa debido a
´
la refraccion.

´

´
Propagacion por onda de superﬁcie

´

´ ´
Propagacion por onda ionosferica

´

´ ´
Propagacion por onda espacial (vision directa)

´

´
Refraccion

´ ´
La velocidad de la onda electromagnetica es funcion de la
densidad del material:
∼ 3x108 m/s en el vacó, menos en cualquier otro medio.
ı
Al pasar la ondas de un medio a otro, su cambio de
´
velocidad provoca una curvatura de la direccion de la onda
´
(en la frontera entre los medios) hacia el medio mas denso.
El ńdice de refraccion es:
ı ´
´ ´ ´
seno(angulo de incidencia)/seno(angulo de refraccion)
Vará con la longitud de onda.
ı
´
Puede provocar un cambio repentino de direccion en la
´
transicion entre los dos medios.
Puede provocar una curvatura gradual si la densidad del
medio es variable
´
La densidad de la atmosfera decrece con la altura.
Provoca que las ondas de radio se curven hacia la tierra.

´

´
Horizontes optico y de radio

´

´
Transmision mediante onda espacial I

´
Perdidas en el espacio libre:
˜
La senal se dispersa con la distancia.
´
Mayores para frecuencias mas altas
(longitudes de onda menores).
´ ´
Absorcion atmosferica:
El vapor de agua y el ox´geno absorben las
ı
˜
senales de radio:
´ ´
Agua: maxima absorcion a 22 GHz,
menos por debajo de 15 GHz.
´ ´
Ox´geno: maxima absorcion a 60 GHz,
ı
menos por debajo de 30 GHz.
La lluvia y la niebla dispersan las ondas de
radio.
´

´
Transmision mediante onda espacial II

Multitrayecto:
´
Lo mejor es tener vision directa si es posible.
˜
La senal puede reﬂejarse, provocando la
´
recepcion de varias copias.
˜
Puede que ni siquiera se reciba la senal
directa.
´
Las copias multiples pueden reforzar o
˜
cancelar la senal directa.
´
Refraccion:
´
Puede provocar una perdida parcial o total de
˜
la senal en el receptor.

´

´
Perdidas en el espacio libre

´

´
Interferencia por trayecto multiple

´

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