cuadernillo parte ii

8/6/2019 Cuadernillo parte II

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27. ANCHO de BANDA

Es la cantidad de informacin que puede fluir a travs de una conexin de red en un

perodo dado.

1. El ancho de banda es finito.

Independientemente del medio que se utilice para construir la red, existen lmites

para transportar informacin.

Est limitado por las leyes de la fsica y las tecnologas empleadas.

2. El ancho de banda no es gratuito.

El administrador debe tomar decisiones correctas con respecto al equipo y

servicios a proveedores que debe adquirir.

3. Factor clave en el anlisis de rendimiento y diseo de nuevas redes.

Tasa de transferencia

4. La demanda de ancho de banda no se detiene.

Nuevas tecnologas Para brindare mayor ancho

de banda Infraestructura de red

Ancho de banda: La cantidad de informacin que puede fluir a travs de una red en unperodo dado.

Ejemplo: analoga con las tuberas de agua.

Las unidades bsicas en bits por segundo son:

oKbps miles

o Mbps millones

o Gbps miles de millones

o Tbps Billones

Se crean nuevas aplicaciones

que aprovechan esa mayorcapacidad

Ej.: Telefona IP


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V O I C E s o b r e I P - Anexo 2 Transp. 27 Telefona IP

La ventaja principal es que evita los cargos altos de telefona, en larga distancia, que sonusuales de las compaas de la Red Pblica Telefnica Conmutada (PSTN).

El desarrollo de codecs para VoIP (aLaw, g.729, g.723, etc.) ha permitido que la voz se

codifique en paquetes de datos de cada vez menor tamao. Esto deriva en que lascomunicaciones de voz sobre IP requieran anchos de banda muy reducidos.

Los subscriptores de los servicios de las lneas telefnicas pueden hacer y recibirllamadas locales fuera de su localidad.

Los telfonos VoIP pueden integrarse con otros servicios disponibles en Internet,incluyendo videoconferencias, intercambio de datos y mensajes con otros serviciosen paralelo con la conversacin, audio conferencias, administracin de libros dedirecciones e intercambio de informacin con otros amigos, compaeros, etc).

Es independiente del tipo de red fsica que lo soporta. Permite la integracin con las grandes redes de IP actuales. Es independiente del hardware utilizado. Permite ser implementado tanto ensoftware como en hardware, con la

particularidad de que el hardware supondra eliminar el impacto inicial para elusuario comn.

Permite la integracin de Vdeo y TPV

Protocolos de VoIP: Es el lenguaje que utilizarn los distintos dispositivos VoIP parasu conexin. Esta parte es importante ya que de ella depender la eficacia y lacomplejidad de la comunicacin. Por orden de antigedad (de ms antiguo a msnuevo):

H.323 - Protocolo definido por la ITU-T SIP - Protocolo definido por la IETFMegaco (Tambin conocido como H.248) y

MGCP - Protocolos de control Skinny Client Control Protocol - Protocolo propiedad de Cisco MiNet - Protocolo propiedad de Mitel CorNet-IP - Protocolo propiedad de Siemens IAX - Protocolo original para la comunicacin entre PBXsAsterisk, actualmente

esta en su version 2 - IAX2) Skype - Protocolo propietario peer-to-peerutilizado en la aplicacin SkypeIAX2

Jingle - Protocolo abierto utilizado en tecnologa Jabber MGCP- Protocolo propietario de Cisco weSIP [1] - Protocolo licencia gratuita de VozTelecom [2]
http://es.wikipedia.org/wiki/PSTNhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hardwarehttp://es.wikipedia.org/wiki/Softwarehttp://es.wikipedia.org/wiki/Protocolos_de_VoIPhttp://es.wikipedia.org/wiki/H.323http://es.wikipedia.org/wiki/ITUhttp://es.wikipedia.org/wiki/Session_Initiation_Protocolhttp://es.wikipedia.org/wiki/IETFhttp://es.wikipedia.org/wiki/Megacohttp://es.wikipedia.org/wiki/MGCPhttp://es.wikipedia.org/wiki/Skinny_Client_Control_Protocolhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciscohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=MiNet&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Mitel&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=CorNet-IP&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Siemenshttp://es.wikipedia.org/wiki/IAXhttp://es.wikipedia.org/wiki/PBXhttp://es.wikipedia.org/wiki/Asteriskhttp://es.wikipedia.org/wiki/Skypehttp://es.wikipedia.org/wiki/Peer-to-peerhttp://es.wikipedia.org/wiki/Skypehttp://es.wikipedia.org/wiki/IAX2http://es.wikipedia.org/wiki/Jingle_(protocolo)http://es.wikipedia.org/wiki/Software_librehttp://es.wikipedia.org/wiki/Jabberhttp://es.wikipedia.org/wiki/MGCPhttp://en.wikipedia.org/wiki/Wesiphttp://www.voztele.com/http://es.wikipedia.org/wiki/PSTNhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hardwarehttp://es.wikipedia.org/wiki/Softwarehttp://es.wikipedia.org/wiki/Protocolos_de_VoIPhttp://es.wikipedia.org/wiki/H.323http://es.wikipedia.org/wiki/ITUhttp://es.wikipedia.org/wiki/Session_Initiation_Protocolhttp://es.wikipedia.org/wiki/IETFhttp://es.wikipedia.org/wiki/Megacohttp://es.wikipedia.org/wiki/MGCPhttp://es.wikipedia.org/wiki/Skinny_Client_Control_Protocolhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciscohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=MiNet&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Mitel&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=CorNet-IP&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Siemenshttp://es.wikipedia.org/wiki/IAXhttp://es.wikipedia.org/wiki/PBXhttp://es.wikipedia.org/wiki/Asteriskhttp://es.wikipedia.org/wiki/Skypehttp://es.wikipedia.org/wiki/Peer-to-peerhttp://es.wikipedia.org/wiki/Skypehttp://es.wikipedia.org/wiki/IAX2http://es.wikipedia.org/wiki/Jingle_(protocolo)http://es.wikipedia.org/wiki/Software_librehttp://es.wikipedia.org/wiki/Jabberhttp://es.wikipedia.org/wiki/MGCPhttp://en.wikipedia.org/wiki/Wesiphttp://www.voztele.com/


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28. ANCHO de BANDA versus Tasa de Transferencia (T.d.T)

Por definicin, la cantidad de Ancho de Banda disponible es un punto crtico de la

especificacin de la red.

Una LAN tpica podra brindar 100 Mb/s a cada estacin de trabajo, pero no significa

que cada usuario pueda mover 100 Mb/s de datos a travs de la red por cada segundo de

uso.

Es una circunstancia ideal.

La tasa de transferencia se refiere a la medida real del Ancho de Banda.

FACTORES que afectan a la Tasa de Transferencia:

Dispositivos de Internet Working.

Tipos de datos que se transfieren.

Topologa de red.

Cantidad de usuarios en la red.

Computadora del usuario.

PC Server.

Estado de la alimentacin.

Considerar al Ancho de Banda terico para el diseo es importante, pero considerar los

factores que puedan afectar la Tasa de Transferencia es igualmente importante.


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29. CAPACIDAD DE UN CANAL

Capacidad de un Canal

Entendemos por capacidad de un canal la velocidad a la que se puede transmitirdatos en dicho canal ruta de datos.Existen cuatro conceptos relacionados con la capacidad:

-Velocidad de los datos (bps).- Ancho de banda (Hz). Limitado por el transmisor y por el medio; recurso caro.- Ruido. Nivel medio de ruido a travs del camino de transmisin (dBW)- Tasa de errores. Se producir un error cuando interpretemos un smbolo de forma

incorrecta.

El ancho de banda del canal est limitado por razones:

- Fsicas

- Econmicas

Por lo tanto ser necesario que hagamos un uso eficiente del mismo. Con los datosdigitales se perseguir conseguir la mayor velocidad de transmisin sin superar las tasasde error permitidas, teniendo en cuenta el ruido que se va a introducir ( Ruido trmico -

componente impulsiva).

Canal sin ruido

La mxima velocidad de transmisin la impone el ancho de banda. SegnNyquist dado el ancho de banda (W), si se transmiten seales binarias, tendremos unavelocidad de transmisin de 2W, que a su vez es igual a la capacidad. Para un casogeneral multinivel:

Capacidad = 2W log2 M.

(M: nmero de niveles que uso para codificar la seal)En principio aumentar la Vt parece a simple vista fcil, bastara con aumentar el

nmero de niveles (M). Sin embargo, al aumentar M los niveles estn ms prximosentre s, lo que aumenta el efecto de ruido.

De igual forma si dado un ancho de banda intento aumentar la Vt el ruidoimpulsivo afectar a ms bits, ya que el efecto de aumentar la Vt es que los bits se

comprimen en el tiempo.


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30. CAPACIDAD del CANAL con RUIDO

Canal con ruido

Utilizando como parmetro la SNR Shannon demostr que la capacidad tericade un canal es la siguiente:

C = W log2 ( 1 + S/N)

En este frmula se ha supuesto ruido blanco y no se tienen en cuenta ladistorsin, el ruido impulsivo, la distorsin de retardo...

Para un ruido dado podramos intentar aumentar la potencia de la seal (S) paraque aumentase la capacidad, y as tambin Vt.

Pero el aumento de S conlleva el que las componentes no lineales del sistema seacenten, as como el ruido de intermodulacin.

Si optamos por aumentar W, es la potencia de ruido blanco la que aumenta.

En los sistemas de comunicacin de datos adems de S/N, podemos usar larelacin Eb/Nb (Energa de bit / Ruido de bit).

Podremos hallar este cociente sin ms que aplicar la siguiente frmula:

Eb/Nb = (S/R) / (1/KT)

Eb/Nb(dB) = S - 10 log T - 10 logR + 228.6 dBW

donde S = Energa de la sealR= Rgimen binario ( 1/ Tb)T = TemperaturaK = Constante de Boltzman

Constante de Boltzman, (k o kB) es la constante fsica que relaciona temperatura absoluta y energa. Sellama as por el fsico austriacoLudwig Boltzmann, quien hizo importantes contribuciones a la teora

de la mecnica estadstica, en la que esta constante desempea un papel fundamental para poder crearuna extraccin cuantitatoria en los estados alfa, ya que segn Boltzmann la superconductividad a una

potencia infinitesimal se expresa como una constante de los estados gamma en la formacin de fotones,

creando una hiprbola donde se comprueba su teora como:=/K. Suexperimento determinque el valor es (en SI):

La constante de Stefan-Boltzmann dentro de la radiacin como mecanismo bsico de la transmisin decalor es
http://es.wikipedia.org/wiki/Constante_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Austriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ludwig_Boltzmannhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_estad%C3%ADsticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Experimentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Experimentohttp://es.wikipedia.org/wiki/SIhttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Austriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ludwig_Boltzmannhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_estad%C3%ADsticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Experimentohttp://es.wikipedia.org/wiki/SI


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31. TRANSMISIN DE DATOS: BASES TERICAS

Mdems y cdecs

Cuando se envan datos por un canal de transmisin analgico (por ejemplo una lnea

telefnica de RTB) es preciso modularla seal en origen y demodularla en el destino; el

aparato que realiza esta funcin se llama mdem.

Inversamente, cuando enviamos una seal analgica por un canal de transmisin digital

tenemos que codificarla en origen y decodificarla en destino, para lo cual se utiliza un

aparato denominado cdec.

Por ejemplo un telfono RDSI es un cdec, ya que convierte una seal analgica (la voz

humana) en digital, y viceversa.

Un sistema de videoconferencia digital es un cdec puesto que convierte una seal

analgica -la imagen en movimiento captada por la cmara- en una seal digital -la

secuencia de bits transmitida por RDSI u otro medio-

Tambin hay un cdec presente en cualquier sistema de grabacin digital de sonido (CD,

Minidisc, dcc, DAT).

Es frecuente referirse a los cdecs como conversores analgico-digital o conversores

A/D, aunque en telecomunicaciones suele preferirse la denominacin cdec.

Para digitalizar la seal el cdec debe muestrearperidicamente la onda y convertir su

amplitud en una magnitud numrica. Por ejemplo los sistemas de grabacin digital del

sonido en CD muestrean la seal de audio 44 100 veces por segundo (44,1 KHz) y

generan para cada muestra un nmero entero de 16 bits que representa la amplitud de la

onda.

El nmero de bits elegido limita el nmero de valores de amplitud posibles, por lo que se

ha de utilizar el ms prximo (por ejemplo con 16 bits hay 216=65536 posibles valores deamplitud); esto introduce una distorsin en la onda digitalizada que se conoce como error

de cuantizacin.


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32. Teorema de Nyquist

Cualquier canal de transmisin tiene un ancho de banda limitado. A continuacin damosalgunos ejemplos:

Ancho de banda de algunos medios de transmisin habitualesCanal de transmisin Ancho de banda(KHz)

Los bits se transmiten por un canalrealizando modificaciones en laonda portadora; por ejemplo en unalnea telefnica podramos utilizaruna frecuencia de 1 KHz pararepresentar el 0 y una de 2 KHz

para el 1, esto se conoce comomodulacin de frecuencia. Si

sincronizamos dos equipos para quepuedan cambiar la frecuencia de laportadora cada 3,333 milisegundospodremos transmitir datos a 300 bitspor segundo, decimos entonces quetransmitimos a 300 smbolos porseg. o simplemente 300 baudios.

Lnea telefnica 3,1

Emisin de radio de ondamedia (AM)

4,5

Emisin de radio de FM 75

Emisin de televisin PAL 8 000

Red local Ethernet 10 Mb/s 10 000

Emisin de televisin dealta definicin

30 000

Si en vez de dos frecuencias utilizamos cuatro, por ejemplo 0,5, 1, 1,5 y 2 KHz,

podremos transmitir dos bits por smbolo, al disponer de cuatro estados o nivelesposibles; as manteniendo el caudal de 300 smbolos por segundo transmitimos 600 bitspor segundo.

Anlogamente si utilizamos ocho estados podremos transmitir 900 bits por segundo (tresbits por smbolo), se gana en velocidad, pero se debe ser ms preciso en la frecuencia yaque aumenta el nmero de valores posibles. Adems de la frecuencia es posible modularla amplitud y la fase de la onda portadora.

El objetivo es obtener el mximo nmero de smbolos por segundo y el mximo nmerode bits por smbolo.

Los canales de transmisin tienen un lmite. En 1924 Nyquist observ la existencia de unlmite fundamental en las transmisiones digitales sobre canales analgicos, que se conocecomo teorema de Nyquist, y que establece que:

El nmero mximo de baudios que puede transmitirse por un canal no puede

ser superior al doble de su ancho de banda.

As en el caso de la transmisin de datos por una lnea telefnica, con un ancho de bandade 3,1 KHz, el mximo nmero de baudios que puede transmitirse es de 6.200.


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33. Teorema de Nyquist (2)

Un anlisis intuitivo del Teorema de Nyquist es imaginar que codifica una informacinrepresentando un bit por smbolo; para ello se elige un valor de amplitud de +1,0 V pararepresentar el 1 y 1,0 V para el 0.

La secuencia de bits a transmitir, que en principio es aleatoria, puede fluctuar entre dossituaciones extremas: transmitir siempre el mismo valor (11111... 00000...) o transmitiruna secuencia alterna (010101...).

La primera posibilidad genera una corriente continua de frecuencia 0 hertzios, mientrasque la segunda produce una onda cuadrada de frecuencia igual a la mitad del nmero de

bits transmitidos (ya que una onda completa estara formada por dos bits, una cresta y unvalle).

La gama de frecuencias va pues de cero a la mitad del nmero de bits, con lo que laanchura de banda es igual a la mitad del nmero de bits transmitidos. Podramos repetirel mismo razonamiento para el caso en que se transmita ms de un bit por smbolo, esdecir que haya ms de dos posibles voltajes y veramos como el ancho de bandacorrespondera a la mitad del nmero de smbolos por segundo.

El teorema de Nyquist no establece el nmero de bits por smbolo, que depende delnmero de estados que se utilicen.

Podemos expresar el teorema de Nyquist en forma de ecuacin relacionndolo con elcaudal mximo de informacin transmitida:

SiHes el ancho de banda y Vel nmero de niveles o estados posibles, entonces el caudalmximo en bits por segundo Cviene dado por:

C = 2 H log2 V

Por ejemplo, un canal telefnico (H=3,1 KHz) con tres bits por baudio (ocho estados,V=8) tiene un caudal mximo de 18,6 Kb/s.

Podemos calcular tambin la eficiencia de un canal de comunicacin, E, que es larelacin entre el caudal mximo y el ancho de banda:

E = C/H

As en nuestro ejemplo anterior la eficiencia era de 6 bits/Hz.

Combinando las dos frmulas anteriores podemos expresar de otra forma el Teorema deNyquist: E = 2 log2 V


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34. Teorema de Nyquist (3) y Ley de Shannon-Hartley

Dicho de otro modo, la eficiencia mxima de un canal est fijada por el nmero deestados diferentes de la seal, o sea por la forma como se codifica sta.Debido a la relacin directa que el teorema de Nyquist establece entre ancho de banda ycapacidad de un canal es frecuente en telemtica considerar ambas expresiones comosinnimo.

As decimos por ejemplo que la transmisin de vdeo digital requiere un elevado anchode banda queriendo decir que requiere una elevada capacidad de transmisin digital deinformacin.

El teorema de Nyquist es bidireccional, es decir, tambin se aplica cuando se trata de una

conversin analgicodigital.

En este sentido establece que el muestreo de la seal analgica debe hacerse al menoscon una frecuencia doble que la mxima frecuencia que se quiera captar.

Por ejemplo, para que el cdec de un telfono RDSI pueda capturar la seal de audio sinmermar la calidad respecto a una lnea analgica la frecuencia de muestreo deber sercomo mnimo de 6 KHz.

En la prctica los telfonos digitales muestrean a 8 KHz para disponer de un ciertomargen de seguridad.

Otro ejemplo lo constituyen los sistemas de grabacin digital de alta fidelidad, quemuestrean a 44,1 KHz, con lo que son capaces de captar sonidos de hasta 22 KHz lo cualexcede la capacidad del odo humano (en la prctica suelen filtrarse todas las frecuenciassuperiores a 20 KHz).

Cuando el teorema de Nyquist se aplica en este sentido se le suele denominarteorema de

muestreo de Nyquist.

Ley de Shannon-Hartley

El Teorema de Nyquist fija un mximo en el nmero de smbolos por segundo, pero dadoque no dice nada respecto al nmero de bits por smbolo la capacidad del canal en bits

por segundo podra ser arbitrariamente grande utilizando una modulacin capaz detransmitir un nmero lo bastante grande de bits por smbolo.

Sin embargo, a medida que aumenta el nmero de bits por smbolo se incrementa elnmero de estados diferentes que el receptor ha de poder discernir, y se reduce ladistancia entre stos.


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36. MEDIOS DE TRANSMISIN

El medio de transmisin es probablemente la parte ms perdurable del diseo de una red.

Esto unido a la existencia de mltiples opciones hace especialmente importante la

acertada eleccin del medio de transmisin en el diseo de una red.

Existen estndares de cableado que reducen a un pequeo nmero las posibilidades quemerece la pena considerar.

Es necesario hacer una estimacin objetiva de las necesidades actuales y futuras, y unavaloracin adecuada de las tecnologas disponibles tomando en cuenta su relacincosto/prestaciones.

Los medios de transmisin constituyen un campo muy dinmico en el quecontinuamente surgen nuevos productos y sistemas.

Cables metlicos

Problemas de los cables metlicos

De acuerdo al Teorema de Nyquist cuando se quiere transmitir un caudal elevado deinformacin es necesario en general utilizar un gran ancho de banda, lo cual conlleva el

uso de frecuencias elevadas.Los principales problemas que se presentan al transmitirseales de elevada frecuenciaen un cable de cobre son:

La atenuacin, el desfase y la interferencia electromagntica.

Atenuacin

Cualquier seal al propagarse por un medio de transmisin pierde potencia, es decir seatena con la distancia. En el caso del cable de cobre dicha atenuacin se debefundamentalmente a dos factores:

o Resistencia del cable: esto provoca la prdida en forma de calor de parte de laenerga de la seal original.Dado que la resistencia disminuye con el aumento de seccin del cable laatenuacin debida a esta causa es menor cuanto mayor es el grosor de ste.Las frecuencias elevadas se transmiten utilizando nicamente la superficie delcable, cuanto mayor es la frecuencia ms superficial es la propagacin, fenmenodenominado efecto pelicular aumentando la atenuacin.

o Emisin electromagntica al ambiente: el cable por el que se propaga la ondaelectromagntica acta como una antena emisora, por lo que parte de la energa se

pierde en forma de emisin electromagntica al ambiente.


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37. MEDIOS DE TRANSMISIN (2)

Adems de la atenuacin que introduce esto impone un lmite mximo en la potencia delemisor, dado que hay normas limitantes de la emisin electromagntica al ambiente.La emisin electromagntica es tambin mayor cuanto mayor es la frecuencia de la seal.

Los cables apantallados, en especial los coaxiales, producen una menor emisinelectromagntica por lo que en general tiene una menor atenuacin que los noapantallados.

Adems la atenuacin ser tanto menor cuanto mayor sea el grado de apantallamiento.Se concluye que tanto la resistencia como la emisin electromagntica al ambienteatenan las seales y que dicho efecto se incrementa con la frecuencia. Como reglaaproximada decimos que la atenuacin para un cable dado es proporcional a la raz

cuadrada de la frecuencia de la seal transmitida.Desfase

Cuando se propaga la onda electromagntica a travs del medio la velocidad de propagacin no es exactamente la misma a todas las frecuencias. El desfase esproporcional a la distancia recorrida; por otro lado el receptor ser tanto ms sensible aldesfase cuanto mayor sea la velocidad con que se transmite la informacin. Por tanto el

problema del desfase es mayor cuando se utiliza un canal con un gran ancho de bandapara transmitir informacin a una gran velocidad y distancia. En muchos casos es posibletransmitir a mayor distancia si se est dispuesto a reducir velocidad, e inversamentetransmitir a mayor velocidad si se utiliza una distancia menor; por eso en algunos casosla capacidad de un medio de transmisin se expresa en trminos de Mb/s * Km.

Interferencia Electromagntica

Adems de emitir ondas electromagnticas al ambiente el cable de cobre es tambinsusceptible de recibir interferencias electromagnticas del ambiente. Esto puede alterar laseal correspondiente a los datos transmitidos hasta un punto que la haga irreconocible.

Para disminuir su efecto hay normativas y recomendaciones p.ej. en cuanto a las distanciasmnimas que debe haber entre el cableado de datos y el cableado de suministro de energa elctrica.

Un tipo de interferencia electromagntica es el crosstalk, que se produce entre sealesque discurren simultneamente por cables paralelos. El crosstalk es un problema sobretodo en cables de pares. El crosstalk se lo conoce como cruce de lneas que a veces seda en la red telefnica, y el efecto es que oigamos una segunda conversacin a lo lejosmientras hablamos. Un cierto grado de crosstalk es normal e inevitable en cualquierinstalacin y suele estar previsto en el diseo de los equipos. Los equipos de medida

normalmente utilizados para verificar cableados permiten diagnosticar este tipo deproblemas, llegando algunos incluso a indicar el punto o puntos del cable donde seencuentra el defecto.


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38. Cable de pares

Este es el tipo de cable utilizado en la mayora de las redes locales actuales y en elbucle de abonado del sistema telefnico.

Consiste en un par de hilos de cobre aislados de alrededor de medio milmetro dedimetro. En las redes locales se utiliza casi siempre cable de cuatro pares.

En el caso del sistema telefnico se pueden utilizar cables de hasta varios cientosde pares, en funcin del nmero de abonados a los que haya que atender.

Los pares estn trenzados entre s formando una doble hlice, por lo que se lodenomina cable de pares trenzados o TP (Twisted Pair).

De esta forma se reduce la interferencia elctrica que reciben de fuentes prximas(por ejemplo de los pares vecinos) y la que pueden emitir al exterior.

Generalmente se utiliza el cable UTP (Unshielded Twisted Pair) que no estapantallado.

En caso de mucha interferencia se emplea cable apantallado, que se denomina STP(Shielded Twisted Pair); este cable ms voluminoso debido a la pantalla, encarecesu precio y costo de instalacin.

Por ello existe una variante ms barata en la que la pantalla est formada por papelde aluminio en vez de malla de cobre; as se consigue reducir considerablemente elprecio y el dimetro del cable (parmetro que determina en buena medida el costode instalacin).

Este cable se denomina FTP (Foil Twisted Pair) o tambin ScTP (ScreenedTwisted Pair).

Por ltimo, en algunos cables se utiliza una pantalla global y otra individual paracada par. Generalmente la atenuacin disminuye (y el precio aumenta) a medidaque mejora el apantallamiento del cable.

La frecuencia y el caudal mximos que se pueden transmitir por cable de pares dependede mltiples factores:

o Grosor del cableo Distanciao Tipo de aislamientoo La densidad de vueltas de trenzado, etc.

Como ejemplos de su utilizacin podemos mencionar Gigabit Ethernet, que transmite 1

Gb/s por cuatro pares (250 Mb/s por cada par) a distancias de hasta 100 m y ADSL quetransmite 2 Mb/s por un solo par a distancias de hasta 5 Km.


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39. Cable de pares (2)

Para edificios de oficinas existen unas normas que establecen la forma de hacer el

cableado.

El cableado realizado segn esas normas se denomina cableado estructurado, ypermite integrar voz (telefona) y datos (red local).

Esas normas son la EIA/TIA 568-A (que se sigue en Estados Unidosprincipalmente) y la ISO/IEC 11801 en Europa.

Cuando se disea un cableado es conveniente cumplir ambas normativas

simultneamente, ya que de esta forma se asegura una mxima compatibilidad contodos los fabricantes.

Una caracterstica comn a todos los sistemas de cableado estructurado es que lalongitud mxima del enlace cuando se utiliza cable de pares es de 100m.

Las normativas de cableado estructurado clasifican los diferentes tipos de cable de pares trenzados en categoras de acuerdo con sus caractersticas para latransmisin de datos.

Las cuales vienen fijadas fundamentalmente por la densidad de trenzado del cable(nmero de vueltas por metro) y los materiales utilizados en el recubrimientoaislante.

Conforme sube la categora aumenta la densidad de vueltas y mejora lapropagacin de seales elctricas de alta frecuencia (la atenuacin disminuye).


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Categora Frecuenciamxima(MHz)

Vueltas/metro

Tipocable

Tipoconector

UsoEthernet(Mb/s)

1 No seespecifica

0 UTP RJ45 No seutiliza

2 1 0 UTP RJ45 13 16 10-16 UTP RJ45 10-1004 20 16-26 UTP RJ45 10-1005 100 26-33 UTP RJ45 100-10006 250 UTP RJ45 4000?

7 (endesarrollo)

600 STP Por decidir

10000?

40. Cable de pares (2)

Las categoras 1 y 2 no forman parte de las normativas de cableado estructurado y no seutilizan (de hecho no son UTP en sentido estricto, ya que carecen de trenzado).

Para cableado estructurado actualmente estn definidas las categoras 3, 4, 5 y 6. El cablems utilizado ha sido el de categora 5, siendo empleado hoy da cables de categora 6.

La categora 6 se encontraba en estado de Committee draft en septiembre del 2000, por

lo que su aprobacin como International Standard se produjo en el 2002.La categora 6 ha llevado ya prcticamente al lmite de sus posibilidades al cableadoUTP, por lo que ser necesario utilizar cable STP para la categora 7.Mientras que el cable categora 6 es solo un poco ms caro que el de categora 5, elelevado costo del cable STP y de su instalacin, comparable al de la fibra ptica, lo hace

poco atractivo para el usuario final, por lo que es de esperar que el cable predominanteen nuevas instalaciones sea el categora 6.

La clasificacin en categoras, adems de aplicarse a un cable aislado se aplica a

instalaciones ya hechas; a menudo sucede que una instalacin hecha con cable categora5 no puede funcionar a 100 MHz debido a que no se ha puesto suficiente cuidado en lainstalacin: errores comunes son por ejemplo destrenzar una longitud excesiva en losconectores, apretar demasiado las bridas o doblar excesivamente el cable. A veces unainstalacin hecha con cable categora 5 es utilizada inicialmente con redes de 10 Mb/s yfunciona perfectamente, pero deja de funcionar cuando ms tarde se utiliza el mismocableado para montar una red de 100 Mb/s, que explota realmente al lmite las

posibilidades del cableado instalado.

La caracterstica principal de un cable desde el punto de vista de transmisin de datos essu atenuacin. A medida que aumenta la categora del cable UTP disminuye laatenuacin, ya que el mayor nmero de vueltas le da un mayor apantallamiento. La


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siguiente tabla muestra a ttulo de ejemplo la atenuacin de varios tipos de cable adiferentes frecuencias:

Frecuencia(MHz)

UTPCategora

3

UTPCategora

5

STP

1 2,6 2,0 1,14 5,6 4,1 2,2

16 13,1 8,2 4,425 10,4 6,2

100 22,0 12,3300 21,4

Tabla 2.3.- Atenuacin (en dB/100m) de distintos tipos de cable a diferentesfrecuencias

41. Cable coaxial

El cable coaxial es otro medio de transmisin comn.

Su mejor apantallamiento le da una menor atenuacin e inmunidadelectromagntica, por lo que es ms adecuado para grandes distancias y/ocapacidades.

El cable coaxial esta formado por un ncleo de cobre rodeado de un materialaislante; el aislante est cubierto por una pantalla de material conductor, que segnel tipo de cable y su calidad puede estar formada por una o dos mallas de cobre, unpapel de aluminio, o ambos.

Este material de pantalla est recubierto a su vez por otra capa de material aislante.El cable coaxial debe manipularse con cuidado ya que por ejemplo un golpe odoblez excesivo pueden producir una deformacin en la malla que reduzca elalcance del cable.

El cable coaxial ms utilizado en la actualidad es el de 75 de impedanciatambin llamado cable coaxial de banda ancha, que no es ni ms ni menos que elcable coaxial de antena de televisin.

Se emplea en comunicaciones telefnicas como nivel intermedio entre el cable depares y la fibra ptica.

Tambin es la base de las redes de televisin por cable.

En redes locales se utiliza en algunos casos cuando se quiere tener gran capacidadsin recurrir al uso de fibra ptica.


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En redes Ethernet antiguas se utiliza cable coaxial de 50 de impedanciadenominado tambin cable coaxial de banda base puesto que la informacin digitalse transmite directamente por el cable sin emplear una seal portadora.

Salvo esta aplicacin hoy en desuso este cable carece de inters.Por su construccin el cable coaxial tiene una alta inmunidad frente al ruido, ypuede llegar a tener unos anchos de banda considerables.

En distancias de hasta 1 Km es factible llegar a anchos de banda de 1 GHz ycapacidades de hasta 5 Gb/s.

42. Fibra ptica - Orgenes

Hoy sabemos que la luz se origina en los tomos debido a la cada de los electrones arbitas inferiores. El estudio de la luz empez aislando una parte de ella en haces ms omenos finos y de esta manera se lleg al concepto de rayo.Desmenuzar la luz en partes, estudiar su marcha y el proceso de formacin de imge-nes, fue un gran logro y en el participaron grandes cientficos como Newton, Descartes,Young....

La ptica Cuntica que estudia la accin de las partculas que lleva la luz (fotones) conla materia y todas las implicaciones cunticas. Cuando se mira un rayo de luz se debe

pensar que su naturaleza es igual a la de la electricidad ya que es una radiacinelectromagntica.

La historia de la fibra ptica comienza cuando el fsico irlands John Tyndall, descubrique la luz poda viajar dentro de un material (agua), curvndose por reflexin interna.Este principio fue utilizado en su poca para iluminar corrientes del agua en fuentes

pblicas. En 1952, el fsico Narinder Singh Kapany, apoyndose en los estudios de JohnTyndall, realiz experimentos que condujeron a la invencin de la fibra ptica.

Espejo

Los cientficos empezaron por observar la accin delos espejos sobre la luz y estudiando cmo y dnde seformaban las imgenes dadas por ellos.Estudiaron tambin lentes y dedujeron las leyes querigen la formacin de sus imgenes.Al aumentar el conocimiento de la naturaleza de lamateria se descubrieron otras partes conceptualesms profundas de la naturaleza de la luz y surgieronotras partes de la ptica como la ptica Fsica quetrata de la naturaleza de la luz y de suscaractersticas ondulatorias.

Trans orte de luz or el a ua.


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Uno de los primeros usos de la fibra ptica fue emplear un haz de fibras para latransmisin de imgenes, que se us en el endoscopio mdico. Usando la fibra ptica, seconsigui un endoscopio semiflexible, el cual fue patentado por la Universidad deMichigan en 1956. En este invento se usaron unas nuevas fibras forradas con un materialde bajo ndice de refraccin, ya que antes se impregnaban con aceites o ceras.

Charles Kao, en su tesis doctoral de 1956, estim que las mximas prdidas que deberatener la fibra ptica, para que resultara prctica en enlaces de comunicaciones, eran de 20dB/km. En 1970 los investigadores Maurer, Keck, Schultz y Zimar que trabajaban paraCorning Glass fabricaron la primera fibra ptica aplicando impurezas de titanio en slice.Las prdidas eran de 17 dB/km. Durante esta dcada las tcnicas de fabricacin semejoraron, consiguiendo prdidas de tan solo 0,5 dB/km. Y en 1978 ya se transmita a 10Gb km/segundos.

El 22 de abril de 1977, General Telephone and Electronics envi la primera transmisin

telefnica a travs de fibra ptica, en 6 Mbit/s, en Long Beach, California.

43. Fibra ptica y Espectro electromagntico

El amplificador que marc un antes y un despus en el uso de la fibra ptica enconexiones interurbanas, reduciendo el coste de ellas, fue el amplificador pticoinventado por David Payne de la Universidad de Southampton, y por EmmanuelDesurvire en los laboratorios de Bell. A los cuales les fue dada la medalla BenjamnFranklin en 1988.

El primer enlace transocenico con fibra ptica fue el TAT-8. comenz a operar en 1988(Tena tres cables de fibra ptica, dos activos, uno de seguridad, que transmitan a20Mb/s). Desde entonces se ha empleado fibra ptica en multitud de enlacestransocenicos o entre ciudades, y paulatinamente se va extendiendo su uso desde lasredes troncales hacia los usuarios finales.

Lo que llamamos luz solo es una pequea parte del espectro de la radiacinelectromagntica. La radiacin electro-magntica puede ordenarse en un espectro que va

desde las ondas de frecuencia sumamente alta y longitud de onda corta a frecuenciasumamente baja y longitud de onda larga.

La diferencia de las radiaciones en las diferentes partes del espectro electromagntico esuna cantidad que puede ser medida de varias maneras: Como una longitud de onda,como la energa de un fotn, o como la frecuencia de oscilacin de un campoelectromagntico.

En un extremo del espectro se ubican las ondas de radio con billones de longitudes deonda ms largos que aqullos de la luz visible. En el otro extremo del espectro estn losrayos gamma que tienen millones de longitudes de onda ms pequeo que aqullos de laluz visible.


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44. Fibra ptica. Caractersticas (I)

La luz es una onda electromagntica, y por ende dicha onda puede oscilar en diferentesfrecuencias, precisamente esta define el "color".Hay algunas propiedades generales de la luz:

Cuando la luz pasa a otro menor ndice, existe unde un medio de mayor ngulo de incidenciandice de refraccin de llamado ngulo lmite

1. La luz puede viajar en el vaco, no as el resto delas ondas que necesitan de un medio material parahacerlo, ejemplo. El Sonido.

2. La velocidad de la luz es constante en el vaco, estoincluye a cualquier frecuencia de la misma, esto es299,800 kilmetros / segundo en el vaco ( C ).

3. La luz blanca esta compuesta por todas laslongitudes de onda, si pasa por un prisma (medioptico) se difracta en diferentes ngulos segn sulongitud de onda descomponindose as en colores.


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Por arriba del ngulo lmite la luz es reflejada totalmente como un espejo.

Por ejemplo: El aire tiene menor ndice de refraccin que el vidrio

La fibra ptica utiliza fotones en la transmisin de seales digitales. Las transmisiones a larga distancias estn sujetas a atenuacin.

La atenuacin consiste en una prdida de la amplitud o intensidad.

La capacitancia es una caracterstica no deseada y produce distorsin.

Cuanto mayor es la longitud o el espesor del aislamiento, mayor

capacitancia y distorsin.

45. Fibra ptica. Caractersticas (II)

El ncleo ptico de la fibra consiste en dixido de silicio puro.

La hebra tiene mxima pureza. (M. Coden de Codenoll Tech. Corp. afirma:una ventana de cinco kilmetros de espesor de fibra ofrecera la mismavisin que una ventana de vidrio de 4 mm. de espesor.

Cuanto mayor sea el ngulo de incidencia del rayo mayor ser el tiempoque demorar en alcanzar el otro extremo. La diferencia se mide en valoresprximos a un milmillonsimo de segundo. Esto se considera suficienteretardo como para restringirse las longitudes del cable utilizados en funcindel dimetro del ncleo.

La dispersin se mide en nanosegundos por kilmetro. La dispersin tpicade un cable multimodo cae en el rango entre 15 y 30 manosegundos.

Unidades:

1 nanmetro (nm) = 10 -9 metro (mil millonsima parte de un metro) omillonsima parte de 1 mm.

1 angstrom (A) = 10 -10 metro; 100 pm = 1 A

1 micrmetro = 10 -6 metro = 10 -3 milmetros

1 picmetro (pm) = 1. 10 -12 metro; 1000 pm = 1 nm


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Transductor oInterfaz elctrico/ptica

E/O

Tx(modulador+transmisor

)

Cono de aceptancia (para diodo multimodo)Medio de Transmisin:F.O.

Ncleo Cladding >>>> color coatingrevestimiento

Transductor oInterfaz ptico/elctrica

O/E

Rx(receptor+demodulador

La regin visible al ojo humano va de la de los 400 a 700 nm., las comunicaciones enlas fibras de slica son entre los 700 a 1600 nm.

La caracterstica crtica de cualquier material transporte es su ndice de refraccin. Elndice de refraccin [n] de un material se define como la velocidad de la luz en el vaco

[C] dividido por la velocidad de la luz en ese material [Cmat].

46. Fibra ptica. Caractersticas (III)

La luz siempre es ms lenta en un material que en el vaco por lo que el ndice derefraccin siempre es mayor de que uno.

Se puede decir, entonces, que la longitud de onda de la luz en un medio depende delndice refractivo del medio.

El cable de fibra ptico se constituye en un ncleo rodeado de un revestimiento denomi-nado cladding.

La diferencia entre sus ndices de refraccin [n] es lo que hace que el haz de luz semantenga dentro del ncleo, siempre que el haz haya entrado con el ngulo apropiado yel n del ncleo sea mayor que el del revestimiento.

Entonces habr cables de fibra ptica con:

Ncleo y revestimiento de plstico

Ncleo de vidrio y revestimiento de plstico ( PCS = Plastic Clad Silica )

Ncleo y revestimiento de vidrio ( SCS = Silica Clad Silica )

Los conductores de fibra ptica comnmente utilizados en transmisin de datos son deun grosor comparable a un cabello humano, variando el ncleo entre los 8 y 100 micro-

nes y el revestimiento entre 125 y 140 micrones.

FUENTEOPTICA

(Laser - monomodo)

DETECTOROPTICO

(Fotodiodo)


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El denominado coating o recubrimiento externo del cable es de color y sigue uncdigo de identificacin o numeracin, el cual vara segn su fabricante y norma.

La clasificacin segn la variacin del ndice de refraccin dentro del ncleo adems dela cantidad de modos.

Multimodo de ndice escalonado (Multimode Step Index) M.M

Multimodo de ndice gradual (Multimode Graded Index) N.M

Monomodo de ndice escalonado (Single Mode Step Index) S.M

47. Fibra ptica. ndice de Refraccin I

Es la variacin ndice conforme nos movemos en la seccin transversal de la fibra ptica.

Esto nos lleva a puntualizar las propiedades de la fibra ptica que se encuadran en cuatrograndes grupos: pticas; de transmisin; fsicas y geomtricas.

Fibras de ndice escaln o salto de ndice son aquellas en las que al movernos sobre eldimetro AB, el ndice de refraccin toma un valor constante n2 desde el punto A hastael punto donde termina el revestimiento y empieza el ncleo. En ese punto se produce unsalto con un valor n1>n2 donde tambin es constante a lo largo de todo el ncleo.

A

D b

b aa

B

En las fibras de ndice escaln multimodo, la dispersin del haz de luz ocasionado porretardo de los distintos caminos de los modos de propagacin limita el ancho de banda.

Tipos de Cladding:


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Cladding nico: Slica pura y xido de germanio (Incrementa su ndice).

Cladding dopado con fluor, la parte interna que rodea al ncleo lo que reduce sundice de refraccin por debajo de la slica pura.

Ambos diseos son tpicos en fibras de 1,3 mm. con ncleo de 9 mm., otraimpureza empleada es el xido de fsforo para obtener un mayor ndice derefraccin.

El nmero mximo de nodos de luz (caminos para los rayos de luz) que pueden existir enun ncleo depende de su apertura numrica, su dimetro y de la longitud de onda de laluz.

La propagacin de la potencia ptica en muchos modos deben considerarse unadesventaja debido a que se generan muchas trazas y consecuentemente distintos tiemposde trnsito (Fenmeno Fading).

48. Fibra ptica. ndice de Refraccin II

Cada modo tiene un tiempo diferente de propagacin porque recorren distintasdistancias- esto producir el efecto de una distorsin del pulso y se tendr un ancho de

banda limitado.

A este fenmeno se lo llama distorsin multimodo (ruido determinstico coherente).

La distorsin multimodo o distorsin modal y la relacin entre los tiempos de recorridosmnimos y mximos es directamente proporcional a la relacin entre los ndices derefraccin del recubrimiento y del ncleo que es del orden de 1%.

Fibras a ndice Gradual: Consiste en un ncleo cuyo ndice de refraccin vara con ladistancia a lo largo del eje con el objetivo de disminuir el efecto de la dispersin modal.El revestimiento tambin tiene menor ndice refractivo.

Por lo tanto el ndice de refraccin del ncleo es mayor en el centro y menor en el bordelo que determina un aumento de la velocidad de la luz. As se igualan las velocidades delos rayos sin que el factor ngulo de entrada sea determinante.

Ofrecen una buena aceptacin de luz, un mejor ancho de banda, un dimetro del ncleomoderado, baja apertura numrica y atenuacin moderada.

Tambin se reduce la distorsin debido a la propagacin multimodo (debido a que el

tiempo de propagacin para varios modos es caso ecualizado).Fueron inicialmente diseadas para las telecomunicaciones.


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Los dimetros estndares por mucho tiempo han sido de 50 y 62.3 um con un claddingde 125 um y algunos ncleos fabricados tenan 82.5 um (micrmetros)

49. Fibra ptica. Parmetros caractersticos

ParmetrosEstticos

pticosApertura numricaPerfil del ndice de

refraccin

Geomtricos

dN Dimetro delncleo

dR Dimetro delrevestimiento

CN-R ExcentricidadNN No Circularidad del

ncleo

NR No Circularidad delrevestimiento

Parmetrosdinmicos

AtenuacinIntrnseca de la fibraPor causas externas

Dispersintemporal

Dispersin modalDispersin del materialDispersin por efecto degua

Dispersin de ondas


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pticos

Apertura numrica:

Es un parmetro que da idea de la cantidad de luz que puede ser guiada poruna fibra ptica, por lo tanto cuanto mayor es la magnitud de la aperturanumrica de una fibra, mayor es la cantidad de luz que puede guiar o lo que eslo mismo, ms cantidad de luz es capaz de aceptar en su ncleo.

Acoplamientos tpicos en %

LED 1-10% (multimodo) 50-199 um < 1% monomodo O ncleo 9 um

LASER 50% (multimodo) 50 um 10 % monomodo O ncleo 9 um

50. Fibra ptica. Parmetros caractersticos (II)

Geomtricos Odel ncleo y revestimientoLas tolerancias en las recomendaciones: G.651 (multimodo) y G. 653/653/655 (monomodo) de la U.I.T.

Parmetros dN < + 6%-

(multimodo) < + 10 %

-

(Monomodo)

dR < + 2.4%-

< + 2.4 %

-CN-R

cuadernillo parte ii

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