21Unipanamericana Compensar. Diaz de la Rue John Stiven. Informe Canales e Inecuaciones de Kraft y MacMillan

(INFORME CANAL Y/O MEDIO E INECUACIONESDaz de la Rue, John Stiven.jstivendiaz@unipanamerica.edu.coUnipanamericana CompensarResumenMuchos son los desafos que ha presentado la tecnologa PLC a la Ingeniera de Comunicaciones, cuando se pretende ofrecer servicios de banda ancha. Uno de ellos es la dificultad para predecir la atenuacin de la seal. La razn principal de esta dificultad est dada por el hecho que el comportamiento del canal es variable en el tiempo y en la frecuencia, y la caracterizacin del mismo depende de las caractersticas fsicas y elctricas de la red la cual a menudo es desconocida. Este informe presenta una descripcin de las propiedades y los diferentes tipos de canal y/o medio. Las observaciones presentadas podran ser ayuda adecuada para comprender y entender mejor la importante funcin que desempea en el esquema de comunicacin.I. INTRODUCCINEl rol principal de las comunicaciones es mover informacin de un lugar a otro. Cuando el transmisor y el receptor estn fsicamente en la misma localidad, es relativamente fcil realizar esa funcin. Pero cuando el transmisor y el receptor estn relativamente lejos uno del otro, y adems queremos mover altos volmenes de informacin en un periodo corto de tiempo, entonces ser necesario emplear una forma de comunicacin mquina-mquina.

El mtodo ms adecuado para la comunicacin mquina-mquina es va una seal generada electrnicamente. La razn del uso de la electrnica, es porque una seal puede ser generada, transmitida, detectada y almacenada temporal o permanentemente; tambin porque pueden ser transmitidos grandes volmenes de informacin dentro en un periodo corto de tiempo.

El concepto bsico de la teora de comunicaciones es que una seal tiene al menos dos estados diferentes que pueden ser detectados. Los dos estados representan un cero o un uno, encendido o apagado, etc. Tan pronto como los dos estados puedan ser detectados, la capacidad de mover informacin existe. Las combinaciones especficas de estados (las cuales son conocidas como cdigos) pueden representar cualquier carcter alfabtico o numrico, y podr ser transmitido en forma pura de informacin desde las mquinas para interactuar con o en forma representativa (el cdigo) que permita el reconocimiento de la informacin por los humanos.

II. propiedades del canal o medioEncomunicacin, cada canal de transmisin es adecuado para algunas seales concretas y no todos sirven para cualquier tipo de seal. Por ejemplo, la seal elctrica se propaga bien por canales conductores, pero no ocurre lo mismo con las seales luminosas.

Un canal est definido desde el punto de vista telemtico por sus propiedades fsicas: naturaleza de la seal que es capaz de transmitir, velocidad de transmisin,ancho de banda, nivel de ruido que genera, modo de insercin de emisores y receptores, etc.

El ejemplo ms comn de canal acstico es laatmsfera. Para seales electromagnticas se puede utilizar multitud de canales dependiendo de la frecuencia de las seales transmitidas: cables, el vaco (satlites), la propia atmsfera, etc.

Un caso particular de canal electromagntico son las fibras pticas, especializadas en transmisiones luminosas, extraordinariamente rpidas e insensibles al ruido o las posibles contaminaciones de la seal luminosa.

III. CLASIFICACION DE LOS CANALESEl canal de trasmisin es el medio que soporta la propagacin de seales electromagnticas, acsticas de luz u ondas. Los canales de transmisin son tpicamente cables metlicos o fibra ptica que acotan (confinan) la seal por s mismos, las radio transmisiones, la transmisin por satlite o por microondas por lnea de vista.

Los medios fsicos que acarrean la informacin pueden ser de dos Tipos: confinados (bounded) o limitados y no confinados (unbounded). En un medio confinado, las seales se ven limitadas por el medio y no se salen de l -excepto por algunas pequeas prdidas. Los medios no-confinados utilizan el aire como medio de transmisin, y cada medio de transmisin viene siendo un servicio que utiliza una banda del espectro de frecuencias. A todo el rango de frecuencias se le conoce como espectro electromagntico.

El espectro electromagntico ha sido un recurso muy apreciado y como es limitado, tiene que ser bien administrado y regulado. Los administradores del espectro a nivel mundial son la WRC (World Radiocommunication Conference) de la ITU-R (International Telecommunications Unin Radiocommunications sector). Esta entidad realiza reuniones mundialmente en coordinacin con los entes reguladores de cada pas para la asignacin de nuevas bandas de frecuencia y administracin del espectro.

La asignacin de bandas del espectro vara de pas a pas.

A. Medios y/o Canales ConfinadosEn los medios confinados, el ancho de banda o velocidad de transmisin dependen de la distancia y de s el enlace es punto a punto o multipunto. Los medios guiados ms utilizados para la transmisin de datos son el cableado de cobre y la fibra ptica. Cableado de cobre: El cableado de cobre es ms comn de unin entre host y dispositivos en redes locales (LAN). Los principales tipos de cables de cobre usados son:

Cable coaxial.

Par trenzado.

Cable coaxial: Compuesto por un conductor cilndrico externo hueco que rodea un solo alambre interno compuesto de dos elementos conductores. Uno de estos elementos (ubicado en el centro del cable) es un conductor de cobre. Est rodeado por una capa de aislamiento flexible. Sobre este material aislador hay una malla de cobre tejida o una hoja metlica que acta como segundo alambre del circuito, y como blindaje del conductor interno. Esta segunda capa de blindaje ayuda a reducir la cantidad de interferencia externa, y se encuentra recubierto por la envoltura plstica externa del cable que es la funda.

El cable coaxial es quiz el medio de transmisin ms verstil, por lo que est siendo cada vez ms utilizado en una gran variedad de aplicaciones. Se usa para trasmitir tanto seales analgicas como digitales. El cable coaxial tiene una respuesta en frecuencia superior a la del par trenzado, permitiendo por tanto mayores frecuencias y velocidades de transmisin. Por construccin el cable coaxial es mucho menos susceptible que el par trenzado tanto a interferencias como a diafona.

Para la transmisin de seales analgicas a larga distancia, se necesitan amplificadores separados por muy pocos kilmetros, estando menos separados cuando mayor es la frecuencia de trabajo. El espectro de la sealizacin analgica se extiende hasta los 400MHz. Para sealizacin digital, en cambio, se necesita un repetidor aproximadamente cada kilmetro, esto es, la separacin entre repetidores es menor.AMPLIFICADOR

REPETIDOR

Las ms importantes aplicaciones son:

Distribucin de televisin

Telefona a larga distancia

Conexin con perifricos a corta distancia

Redes de rea local

El cable coaxial se est utilizando para distribucin de la TV por cable hasta los hogares de los usuarios. Diseado inicialmente para proporcionar servicio de acceso a reas remotas (CATV, Community Antena Televisin), la TV por cable en un futuro muy cercano llegar a casi tantos hogares y oficinas como el actual sistema telefnico. El sistema de TV por cable puede transportar docenas e incluso cientos de canales a decenas de kilmetros. Tradicionalmente, el coaxial ha sido fundamental en la red de telefona a larga distancia, aunque en la actualidad tiene una fuerte competencia en la fibra ptica, las microondas terrestres y las comunicaciones va satlite. Cuando se usa multiplexacin con divisin en frecuencia (FDM, Frequency Divisin Multiplexing), el cable coaxial puede transportar ms de 10.000 canales de voz simultneamente.

El cable coaxial tambin se usa con frecuencia para conexiones entre perifricos a corta distancia. Con sealizacin digital, el coaxial se puede usar como medio de transmisin en canales de entrada/salida (E/S) en computadores. El cable coaxial admite un gran nmero de dispositivos con una gran diversidad de tipos de datos y trfico, con coberturas que van desde un solo edificio a varios, siempre prximos entre ellos. Este cable, aunque es ms caro que el par trenzado, se puede utilizar a ms larga distancia, con velocidades de transmisin superiores, menos interferencias y permite conectar ms estaciones. Se suele utilizar para televisin, telefona a larga distancia, redes de rea local, conexin de perifricos a corta distancia, etc. Se utiliza para transmitir seales analgicas o digitales Sus inconvenientes principales son:

Atenuacin, ruido trmico, ruido de intermodulacin. Especficamente para las LAN, el cable coaxial ofrece varias ventajas. Se pueden realizar tendidos entre nodos de red a mayores distancias que con el cable STP o UTP (unos 500 metros), sin que sea necesario utilizar tantos repetidores.

El cable coaxial es ms econmico que el cable de fibra ptica y la tecnologa es sumamente conocida. Se ha usado durante muchos aos para todo tipo de comunicaciones de datos. Para seales analgicas, se necesita un amplificador cada pocos kilmetros y para seales digitales un repetidor cada kilmetro.

El cable coaxial viene en distintos tamaos. El cable de mayor dimetro se especific para su uso como cable de backbone de Ethernet porque histricamente siempre posey mejores caractersticas de longitud de transmisin y limitacin del ruido. Este tipo de cable coaxial frecuentemente se denomina thicknet o red gruesa. Como su apodo lo indica, debido a su dimetro este tipo de cable puede ser demasiado rgido como para poder instalarse con facilidad en algunas situaciones.

La regla prctica es: cuanto ms difcil es instalar los medios de red, ms cara resulta la instalacin. El cable coaxial resulta ms costoso de instalar que el cable de par trenzado. Hoy en da el cable thicknet no se usa casi nunca, salvo en instalaciones especiales.

En el pasado, el cable coaxial con un dimetro externo de solamente 0,35 cm (denominado thinnet o red fina) se usaba para las redes Ethernet. Era particularmente til para instalaciones de cable en las que era necesario que el cableado tuviera que hacer muchas vueltas. Como la instalacin era ms sencilla, tambin resultaba ms econmica. Por este motivo algunas personas lo llamaban cheapernet o red barata. Sin embargo, como el cobre exterior o trenzado metlico del cable coaxial comprende la mitad del circuito elctrico, se debe tener especial cuidado para garantizar su correcta conexin a tierra. Esto se hace asegurndose de que haya una slida conexin elctrica en ambos extremos del cable. Sin embargo, a menudo, los instaladores omiten hacer esto. Como resultado, la mala conexin del blindaje resulta ser una de las fuentes principales de problemas de conexin en la instalacin del cable coaxial. Estos problemas producen ruido elctrico que interfiere con la transmisin de la seal a travs de los medios de la red de datos. Es por este motivo que, a pesar de su dimetro pequeo, thinnet ya no se utiliza con tanta frecuencia en las redes Ethernet.

Para conectar cables coaxiales se utilizan los conectores BNC (Bayone-Neill-Concelman), simples y en T, y al final del cable principal de red hay que situar unas resistencias especiales, conocidas como resistores, para evitar la reflexin de las ondas de seal.

Cable coaxial De alto rendimiento

Los cables coaxiales a medida para soluciones de cableados en automatizacin industrial, inspeccin visual o electro-medicina son finos y de alta velocidad, y sin embargo muy resistentes. En estos campos, las aplicaciones ms exigentes requieren nitidez en las imgenes de vdeo o una adquisicin de datos de alta velocidad sin interferencias ni errores de bit. Los cables de Leoni presentan una considerable reduccin de peso, y una alta velocidad de transmisin de seal, que puede alcanzar hasta el 85% de la velocidad de la luz.

Los cables de tipo hbrido, que abarcan todas las necesidades de transporte de energa y seal, se han hecho acreedores del reconocimiento general en la solucin de problemas en estas situaciones. Los cables hbridos tienen que ser finos, especialmente si se utilizan en canalizaciones estrechas o en espacios reducidos en la robtica.

En los cables coaxiales, el conductor exterior concntrico (apantallado) protege al conductor interior de interferencias con campos electromagnticos externos en un amplio espectro de frecuencias. Los cables coaxiales a medida se pueden utilizar hasta en frecuencias de la gama de los gigahercios. Como sucede con las comunicaciones digitales, los cables de banda ancha producen unas tasas de errores de bit muy bajas, incluso en entornos contaminados por interferencias electromagnticas (EMI).

Los conductores interiores son habitualmente de cobre libre de oxgeno OFHC o de acero con revestimiento de cobre. Las aleaciones de cobre u otros conductores metlicos se utilizan para satisfacer necesidades particulares. El diseo del conductor exterior tambin incluye consideraciones de la radiofrecuencia (RF), elctricas y mecnicas. Los conductores exteriores trenzados son los ms comunes. En casos de exigencias de apantallamiento muy altas, se trabaja con conductores exteriores de varias capas. Las seales de ruido inducidas por movimientos del cable se suprimen en gran medida aadiendo capas semiconductoras entre los conductores y el material dielctrico.

El par trenzado es el medio confinado ms barato y ms usado. Consiste en un par de cables, embutidos para su aislamiento, para cada enlace de comunicacin. Debido a que puede haber acoples entre pares, estos se trenza con pasos diferentes. La utilizacin del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagntica (diafona) entre los pares adyacentes dentro de una misma envoltura. Tambin, el apantallamiento del cable con una malla metlica reduce las interferencias externas. Cada par de cables constituye slo un enlace de comunicacin. Tpicamente, se utilizan haces en los que se encapsulan varios pares mediante una envoltura protectora. En aplicaciones de larga distancia, la envoltura puede contener cientos de pares.

Este tipo de medio es el ms utilizado debido a su bajo coste (se utiliza mucho en telefona) pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisin y su corta distancia de alcance. Con estos cables, se pueden transmitir seales analgicas o digitales.

Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias. Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsin y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas. Tpicamente, para enlaces de larga distancia, la longitud del trenzado vara entre 5 y 15 cm. Los conductores que forman el par tienen un grosor que vara tpicamente entre 0,04 y 0,09 pulgadas.

En aplicaciones digitales, tpicamente, los pares trenzados se utilizan para las conexiones al conmutador digitales o a la PBX digital, con velocidades de hasta 64 Kbps. El par trenzado se utiliza tambin en redes de rea local dentro de edificios para la conexin de computadores personales. La velocidad tpica en esta configuracin est en torno a los 10Mbps. No obstante, recientemente se han desarrollado redes de rea local con velocidad de 100 Mbps mediante pares trenzados, aunque estas configuraciones estn bastante limitadas por el nmero de posibles dispositivos conectados y extensin geogrfica de la red. Para aplicaciones de larga distancia, el par trenzado se puede utilizar a velocidades de 4 Mbps o incluso mayores. Para seales digitales, se requieren repetidores cada 2 o 3 km.

El cable par trenzado est disponible sin y con blindaje (apantallamiento), sin blindaje se utiliza el cable de 100 ohms UTP (Unshielded Twisted Pair) y con blindaje est el cable de 150 ohms STP (Shielded Twisted Pair). El blindaje consiste en una malla metlica que cubre cada par de hilos, este blindaje no hace parte del circuito de transmisin y debe estar debidamente conectado a tierra.

Hay varias organizaciones encargadas de la estandarizacin del cableado en los sistemas de comunicaciones, entre ellas estn la Telecommunications Industry Association (TIA), la Electronic Industries Association (EIA) y International Organization for Standardization (ISO). A continuacin se da un vistazo de algunas de las normas vigentes que son utilizadas en el diseo e implementacin de redes.

En Julio de 1991 un grupo de trabajo de la EIA/TIA public la norma ANSI/EIA/TIA-568, Commercial Building Telecommunications Wiring Standard, que define los requerimientos elctricos y mecnicos en el empleo de cables y accesorios. Este estndar incluye especificaciones para 100 ohm UTP, 150 ohm STP, 50 ohm coaxial y 62.5/125 fibra ptica. Luego en 1991 se publica un boletn donde se definen categoras para el cable UTP, se definen las categoras desde la 1 hasta la 5. En octubre de 1995 se incorporan todos los boletines en el ANSI/EIA/TIA-568 [3].

Categoras UTP

Tipo Uso

Categora1 Voz (Cable de telfono)

Categora 2 Datos a 4 Mbps (LocalTalk)

Categora 3 Datos a 10 Mbps (Ethernet)

Categora 4 Datos a 20 Mbps/16 Mbps Token Ring

Categora 5 Datos a 100 Mbps (Fast Ethernet)

Hay ciertos parmetros de desempeo que deben cumplir los cables para pertenecer a cierta categora. Algunos de estos parmetros son: atenuacin, NEXT (Near End Crosstalk), ACR (Attenuation-to-crosstalk ratio), prdidas por retorno y retardo de propagacin.

-->NEXT es tal vez la ms importante medida de desempeo. NEXT es acople no deseado de seales entre los pares de transmisin y recepcin, su medida es dada en decibeles y expresa la relacin entre la seal transmitida y el crosstalk.

Cuando ms de un par transmite al tiempo, debe medirse el NEXT producido por cada uno de los pares de transmisin sobre el par de recepcin y sumarse, este parmetro es el Power Sum NEXT (PSNEXT).

FEXT es la relacin seal transmitida crosstalk en el punto lejano. ACR es la diferencia en decibeles entre NEXT y la atenuacin a una frecuencia dada.

Pares trenzados apantallados y sin apantallar: Los pares sin apantallar son los ms baratos aunque los menos resistentes a interferencias (aunque se usan con xito en telefona y en redes de rea local). A velocidades de transmisin bajas, los pares apantallados son menos susceptibles a interferencias, aunque son ms caros y ms difciles de instalar.

Par trenzado blindado (STP): Formado por una capa exterior plstica aislante y una capa interior de papel metlico, dentro de la cual se sitan normalmente cuatro pares de cables, trenzados para a par, con revestimientos plsticos de diferentes colores para su identificacin. Combina las tcnicas de blindaje, cancelacin y trenzado de cables. Segn las especificaciones de uso de las instalaciones de red Ethernet, STP proporciona resistencia contra la interferencia electromagntica y de la radiofrecuencia sin aumentar significativamente el peso o tamao del cable.

El cable de par trenzado blindado tiene las mismas ventajas y desventajas que el cable de par trenzado no blindado. STP brinda mayor proteccin contra todos los tipos de interferencia externa, pero es ms caro que el cable de par trenzado no blindado.

A diferencia del cable coaxial, el blindaje en el STP no forma parte del circuito de datos y, por lo tanto, el cable debe estar conectado a tierra en ambos extremos. Normalmente, los instaladores conectan STP a tierra en el armario para el cableado y el hub, aunque esto no siempre es fcil de hacer, especialmente si los instaladores intentan usar paneles de conexin antiguos que no fueron diseados para cable STP. Si la conexin a tierra no est bien realizada, el STP puede transformarse en una fuente de problemas, ya que permite que el blindaje acte como si fuera una antena, absorbiendo las seales elctricas de los dems hilos del cable y de las fuentes de ruido elctrico que provienen del exterior del cable.

No es posible realizar tendidos de cable STP tan largos como con otros medios de networking (como, por ejemplo, cable coaxial) sin repetir la seal, siendo la longitud mxima de cable recomendada de unos 100 metros, y su rendimiento suele ser de 10-100 Mbps.

Se especifica otro tipo de STP para instalaciones Token Ring. En este tipo de cable, conocido como STP de 150 ohmios, el cable no slo est totalmente blindado para reducir la interferencia electromagntica y de radiofrecuencia, sino que a su vez cada par de hilos trenzados se encuentra blindado con respecto a los dems para reducir la diafona. Si bien el blindaje empleado en el cable de par trenzado blindado de 150 ohmios no forma parte del circuito, como sucede con el cable coaxial, aun as debe estar conectado a tierra en ambos extremos. Este tipo de cable STP requiere una cantidad mayor de aislamiento y de blindaje. Estos factores se combinan para aumentar de manera considerable el tamao, peso y costo del cable. Tambin requiere la instalacin de grandes armarios y conductos para el cableado, lujos que en muchos edificios antiguos no pueden permitirse.

Para la conexin de los cables STP a los diferentes dispositivos de red se usan unos conectores especficos, denominados conectores STP.

Par trenzado no blindado (UTP): Compuesto por cuatro pares de hilos, trenzados para a par, y revestidos de un aislante plstico de colores para la identificacin de los pares. Cada par de hilos se encuentra aislado de los dems. Este tipo de cable se basa slo en el efecto de cancelacin que producen los pares trenzados de hilos para limitar la degradacin de la seal que causan la EMI y la RFI. Para reducir an ms la diafona entre los pares en el cable UTP, la cantidad de trenzados en los pares de hilos vara. Al igual que el cable STP, el cable UTP debe seguir especificaciones precisas con respecto a cuanto trenzado se permite por unidad de longitud del cable.

Cuando se usa como medio de networking, el cable UTP tiene cuatro pares de hilos de cobre de calibre 22 24. El UTP que se usa como medio de networking tiene una impedancia de 100 ohmios. Esto lo diferencia de los otros tipos de cables de par trenzado, como, por ejemplo, los que se utilizan para los telfonos. Como el UTP tiene un dimetro externo de aproximadamente 0,43 cm, el hecho de que su tamao sea pequeo puede ser ventajoso durante la instalacin. Como el UTP se puede usar con la mayora de las arquitecturas de networking principales, su popularidad va en aumento.

El cable de par trenzado no blindado presenta muchas ventajas. Es de fcil instalacin y es ms econmico que los dems tipos de medios de networking. De hecho, el cable UTP cuesta menos por metro que cualquier otro tipo de cableado de LAN, sin embargo, la ventaja real es su tamao. Como su dimetro externo es tan pequeo, el cable UTP no llena los conductos para el cableado tan rpidamente como sucede con otros tipos de cables. Este puede ser un factor sumamente importante para tener en cuenta, en especial si se est instalando una red en un edificio antiguo. Adems, si se est instalando el cable UTP con un conector RJ, las fuentes potenciales de ruido de la red se reducen enormemente y prcticamente se garantiza una conexin slida y de buena calidad.

Sin embargo, el cableado de par trenzado tambin tiene una serie de desventajas. El cable UTP es ms sensible al ruido elctrico y la interferencia que otros tipos de medios de networking. Adems, en una poca el cable UTP era considerado ms lento para transmitir datos que otros tipos de cables. Sin embargo, hoy en da ya no es as. De hecho, en la actualidad, se considera que el cable UTP es el ms rpido entre los medios basados en cobre.

La distancia mxima recomendada entre repetidores es de 100 metros, y su rendimiento es de 10-100 Mbps.

Para conectar el cable UTP a los distintos dispositivos de red se usan unos conectores especiales, denominados RJ-45 (Registered Jack-45), muy parecidos a los tpicos conectores del cableado telefnico casero.

Este conector reduce el ruido, la reflexin y los problemas de estabilidad mecnica y se asemeja al enchufe telefnico, con la diferencia de que tiene ocho conductores en lugar de cuatro. Se considera como un componente de networking pasivo ya que slo sirve como un camino conductor entre los cuatro pares del cable trenzado de Categora 5 y las patas de la toma RJ-45. Se considera como un componente de la Capa 1, ms que un dispositivo, dado que sirve slo como camino conductor para bits.

Los enchufes o conectores RJ-45 se insertan en jacks o receptculos RJ-45. Los jacks RJ-45 tienen 8 conductores, que se ajustan a los del conector RJ-45. En el otro lado del jack RJ-45 hay un bloque de insercin donde los hilos individuales se separan y se introducen en ranuras mediante una herramienta similar a un tenedor denominada herramienta de puncin.

Para centralizar los diferentes conectores RJ-45 se utilizan unos dispositivos especiales, denominados paneles de conexin. Vienen provistos de 12, 24 48 puertos y normalmente estn montados en un bastidor. Las partes delanteras son jacks RJ-45;, las partes traseras son bloques de puncin que proporcionan conectividad o caminos conductores.

UTP tipo 3 y tipo 5

En la mayora de los edificios se hace un pre-instalacin con un par trenzado de 100 ohmios, denominado de calidad telefnica. Por tanto, este tipo de pre-instalaciones se debe considerar siempre como una alternativa bastante atractiva y poco costosa para LAN. No obstante, hay que tener en cuenta que las velocidades de transmisin y las distancias que se pueden alcanzar con este medio no siempre alcanzan las necesidades mnimas.

En 1.991, la EIA (Electronic Industries Association) pblico el estndar EIA-568, denominado Comercial Building Telecommunications Cabling Standard, que define el uso de pares trenzados sin apantallar de calidad telefnica y depares apantallados como medios para aplicaciones de transmisin de datos en edificios. Ntese que por aquel tiempo, las caractersticas de dichos medios eran suficientes para el rango de frecuencias y velocidades tpicas necesarias en entornos ofimticos. Es ms, en esa poca el intervalo de inters para el diseo de LAN estaba entre 1 y 16 Mbps. Con el tiempo, los usuarios han ido migrando tanto a estaciones de trabajo como a aplicaciones de mayores prestaciones. Por tanto, haba cada vez un inters creciente en disear LANs que proporcionaran hasta 100 Mbps sobre medios no costosos. Como respuesta a esa necesidad, en 1.995 se propuso el EIA-568-A. Este estndar incorpora los ms recientes avances tanto en el diseo de cables y conectores como en mtodos de test. En esta especificacin se consideran tanto cables de pares apantallados a 150 . como pares no apantallados de 100 ohmios.

En el estndar EIA-568-A se consideran tres tipos de cables UTP :

Tipo 3: consiste en cables y sub hardware asociado, diseados para frecuencias de hasta 16 MHz.

Tipo 4: consiste en cables y sub hardware asociado, diseados para frecuencias de hasta 20 MHz.

Tipo 5: consiste en cables y sub hardware asociado, diseados para frecuencias de hasta 100 MHz.

De entre los anteriores, los tipos 3 y 5 son los ms utilizados en los entornos LAN. El tipo 3 corresponde a los cables de calidad telefnica que existe en la mayora de los edificios de oficinas. Con un diseo apropiado y a distancias limitadas, con cables tipo 3 se pueden conseguir velocidades de hasta 16 Mbps. El tipo 5 es un cable de mejores caractersticas para la trasmisin de datos, y cada vez se est utilizando ms como pre-instalacin en los nuevos edificios de oficinas. Con un diseo apropiado y a distancias limitadas, con tipo 5 se puede alcanzar 100 Mbps.

La diferencia esencial entre los cables tipo 3 y 5 est en el nmero de trenza por unidad de distancia. El paso de torsin en el tipo 5 es del orden de 1 ya 2 trenzas por centmetro, mientras que el tipo 3 tiene una trenza cada 7 o 10 centmetros. El trenzado del tipo 5 es por supuesto ms caro, ahora bien proporciona prestaciones superiores que el de tipo 3.

El primer parmetro para establecer la comparativa es la atenuacin. Como es sabido la energa de la seal decrece con la distancia recorrida en el medio de tras misin. En medios guiados la atenuacin obedece a una ley logartmica, por lo que se expresa como un nmero constante de decibelios por unidad de longitud. El diseador ha de tener en cuenta las siguientes consideraciones relacionadas con la atenuacin.

Primero, la seal recibida debe tener suficiente energa como para que la circuitera electrnica en el receptor pueda detectar e interpretar correctamente la seal.

En segundo lugar, la seal debe mantener un nivel lo suficientemente mayor que el del ruido para ser recibida sin error.

Tercero, la atenuacin es una funcin creciente de la frecuencia. La diafona que sufren los sistemas basados en pares trenzados es debida a la induccin que provoca un conductor en otro cercano. Por conductor debe entenderse tanto los pares que forman el cable, como los pines (patillas metlicas) del conector.

Esta diafona se denomina cercana al extremo porque la energa que sale del enlace se induce en un conductor de entrada cercano al mismo extremo, es decir, la energa de la seal trasmitida se induce en el par prximo por el que se recibe.

Fibra ptica

Se trata de un medio muy flexible y muy fino (de 2 a 125um) que conduce energa de naturaleza ptica; si, puede conducir transmisiones de luz moduladas. Para la fibra se pueden usar diversos tipos de cristales y plsticos. Las perdidas menores se han conseguido con la utilizacin de fibras de silicio fundido ultra puro.

Las fibras ultra- puras son muy difciles de fabricar.

Las fibras de cristal multicomponente tienen mayores prdidas y son ms econmicas, pero proporcionan una prestacin suficiente.

La fibra de plstico tiene todava un coste menor y se puede utilizar para enlaces de distancias cortas, para los que son aceptables prdidas moderadamente altas.

Si se compara con otros medios de la red de datos, es ms caro, sin embargo, no es susceptible a la interferencia electromagntica y ofrece velocidades de datos ms altas que cualquiera de los dems tipos de medios de la red de datos descritos aqu. El cable de fibra ptica no transporta impulsos elctricos, como lo hacen otros tipos de medios de la red de datos que usan cables de cobre. En cambio, las seales que representan a los bits se convierten en haces de luz.

Su forma es cilndrica con tres secciones radiales: ncleo, revestimiento y cubierta. El ncleo est formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plstico alta pureza con un alto ndice de refraccin. Cada fibra est rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plstico con diferentes propiedades pticas distintas a las del ncleo, es decir, con un ndice de refraccin bajo, la luz se captura en el ncleo de la fibra. Este proceso se denomina reflexin interna total y permite que la fibra ptica acte como un "tubo de luz", guiando la luz a travs de enormes distancias, incluso dando vuelta en codos. Las partes que guan la luz en una fibra ptica se denominan ncleo y revestimiento. Alrededor de este conglomerado est la cubierta (constituida de material plstico o similar) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc... Si se observa una seccin transversal de este cable, veremos que cada fibra ptica se encuentra rodeada por capas de material amortiguador protector, normalmente un material plstico como Kevlar, y un revestimiento externo. El revestimiento exterior protege a todo el cable. Generalmente es de plstico y cumple con los cdigos aplicables de incendio y construccin. El propsito del Kevlar es brindar una mayor amortiguacin y proteccin para las frgiles fibras de vidrio que tienen el dimetro de un cabello.

Siempre que los cdigos requieran que los cables de fibra ptica deban estar bajo tierra, a veces se incluye un alambre de acero inoxidable como refuerzo. La longitud mxima de cable recomendada entre nodos es de 2.000 metros, y su rendimiento es alto, de 100 0 ms Mbps.

Uno de los avances tecnolgicos ms significativos en la trasmisin de datos ha sido el desarrollo de los sistemas de comunicacin de fibra ptica. No en vano, la fibra disfruta de una gran aceptacin para las telecomunicaciones a larga distancia, y cada vez ms est siendo ms popular en las aplicaciones militares.

Su perfeccionamiento continuado as como su reduccin en precio ha contribuido a convertirla en un medio atractivo para los entornos LAN.

Las caractersticas diferenciales de la fibra ptica frente al cable coaxial y al par trenzado son:

Mayor ancho de banda: El ancho de banda, y por tanto la velocidad de trasmisin, en las fibras es enorme. Experimentalmente se ha demostrado que se pueden conseguir velocidades de trasmisin de 2 Gbps para decenas de kilmetros de distancia. Comprese con el mximo que se puede conseguir en el cable coaxial: cientos de Mbps sobre aproximadamente 1km, y con los escasos Mbps que se pueden obtener en la misma distancia para pares trenzados, o con los 100Mbps que se consiguen en pares trenzados si la distancia se reduce a unas pocas decenas de metros.

Menor tamao y peso: Las fibras, pticas son apreciablemente ms finas que el cable coaxial o que los pares trenzados embutidos, por lo menos en un orden de magnitud para capacidades de transmisin comparables. En las conducciones estrechas previstas en las edificaciones para el cableado, as como en las conducciones pblicas subterrneas, la utilizacin de tamaos pequeos tiene unas ventajas evidentes. La reduccin en tamao lleva a su vez aparejada una reduccin en peso que disminuye la infraestructura necesaria.

Atenuacin menor: La atenuacin es significativamente menor en las fibras pticas que en los cables coaxiales y pares trenzados(Figura 3.3), adems es constante en un gran intervalo de frecuencia.

Aislamiento electromagntico: Los sistemas de fibra ptica no se ven afectados por los efectos de campos electromagnticos exteriores. Estos sistemas no son vulnerables a interferencias, ruido impulsivo o diafona. Y por la misma razn, las fibras no radian energa, produciendo interferencias despreciables con otros equipos y proporcionando a la vez un alto grado de privacidad; adems, relacionado con esto la fibra es por construccin, difcil de intervenir o, coloquialmente, pinchar.

Mayor separacin entre repetidores: Cuantos menos repetidores haya el coste ser menor, adems de haber menos fuentes de error. Desde este punto de vista, las prestaciones de los sistemas de fibra ptica han sido mejoradas progresivamente. Por ejemplo, AT&T ha desarrollado un sistema de trasmisin que consigue 3.5 Gbps sobre una distancia de 318 km [ ] 92 PARK SIN NECESIDAD DE REPETIDORES. Los sistemas basados en coaxial y en pares trenzados requieren repetidores cada pocos kilmetros.

Las cinco aplicaciones bsicas en las que la fibra ptica es importante son:

Trasmisiones a larga distancia

Trasmisiones metropolitanas

Acceso a reas rurales

Bucles de abonado

Redes de rea local

Su rango de frecuencias es todo el espectro visible y parte del infrarrojo. El principio que rige la transmisin en la fibra ptica es el siguiente: los rayos de luz inciden con una gama de ngulos diferentes posibles en el ncleo del cable, entonces slo una gama de ngulos conseguirn reflejarse en la capa que recubre el ncleo. Son precisamente esos rayos que inciden en un cierto rango de ngulos los que irn rebotando a lo largo del cable hasta llegar a su destino. A este tipo de propagacin se le llama multimodal. Si se reduce el radio del ncleo, el rango de ngulos disminuye hasta que slo sea posible la transmisin de un rayo, el rayo axial, y a este mtodo de transmisin se le llama monomodal.

En una fibra multimodal, muchos rayos viajan en la fibra refractndose a diferente ngulo. En la fibra monomodo el dimetro de la fibra es de unas cuantas longitudes de onda y la fibra acta como una gua de ondas y la luz viaja en lnea recta recorriendo mayores distancias que la multimodal, recorre hasta 30km a Gbps. Los inconvenientes del modo multimodal es que debido a que dependiendo al ngulo de incidencia de los rayos, estos tomarn caminos diferentes y tardarn ms o menos tiempo en llegar al destino, con lo que se puede producir una distorsin (rayos que salen antes pueden llegar despus), con lo que se limita la velocidad de transmisin posible.

Hay un tercer modo de transmisin que es un paso intermedio entre los anteriormente comentados y que consiste en cambiar el ndice de refraccin del ncleo. A este modo se le llama multimodo de ndice gradual. Los emisores de luz utilizados son: LED ((Light Emitting Diodes de bajo coste, con utilizacin en un amplio rango de temperaturas y con larga vida media) y ILD ((Injetion Laser Diode ms caro, pero ms eficaz y permite una mayor velocidad de transmisin); ambos son dispositivos semiconductores que emiten un haz de luz cuando se es aplica una tensin.. Para las fibras multimodo, se encuentran los dimetros 62.2/125 m y 50.2/125 m, siendo el ms utilizado el de 62.2/125 m.

Hay una relacin establecida entre la longitud de onda utilizada, el tipo de trasmisin y la velocidad de trasmisin que se puede conseguir. Tanto el monomodo como el multimodo pueden admitir varias longitudes de onda diferentes y pueden utilizar como fuentes tanto laceres como diodos LED. En las fibras pticas, la luz se propaga mejor en tres regiones o ventanas de longitudes de onda, centradas a 850, 1300 y 1500 nanmetros (nm). Todas estas frecuencias estn en la zona infrarroja del espectro, por debajo del espectro visible que est situado entre los 400 y 700nm. Las prdidas son menores cuando mayor es la longitud de ondas. En la actualidad, la mayora de las aplicaciones usan como fuentes diodos LED a 850nm. Aunque esta eleccin es relativamente barata, su uso est generalmente limitado a velocidades de transmisin por debajo de 100Mbps y a distancias de pocos kilmetros. Para conseguir mayores velocidades de transmisin y mayores distancias es necesario trasmitir en la ventana centrada a 1300nm (usado tanto lser como diodos), y si todava se necesitan mejores prestaciones, entonces hay que recurrir al uso de emisores lser a 1500nm.B. Medios y/o Canales no Confinados o de transmisin inalmbrica En medios no confinados, tanto la transmisin como la recepcin se llevan a cabo mediante antenas. En la transmisin, la antena rodea energa electromagntica en el medio (normalmente el aire), y en la recepcin la antena capta las ondas electromagnticas del medio que la rodea.

Hay dos configuraciones para la emisin y recepcin de esta energa: direccional y omnidireccional. En la direccional, la antena de transmisin emite toda la energa concentrndola en un haz que es emitido en una cierta direccin, por lo que tanto las antenas el emisor como el receptor deben estar perfectamente alineados. En el mtodo omnidireccional, la antena emite la radiacin de la energa dispersamente (en mltiples direcciones), por lo que varias antenas pueden captarla. Cuanto mayor es la frecuencia de la seal a transmitir, ms factible es confinar la energa en un haz direccional (la transmisin unidireccional).

ANTENA DIRECCIONAL

En el estudio de las comunicaciones inalmbricas, se van a considerar tres rangos de frecuencias.

El primer intervalo que va desde los 2GHz hasta los 40 GHz se denomina de frecuencia microondas. En estas frecuencias de trabajo se pueden conseguir haces altamente direccionales, por lo que las microondas son adecuadas para enlaces punto a punto. Las microondas tambin se usan para las comunicaciones va satlite. Las frecuencias que van desde 30 MHz a 1 GHz son adecuadas para las aplicaciones omnidireccionales. A este rango de frecuencias lo denominamos intervalo de ondas de radio. En la Tabla se resumen las caractersticas de transmisin en medios no confinados para las distintas bandas de frecuencia. Las microondas cubren parte de la banda de UHF y cubren totalmente la banda SHF; la banda de ondas de radio cubre la VHF y parte de la banda UHF.

Otro rango de frecuencias importante para las aplicaciones de ndole local, es la zona de infrarrojos del espectro que va en trminos generales desde los 11 10 3x hasta los 14 10 2x Hz. Los infrarrojos son tiles para la conexiones locales punto a punto as como para aplicaciones multipunto dentro de rea de cobertura limitada Por tanto, para enlaces punto a punto se suelen utilizar microondas (altas frecuencias). Para enlaces con varios receptores posibles se utilizan las ondas de radio (bajas frecuencias). Los infrarrojos se utilizan para transmisiones a muy corta distancia (en una misma habitacin).

Ms adelante hablaremos de cada una de estas frecuencias.

Definicin De Antena

Conjunto de conductores debidamente asociados, que se emplea tanto para la recepcin como para la transmisin de ondas electromagnticas, que comprenden los rayos gamma, los rayos X, la luz visible y las ondas de radio.

Caractersticas De Las Antenas

Resistencia de radiacin: Debido alta radiacin en las antenas se presenta perdida de potencia. Por ello se ha establecido un parmetro denominado resistencia de radiacin Rr, cuyo valor podemos definir como el valor de una resistencia tpica en la cual, al circular la misma corriente que circula en la antena, disipara la misma cantidad de potencia.

Eficiencia de una antena: Se conoce con el nombre de eficiencia de una antena (rendimiento) a la relacin existente entre la potencia radiada y la potencia entregada a la misma.

Impedancia de entrada de una antena: En general, la impedancia de entrada de la antena depender de la frecuencia, estando formada por una componente activa Re, y una reactiva Xe. De esta forma, Re se puede asimilar a la resistencia total de la antena en sus terminales de entrada. Generalizando, podemos decir entonces que la impedancia de entrada de la antena es simplemente la relacin entre el voltaje de entrada de la antena y la corriente de entrada.

Ganancia de una antena: La ganancia de una antena representa la capacidad que tiene este dispositivo como radiador. Es el parmetro que mejor caracteriza la antena. La forma ms simple de esquematizar la ganancia de una antena es comparando la densidad de potencia radiada en la direccin de mxima radiacin con el valor medio radiado en todas las direcciones del espacio, ofrecindose en trminos absolutos. Aquellas antenas que radian por igual en todas las direcciones se llaman isotrpicas y su ganancia es de 1. Basados en esta definicin, podemos hablar de la ganancia como la relacin entre la potencia y campo elctrico producido por la antena (experimental) y la que producir una antena isotrpica (referencia), la cual radiar con la misma potencia.

Longitud eficaz de la antena: Sobre una antena se inducen corrientes y voltajes. Por tal razn, a la antena receptora se le puede considerar como un generador ideal de voltaje (V), con una impedancia interna que resulta ser igual a la de entrada.

Polarizacin de la antena: La onda electromagntica posee el campo elctrico vibrando en un plano transversal a la direccin de propagacin, pudiendo tener diversas orientaciones sobre el mismo. La polarizacin de la antena hace referencia a la orientacin del campo elctrico radiado. De esta forma, si un observador en un punto lejano a la antena "visualizara" el campo elctrico lo podra mirar de las siguientes formas:

Describiendo una elipse. En este caso se dice que la onda esta polarizada elpticamente. Describiendo una circunferencia (polarizacin circular). Polarizacin horizontal o vertical, describiendo una lnea recta.

Es importante anotar que, para que una antena "responda" a una onda incidente, tiene que tener la misma polarizacin que la onda. Por ejemplo, un dipolo vertical responder a una onda incidente si la polarizacin de dicha onda es vertical tambin.

Ancho de haz de una antena: Podemos hablar del ancho de haz de una antena como el espaciamiento angular entre dos puntos determinados de potencia media (-3dB), ubicndolos con respecto a la posicin del lbulo principal perteneciente al patrn de radiacin de la antena.

Ancho de banda de la antena: Se puede describir como los valores de frecuencia para los cuales la antena desarrolla su trabajo de manera correcta. De igual forma, el ancho de banda de una antena depende de las condiciones de los puntos de potencia media.

Microondas

Microondas terrestres

Suelen utilizarse antenas parablicas. El tamao tpico es de dimetro de unos 3mts. Estas antenas se fija rgidamente, y trasmite un haz estrecho que debe estar perfectamente enfocado hacia la antena receptora. Las antenas de microondas se sitan a una altura apreciable sobre el nivel del suelo, para con ello conseguir mayores separaciones posibles entre ellas y pasa ser capaces de salvar posibles obstculos. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parablicas.

Se suelen utilizar en sustitucin del cable coaxial o las fibras pticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisin de televisin y voz. La principal causa de prdidas es la atenuacin debido a que las prdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logartmicas). La atenuacin aumenta con las lluvias. Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, pude haber ms solapamientos de seales.

Microondas por satlite

Un satlite de comunicaciones es esencialmente una estacin que retransmite microondas. Se usa como enlace entre dos o ms receptores/trasmisores terrestres, denominados estaciones base. El satlite recibe la seal en una banda de frecuencia (canal ascendente), la amplifica o repite, y posteriormente la retransmite en otra banda de frecuencia (canal descendente). Cada uno de los satlites geoestacionarios operar en una serie de bandas de frecuencias llamadas transponders. El satlite recibe las seales y las amplifica o retransmite en la direccin adecuada. Para mantener la alineacin del satlite con los receptores y emisores de la tierra, el satlite debe ser geoestacionario. El satlite, para mantenerse geoestacionario, debe tener un periodo de rotacin igual al de la tierra y esto slo ocurre a una distancia de 35.784 km.

El rango de frecuencias para la recepcin del satlite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las seales que ascienden y las que descienden.

Debido a que la seal tarda un pequeo intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la seal. Si dos satlites utilizaran la misma banda de frecuencia y estuvieran suficientemente prximos, podran interferir mutuamente. Para evitar esto, los estndares actuales exigen una separacin mnima de 0 4 (desplazamiento angular medido desde la superficie terrestre) en la banda 4/6 GHZ, y una separacin de al menos 0 3 a 12/14 GHz.

Por tanto el nmero mximo de posibles satlites est bastante limitado. La mayora de los satlites que proporcionan servicio de enlace punto a punto operan en el intervalo entre 5,925 y 6,425 GHz, para la trasmisin desde las estaciones terrestres hacia el satlite (canal ascendente) y entre 3,7 y 4,2 GHz para la trasmisin desde el satlite hasta las tierras (cabal descendente). Esta combinacin se conoce como banda 4/6 GHz. Ntese que las frecuencias ascendentes son diferentes de las descendentes. En trasmisin continua y sin interferencias, el satlite no podr trasmitir y recibir en el mismo rango de frecuencias. As pues, las seales que se reciben desde las estaciones terrestres en una frecuencia dada se debern devolver en otra distinta.

Se suele utilizar este sistema para:

Difusin de televisin.

Transmisin telefnica a larga distancia.

Redes privadas.

Es el medio ptimo para los enlaces internacionales que tengan un alto grado de utilizacin y es competitivo comparado con los sistemas terrestres en muchos enlaces internacionales de larga distancia.

VENTAJAS DE LOS RADIOENLACES DE MICROONDAS COMPARADOS CON LOS SISTEMAS DE LNEA METLICA

Volumen de inversin generalmente ms reducido.

Instalacin ms rpida y sencilla.

Conservacin generalmente ms econmica y de actuacin rpida.

Puede superarse las irregularidades del terreno.

La regulacin solo debe aplicarse al equipo, puesto que las caractersticas del medio de transmisin son esencialmente constantes en el ancho de banda de trabajo.

Puede aumentarse la separacin entre repetidores, incrementando la altura de las torres.

DESVENTAJAS DE LOS RADIOENLACES DE MICROONDAS COMPARADOS CON LOS SISTEMAS DE LNEA METLICA

Explotacin restringida a tramos con visibilidad directa para los enlaces.

Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras en las que hay que disponer de energa y acondicionamiento para los equipos y servicios de conservacin. Se han hecho ensayos para utilizar generadores autnomos y bateras de clulas solares.

La segregacin, aunque es posible y se realiza, no es tan flexible como en los sistemas por cable

Las condiciones atmosfricas pueden ocasionar desvanecimientos intensos y desviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas de diversidad y equipo auxiliar requerida, supone un importante problema en diseo.APLICACIONES DE LAS MICROONDAS

Sin duda podemos decir que el campo ms valioso de aplicacin de las m. es el ya mencionado de las comunicaciones, desde las que pudiramos denominar privadas, pasando por las continentales e intercontinentales, hasta llegar a las extraterrestres.

En este terreno, las m. actan generalmente como portadoras de informacin, mediante una modulacin o codificacin apropiada. En los sistemas de radar, cabe citar desde los empleados en armamento y navegacin, hasta los utilizados en sistemas de alarma; estos ltimos sistemas suelen tambin basarse en efecto DOPPLER o en cambios que sufre la razn de onda estacionaria (SWR) de una antena, pudiendo incluso reconocerse la naturaleza del elemento de alarma. Sistema automtico de puertas, medida de velocidad de vehculos, etc.

Otro gran campo de aplicacin es el que se pudiera denominar cientfico. En radioastronoma ocurre que las radiaciones extraterrestres con frecuencia comprendidas entre 10 Mhz y 10Ghz pueden atravesar el filtro impuesto por la atmsfera y llegar hasta nosotros.

Entre estas radiaciones estn algunas de tipo espectral, como la lnea de 1420 OH, y otras de tipo continuo debidas a radiacin trmica, emisin giromagntica, sincrnica, etc. La deteccin de estas radiaciones permite obtener informacin de la dinmica y constitucin del universo. En el estudio de los materiales (elctricos, magnticos, palmas) las m. se pueden utilizar bien para la determinacin de parmetros macroscpicos, como son la permisividad elctrica y la permeabilidad magntica, bien para el estudio directo de la estructura molecular de la materia mediante tcnicas espectroscpicas y de resonancia.

En el campo mdico y biolgico se utilizan las m. Para la observacin de cambios fisiolgicos significativos de parmetros del sistema circulatorio y respiratorio.

Es imposible hacer una enumeracin exhaustiva de aplicaciones que, aparte de las ya citadas, pueden ir desde la mera confeccin de juguetes hasta el controlar de procesos o funcionamiento de computadores ultra rpidos. Quiz el progreso futuro de las microondas. Est en el desarrollo cada da mayor, de los dispositivos a estado slido, en los cules se consigue una disminucin de precio y tamao que puede llegar a niveles insospechados; estos sistemas son la combinacin de los generadores a semiconductores con las tcnicas de circuitos integrada, fcilmente adaptables a la produccin en masa.

Sin embargo no todo son beneficios; un crecimiento incontrolado de la utilizacin de las m., puede dar lugar a problemas no solo de congestin del espectro, interferencias, etc., sino tambin de salud humana; este ltimo aspecto no est lo suficientemente estudiado, como se deduce del hecho de que los ndices de peligrosidad sean marcadamente diferentes de unos pases a otros.

CONFIABILIDAD DE SISTEMAS DE RADIOTRANSMISION POR MICROONDAS

Las normas de seguridad de funcionamiento de los sistemas de microondas han alcanzado gran rigidez. Por ejemplo, se utiliza un 99.98% de confiabilidad general en un sistema patrn de 6000 Km. de longitud, lo que equivale a permitir solo un mximo de 25 segundos de interrupcin del ao por cada enlace.

Por enlace o radioenlace se entiende el tramo de transmisin directa entre dos estaciones adyacentes, ya sean terminales o repetidoras, de un sistema de microondas. El enlace comprende los equipos correspondientes de las dos estaciones, como as mismo las antenas y el trayecto de propagacin entre ambas. De acuerdo con las recomendaciones del CCIR, los enlaces, deben tener una longitud media de 50 Km.

Las empresas industriales que emplean sistemas de telecomunicaciones tambin hablan de una confiabilidad media del orden de 99.9999%, o sea un mximo de 30 segundos de interrupciones por ao, en los sistemas de microondas de largo alcance.

Los clculos estimados y cmputos de interrupciones del servicio por fallas de propagacin, emplean procedimientos parcial o totalmente empricos. Los resultados de dichos clculos generalmente se dan como tiempo fuera de servicio (TFS) anual por enlace o porcentaje de confiabilidad por enlace.

Ondas de radio

Cuando los electrones oscilan en un circuito elctrico, parte de su energa se convierte en radiacin electromagntica. La frecuencia (la rapidez de la oscilacin) debe ser muy alta para producir ondas de intensidad aprovechable que, una vez formadas, viajan por el espacio a la velocidad de la luz. Cuando una de esas ondas encuentra una antena metlica, parte de su energa pasa a los electrones libres del metal y los pone en movimiento, formando una corriente alterna cuya frecuencia es la misma que la de la onda. Este es, sencillamente, el principio de la comunicacin por radio.

La diferencia ms palpable entre las microondas y las ondas de radio es que estas ltimas son omnidireccionales, mientras que las primeras tienen un diagrama de radiacin mucho ms direccional. Por tanto, las ondas de radio no necesitan antenas parablicas, ni necesitan que dichas antenas estn instaladas sobre una plataforma rgida para estar alineadas.

Con el trmino ondas de radio se alude de una manera poco precisa a todas las bandas de frecuencia desde 3 kHz a 300 Ghz. Aqu dicho trmino se considera que abarca la banda VHF y parte de la UHF : de 30MHz a 1 GHz. Este rango cubre la radio comercial FM, as como televisin UHF y VHF. Este rango tambin se utiliza para una serie de aplicaciones de redes de datos.

El rango de frecuencias comprendido entre 30 MHz y 1 GHz es muy adecuado para la difusin simultnea a varios destinos.

A diferencia de las ondas electromagnticas con frecuencias menores, la ionosfera es transparente para ondas de radio superiores a 30 MHz. As pues, la trasmisin es posible cuando las antenas estn alineadas, no producindose interferencias entre los transmisores debidas a la reflexiones con la atmsfera. A diferencia de la regin de las microondas, las ondas de radio son menos sensibles a la atenuacin producida por la lluvia.

Un factor determinante en las ondas de radio son las interferencias por multi-trayectorias. Entre las antenas, debido a la reflexin en la superficie terrestre, el mar u otros objetos, pueden aparecer multi-trayectorias. Este efecto se observa con frecuencia en el receptor de TV y consiste en que se puede observar varias imgenes (o sombras) cuando pasa un avin.

Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son:

Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.

Las microondas son ms sensibles a la atenuacin producida por la lluvia.

En las ondas de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos, pueden aparecer mltiples seales "hermanas".

Existen varios mecanismos con los cuales puede propagarse las ondas de radio desde una antena transmisora hasta la receptora.

Estas se pueden clasificar en:

Onda ionosfrica.

Onda troposfrica.

Onda terrestre.

La onda ionosfrica, es la que permite las comunicaciones a larga distancia de todos los tipos, con excepcin de las ondas de muy baja frecuencia, y es la causa de las variaciones de la intensidad de las seales durante el da y la noche, durante el invierno y el verano, etc.

El trmino onda troposfrica, se refiere a la energa que se propaga en el espacio por encima de la tierra, en condiciones tales que resulta afectada por la ionosfera, una regin ionizada que existe en la alta atmsfera alrededor de 60 Km de altura, y que tiene la propiedad de refractar las ondas de radio, devolvindolas hacia la tierra en muchas circunstancias. La troposfera, es la porcin de la atmsfera terrestre de un espesor de alrededor de 16 Km. adyacente a la superficie terrestre.

La onda terrestre es aquella que se desplaza siguiente el nivel del suelo, rara vez penetra en los tneles y es posible reconocerla cuando se viaja rpido y se desciende una hondonada, y se vuelve a subir, observndose que la seal disminuye, aunque no desparece del todo.

Diferentes modos de Propagacin de Ondas de Radio

Infrarrojos

Las comunicaciones mediante infrarrojos se llevan a cabo mediante trasmisores y receptores (transceivers) que modulan luz infrarroja no coherente. Los emisores y receptores de infrarrojos (transceivers) deben estar alineados o bien estar en lnea tras la posible reflexin de rayo en superficies como las paredes. En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos (paredes por ejemplo). Tampoco es necesario permiso para su utilizacin (en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso).IV. inecuacin y/o desigualdad de kraftEn la teora de cdigos, ''la desigualdad de Kraft'', nombrada as debido a Leon Kraft, expresa las condiciones suficientes para la existencia de un cdigo prefijo1 y, las condiciones necesarias para la existencia de un cdigo unvocamente decodificable para un grupo dado de longitudes de palabra. Sus aplicaciones a los cdigos y arboles prefijos son usualmente empleadas en ciencias de la computacin y teora de la informacin.

Ms especficamente, la desigualdad de Kraft, limita la longitud de las palabras en un cdigo prefijo: si se toma la exponencial de la longitud de cada palabra vlida, el grupo resultante de valores debe seguir una funcin de probabilidad, es decir, su medida total debe ser menor o igual a uno (1). La desigualdad de Kraft puede ser entendida en trminos de un presupuesto limitado de palabras a ser empleado, siendo las palabras ms cortas, las ms caras.

Si la desigualdad de Kraft se cumple de manera estrictamente desigual (menor a 1), el cdigo tiene alguna redundancia.

Si la desigualdad de Kraft se cumple de manera que el resultado es exactamente igual a 1, el cdigo en cuestin es un cdigo completo.

Si la desigualdad de Kraft no se cumple, el cdigo no es unvocamente decodificable.Sea el alfabeto A={a0,a1,...,an-1} la cantidad de smbolos de "A" es |A|=N.

Supongamos que Cn es el cdigo libre de prefijo correspondiente al caracter An y sea Ln la longitud de Cn. (Notar que Cn puede ser cualquier cdigo)Definimos al nmero de Kraft "K" como:

Se demuestra que para un cdigo prefijo K debe ser menor o igual a uno, esta es la desigualdad de Kraft que no demostraremos aqu.

Desigualdad de Kraft Esta desigualdad es fundamental pues si queremos un cdigo decodificable sabemos que tenemos que satisfacer la desigualdad de Kraft.

Sabemos que la longitud Li de un cdigo debe ser al menos -log2(Pi) para satisfacer la entropa, si adems queremos que el cdigo sea decodificable debemos pedirle que cumpla la desigualdad de Kraft, supongamos que Ei es la cantidad de bits que debemos agregar a la longitud determinada por la entropa para que el cdigo sea decodificable.

Sea:

Li = - log2(Pi) + Ei (Ei es la longitud extra que debemos agregar)

2(-Li) = 2(--log2Pi).2-Ei con 2log2(Pi) = Pi

= Pi.2(-Ei)

Planteando el nmero de Kraft y reemplazando Li por el valor calculado.

Sea Ei = E para todo i (caso ms simple en el cual a todos la misma longitud)

Por la desigualdad de Kraft.

2(-E)