1. Qu es el ancho de banda?1.1. DefinicinSe conoce como banda ancha en telecomunicaciones a la transmisin de datos simtricos por la cual se envan simultneamente varias piezas de iformacion, con el objeto de incrementar la velocidad de transmisin efectiva. En ingeniera de redes este termino se utiliza tambin para losm etodos en donde dos o mas seales comparten un medio de transmisin.

En conexiones a Internet el ancho de banda es la cantidad de informacin o de datos que se puede enviar a travs de una conexin de red en un perodo de tiempo dado. El ancho de banda se indica generalmente en bites por segundo (BPS), kilobites por segundo (kbps), o megabites por segundo (mps).En las redes de ordenadores, el ancho de banda a menudo se utiliza como sinnimo para la tasa de transferencia de datos - la cantidad de datos que se puedan llevar de un punto a otro en un perodo dado (generalmente un segundo). Esta clase de ancho de banda se expresa generalmente en bits (de datos) por segundo (bps). En ocasiones, se expresa como bytes por segundo (Bps). Un mdem que funciona a 57.600 bps tiene dos veces el ancho de banda de un mdem que funcione a 28.800 bps. En general, una conexin con ancho de banda alto es aquella que puede llevar la suficiente informacin como para sostener la sucesin de imgenes en una presentacin de video.Debe recordarse que una comunicacin consiste generalmente en una sucesin de conexiones, cada una con su propio ancho de banda. Si una de stas conexiones es mucho ms lenta que el resto actuar como cuello de botella haciendo lenta la comunicacin. Hay dos conceptos dentro del termino ancho de banda: el ancho de banda de una seal y el ancho de banda de un sistema:1.2 Ancho de banda de una seal

Dentro de una seal, de cualquier tipo, normalmente hay componentes de muchas frecuencias, es decir, las seales no suelen ser tonos puros (de una sola frecuencia) sino la suma de infinitos tonos puros; pero no todos los tonos tienen la misma importancia dentro de la seal. Unas frecuencias (o tonos) aportan ms potencia a la seal que otros. El rango de frecuencias donde se encuentra la mayor parte de la potencia de la seal se llama ancho de banda. Por ejemplo, en la voz humana la mayor parte de la potencia de la seal se encuentra en un margen de unos 3400 Hz, aunque emitimos dentro de un margen de frecuencias mayor. Por eso cuando tu escuchas a alguien por telfono (cuyo ancho de banda es de 3400 Hz) le reconoces aunque notas la voz cambiada (hay componentes de frecuencia que no estn).

Tambin puede ser que en una determinada aplicacin no queramos perder ninguna componente espectral (frecuencia) por muy poca potencia que aporte al conjunto de la seal entonces el ancho de banda ser todo el espectro de frecuencias donde tenemos seal; por ejemplo, si la primera componente est a 1kHz y la ltima a 21 kHz el ancho de banda de la seal es de 20 kHz.

1.3 Ancho de banda de un sistema

Hay una frecuencia que es la que aporta mayor potencia al sistema, es la frecuencia ms importante; esta frecuencia se suele denominar frecuencia de resonancia(cuando sintonizas una emisora en tu radio, la frec. De resonancia es la correspondiente a la emisora) ; a frecuencias superiores e inferiores a esta la potencia disminuye, se suele denominar frecuencia de corte inferior a la frecuencia a la que se ha perdido 3 dB de potencia (la mitad de la potencia) en frecuencias inferiores a la de resonancia, y frecuencia de corte superior a la frecuencia a la que se ha perdido 3 dB de potencia en frecuencias superiores a la mxima. El rango que va desde la frecuencia de corte inferior a la frecuencia de corte superior se le llama ancho de banda del sistema. Por ejemplo si la frecuencia de corte inferior es de 4 KHz y la frecuencia de corte superior es de 15 KHz, el ancho de banda del sistema es de 11 KHz.1.3.1 Caractersticas En su forma ms simple, el ancho de banda es la capacidad de transferencia de datos en otras palabras, la cantidad de datos que se pueden mover de un punto a otro en cierta cantidad de tiempo. El tener una comunicacin de datos de punto a punto implica dos cosas: Un conjunto de conductores elctricos utilizados para hacer posible la comunicacin a bajo nivel Un protocolo para facilitar la comunicacin de datos confiable y eficiente Hay dos tipos de componentes de sistemas que satisfacen estos requerimientos: Buses DatapathsComo se mencion anteriormente, los buses permiten la comunicacin de punto a punto y utilizan algn tipo de protocolo para asegurarse de que toda la comunicacin toma lugar de forma controlada Sin embargo, los buses tienen otras caractersticas distintivas: Caractersticas elctricas estandarizadas (tales como el nmero de conductores, niveles de voltaje, velocidades de seales, etc.) Caractersticas mecnicas estandarizadas (tales como el tipo de conector, tamao de la tarjeta, formato fsico, etc.)1.4 Datapaths Los datapaths pueden ser ms difciles de identificar pero, como los buses, estn en todas partes. Tambin a igual que los buses, los datapaths permiten la comunicacin punto a punto. Sin embargo, a diferencia de los buses, los datapaths:Utilizan un protocolo ms simple (si es que lo utilizan)Tienen poca (o ninguna) estandarizacin mecnicaLa razn de estas diferencias es que los datapaths son normalmente internos a algunos componentes de sistemas y no son usados para facilitar la interconexin ad-hoc de componentes diferentes.VentajasDesventajas

Las computadoras a las que deseas que tengan un ancho de banda amplio tendrn una mejor navegacin y podrn hacerlo eficazmenteLas computadoras que limitaras no navegaran ampliamente pero si es en beneficio de tu red para que se as rpida no importa

La banda ancha puede ser clasificada en dos formas segn la velocidad que ofrece en el envo y recepcin de paquetes.Asymmetric Digital Subscriber LineEs la ms comn conocida por las siglas ADSL. Presenta velocidades distintas para el envo y recepcin de datos.Dentro de este tipo de conexiones se encuentra la VDSL (Very High bit-rate Digital Subscriber Line) que ofrece velocidades superiores a la ADSL.Las xDSL (ADSL y VDSL) pueden ser tambin del tipo xDSL2 que ofrecen velocidades superiores.Symmetric Digital Subscriber LinePresenta la misma velocidad de bajada que de subida de ah el nombre de conexin simtrica.Este tipo es mucho ms caro y poco habitual.Tipos de banda anchaLas conexiones de banda ancha xDSL se clasifican en base a la infraestructura de hardware que utilizan para la transmisin de datos pudiendo clasificarse como:1.2.1 xDSLUtilizan unos dispositivos de comunicacin denominados modems o routers en funcin de si permiten un slo ordenador o varios pudiendo ser del tipo Wifi que permiten la conexin al dispositivo sin necesidad de cables.Funcionan sobre el cable de cobre de telefona pudiendo transmitir datos y voz de forma simultnea.Alcanzan velocidades de transmisin elevadas que pueden oscilar entre 1Mbps y los 75Mbps.1.2.2 Internet por cablePara su funcionamiento necesitan de los denominados cablemodems que hacen uso de lneas de fibra ptica utilizadas para la transmisin de la televisin por cable.Ofrecen altas velocidades pero su uso se ve limitado por la infraestructura necesaria que no est disponible en todas las ciudades.1.2.3 Internet satlitePara su funcionamiento requieren de un mdem especfico as como una antena con un receptor LBN.Si bien, su instalacin es ms completa y requiere de personal cualificado, permite su utilizacin en aquellos lugares dnde no llegan los otros sistemas pues no se ve afectada por la orografa del terreno.1.2.4 WimaxEsta es un tipo de conexin especfica que permite accede a Internet mediante el uso de antenas de gran alcance utilizando un sistema de microondas para la recepcin y ondas de radio para la emisin.Es utilizado en zonas rurales siendo Iberbanda el proveedor ms conocido y con mayor infraestructura.1.2.5 3G-4GEs un sistema de conexin a la red que utiliza la seal de los telfonos mviles.Est sujeta a las zonas cobertura de telefona de cada operador.Una vez indicados los tipos queda en manos del usuario decantarse por aquella que mejor cubra sus expectativas.2 Circuito de marcacinCuando las llamadas se realizan a travs de enlaces analgicos el tipo de marcacin se establece en los enlaces, existiendo dos tipos: Marcacin decdica por pulsos Marcacin por tonos2.1 Marcacin decdica por pulsosLa marcacin decdica por pulsos consiste en el envo por el telfono de la informacin numrica, en forma de pulsos, a la central telefnica automtica para que esta le conecte con el telfono deseado.Los pulsos los genera el telfono mediante un dispositivo mecnico denominado disco de marcar, el cual consiste en un disco giratorio provisto de diez agujeros, de aqu lo de decadica, numerados del 0 al 9.El disco de marcar es un dispositivo mecnico del que estn dotados determinados tipos de telfonos antiguos para la marcacin por pulsos.Consiste en un disco giratorio provisto de diez agujeros numerados del 0 al 9 en los cuales el usuario introduce el dedo para hacer girar el disco hasta un tope. Alcanzado dicho tope, se libera el disco que retrocede por la accin de un muelle helicoidal situado alrededor del eje de giro. En este movimiento de retroceso, mediante una leva, se produce la apertura y cierre de la lnea telefnica, tambin denominada bucle local o de abonado, un nmero de veces igual al dgito marcado (el 0 origina 10 impulsos). Estas aperturas y cierres del bucle son detectados y registrados por la central telefnica y dan lugar al accionamiento de los dispositivos de seleccin pertinentes con objeto de enlazar al usuario llamante con el llamado.La marcacin decdica por pulsos se ha venido utilizado en exclusividad desde los orgenes de la telefona automtica hasta tiempos relativamente recientes.2.2 Marcacin por tonosEn telefona, el sistema de marcacin por tonos, tambin llamado sistema multifrecuencial o DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency), consiste en lo siguiente:Como la lnea alimenta el micrfono a 48 V, esta tensin se puede utilizar para alimentar, tambin, circuitos electrnicos. Uno de ellos es el marcador por tonos. Tiene lugar mediante un teclado que contiene los dgitos y alguna tecla ms (* y #), cuya pulsacin produce el envo de dos tonos simultneos para cada pulsacin. Estos circuitos podan ser tanto bipolares como CMOS, y aadan nuevas prestaciones, como repeticin del ltimo nmero (redial) o memorias para marcacin rpida, pulsando una sola tecla.Cuando el usuario pulsa en el teclado de su telfono la tecla correspondiente al dgito que quiere marcar, se envan dos tonos, de distinta frecuencia: uno por columna y otro por fila en la que est la tecla, que la central descodifica a travs de filtros especiales, detectando instantneamente que dgito se marc.La Marcacin por tonos fue posible gracias al desarrollo de circuitos integrados que generan estos tonos desde el equipo terminal, consumiendo poca corriente de la red y sustituyendo el sistema mecnico de interrupcin-conexin (el anticuado disco de marcar).Este sistema supera al de marcacin por pulsos por cuanto disminuye la posibilidad de errores de marcacin, al no depender de un dispositivo mecnico. Por otra parte es mucho ms rpido ya que no hay que esperar tanto tiempo para que la central detecte las interrupciones, segn el nmero marcado.La mayora de los telfonos fabricados actualmente han reemplazado el viejo sistema de Dialing (marcado) rotatorio por pulsos y emplean el nuevo mtodo de dialing DTMF. Este sistema utiliza seales analgicas (tonos mezclados de audiofrecuencia) para enviar a la central telefnica el nmero de abonado que se ha marcado, por supuesto la central telefnica tendr que estar equipada con los circuitos necesarios para la decodificacin de los tonos. En lugar del disco rotatorio que todos conocemos se utiliza un teclado matricial con 12 push-bottons con los nmeros del 0 al 9 y los smbolos asterisco (*) y pound (# ), cada vez que se presiona una de las teclas se produce una salida con dos tonos mezclados que representan el nmero marcado. Hay un tono de baja frecuencia por cada rengln y un tono de mas alta frecuencia por cada columna. Por ejemplo, si se presiona el 7 se obtienen dos tonos, uno de 852 Hz. y otro de 1209 Hz. Este mtodo de tono dual permite el uso de 12 combinaciones diferentes con solo 7 generadores de tono. Las frecuencias y la distribucin del teclado han sido internacionalmente estandarizados y se ha establecido su respectiva tolerancia de +/- 2% en USA y America.Las ventajas de la marcacin por tonos DTMF sobre la marcacin a pulsos es evidente, es mucho mas rapido y prctico ya que en el sistema DTMF se necesitan tan solo 50 mseg. para el reconocimiento de cualquier nmero con otros 50 milisegundos de separacion entre cada dgito dando un total de 0.1 segundos por dgito.No obstante, las modernas centrales telefnicas de conmutacin digital, controladas por ordenador, siguen admitiendo la conexin de terminales telefnicos con ambos tipos de marcacin ms rpida.2.3 Circuito de TimbradoUn tono de llamada, popularmente conocido por el anglicismo Ringtone, es el trmino con el cual se conoce el sonido hecho por un telfono para indicar la llegada de un mensaje de texto o al recibir una llamada.El timbre va conectado a la lnea a travs del gancho, que es un conmutador que se acciona al descolgar. Una tensin alterna de 75 V en la lnea hace sonar el timbre.El timbre electromecnico, que se basa en un electroimn que acciona un badajo que golpea la campana a la frecuencia de la corriente de llamada (25 Hz), se ha visto sustituido por generadores de llamada electrnicos, que, igual que el timbre electromecnico, funcionan con la tensin de llamada (75 V de corriente alterna y 25 Hz de periodo, enviada superpuesta a los 48 Voltios de tensin continua de la lnea). Suelen incorporar un oscilador de periodo en torno a 0,5 s, que conmuta la salida entre dos tonos producidos por otro oscilador. El circuito va conectado a un pequeo altavoz piezoelctrico. Resulta curioso que se busquen tonos agradables para sustituir la estridencia del timbre electromecnico, cuando ste haba sido elegido precisamente por ser muy molesto y obligar as al usuario a atender la llamada gracias al timbre.2.4 Telfonos IPLa implementacin de un sistema telefnico IP requiere el uso de un tipo muy especfico de telfono, el telfono IP. Los telfonos IP son a veces llamados telfonos VoIP, telfonos SIP o telfonos basados en software. Todos estos son exactamente la misma cosa y estn basados en el principio de transmisin de voz sobre Internet, o tecnologa VoIP ( voice over internet protocol), como es mejor conocido.2.4.1 Tipos de Telefonos IPBasicamente hay 2 tipos de telfonos IP.1.- Softphone: Es un telfono IP basado en software, es un programa que utiliza el micrfono y los altavoces de la computadora, o auriculares conectados, para permitirle realizar o recibir llamadas.2.- Telfono IP basado en hardware: Es un telfono IP basado en hardware tiene la apariencia de un telfono normal y acta como tal. Sin embargo, se conecta directamente a la red de datos. Estos telfonos tienen un miniswitch integrado o un puerto adicional de red, para que puedan compartir la conexin de red con la computadora, de esa forma, no se necesita un punto de red adicional para el telfono.3 Subsistemas

En cualquier tipo de red o sistema telefnico podemos observar la existencia de 3 subsistemas, que conjuntados forman cualquier red de telefona, a saber: conmutacin, transmisin y distribucin. Conmutacin. Es el sistema que realiza la conexin entre los abonados. Una central de pblica o privada de conmutacin conecta miles de abonados. Transmisin. Es el transporte de energa a travs de un medio, utilizando los medios y tcnicas ya estudiadas. Distribucin. Es la conexin hasta el punto final de abonado, realizado por las lneas de abonado, partiendo de nodos troncales y finalizando en equipos individuales. Generalmente estn formadas por lneas de 2 hilos (par) que unen el distribuidor de la central de conmutacin pblica y el telfono del abonado.

3.1 Conmutacin telefnica.Todas las centrales telefnicas disponen en su estructura de 2 bloques funcionales: Unidad de conmutacin y unidad de control. La unidad de conmutacin es la encargada de establecer un camino entre la entrada y la salida para realizar la comunicacin. Contiene una red de contactos a travs de los cuales pasan las llamadas, y debido a la posibilidad de que no todos los usuarios puedan establecer al mismo tiempo una comunicacin, se permite que los dispositivos internos sean reducidos, realizando este proceso en 3 etapas.

Las centrales telefnicas realizan dos tipos de enlaces: los que conectan a dos abonados de una misma central, que son los enlaces internos, y los de entrada / salida de otras centrales. Puesto que todos los abonados no utilizan la central al mismo tiempo, el nmero de enlaces es inferior al de abonados. Cuando un abonado quiere efectuar una llamada, en las etapas de concentracin se busca un enlace que se encuentre disponible. El nmero de entradas es igual al nmero de abonados, mientras que el de salidas est en funcin del trfico que se origine. En las teas de expansin cuando una llamada entra en la central se selecciona al abonado llamado entre todos los pertenecientes a la central. Si no pertenece a la central, se selecciona la central a la que pertenezca y se enva la llamada.

La tcnica que emplean las centrales de conmutacin para conectar 2 abonados se llama conmutacin de circuitos, en la que el abonado que llama y el que recibe la llamada establecen un circuito fsico real y en exclusiva durante todo el tiempo que dura la comunicacin. Se dedica todo el ancho de banda a una llamada determinada En cuanto a la forma de realizar esta conmutacin hablamos de 2 tipos fundamentales: Espacial o analgica (SDM). Consiste en que el conmutador establece los caminos fsicos entre los circuitos de entrada y de salida, mantenindose todo el tiempo que dura la comunicacin. Es el utilizado para seales analgicas.

Temporal o digital (TDM). El sistema conmuta las informaciones en espacios de tiempo fijos, utilizando sistemas MIC.

La unidad de control es la que rige el paso de la seal por la unidad de conmutacin, optimizando el funcionamiento de sta y dirigiendo y supervisando todas las funciones que realiza la central. El tipo de control ms utilizado es el indirecto, siendo el tipo elegido el control por programa almacenado, y distribuido, que se basan en el uso de microprocesadores. 3.2 Funciones de un sistema de conmutacin Si partimos desde un abonado que procede a descolgar su telfono, tendremos: Espera. La central debe reconocer en todo momento cuando el abonado procede a descolgar su telfono. Aviso. Indicar mediante distintos tonos el proceso que sigue su llamada. Recepcin de informacin numrica. Control y supervisin. En funcin de la informacin recibida debe gobernar el proceso de establecimiento y mantenimiento de una comunicacin. Seleccin. Debe seleccionar la ruta ms adecuada. Transmisin. En funcin de la tecnologa empleada. 3.3 Dimensionado de centrales El resultado de dimensionar una central de conmutacin debe satisfacer en buena medida dos factores: 1. Calidad del sistema.2. Coste del mismo.Quiere esto decir que el dimensionado debe realizarse en funcin del nmero de abonados y del nmero de llamadas buscando un equilibrio entre ambos. Por esto al dimensionar se deben calcular todos sus elementos en capacidad y tamao, de forma que den servicio a la demanda estimada con la cantidad adecuada. Los 2 conceptos fundamentales son:

Volumen de trfico. Cantidad de informacin cursada por un grupo de centrales durante un periodo de tiempo. Intensidad de trfico. Volumen de trfico por un grupo de centrales, por unidad de tiempo, expresndose mediante la siguiente expresin: I= N llamadas hora * tiempo(min) /60 = Erlangs/hora4. Red TelefnicaEst formada por un conjunto de centrales de conmutacin, enlaces entre las mismas y enlaces entre stas y los abonados. Existen tantas posibilidades de formacin de redes como entre todos los elementos citados. Utilizan una tcnica de conmutacin de circuitos, es decir se establece un camino fsico en exclusiva antes y durante la conversacin, para despus liberar ese circuito para que sea utilizado por otros abonados. Esta tcnica se justifica por la imposibilidad de mantener permanentemente conectados a todos los usuarios entre s, con dedicacin exclusiva. Ya hemos citado anteriormente que los bucles locales, aquellos que conectan al usuario final con su central de referencia, estn formados de pares trenzados. Si la distancia no supera los 55 Km, tendremos slo cable de par trenzado. Por el contrario si la distancia los supera hasta 75 Km, se utilizan amplificadores de lnea y si la distancia llega hasta los 9 Km, tendremos lneas cargadas con bobinas de carga. Este bucle se ve fuertemente afectado de diafona e interferencia. Utiliza un ancho de banda total de 0 a 4 KHz, incluidas las bandas de guarda, con 31 KHz es suficiente para transportar las frecuencias requeridas para las comunicaciones vocales. La limitacin del ancho de banda est impuesta por la arquitectura de la red, no por el medio fsico en si mismo, de hecho el par trenzado puede ser usado en transmisiones de hasta 250 Khz. Para los bucles digitales es necesario no cargar las lneas por que en buena medida las bobinas de carga son las responsables de restringir el ancho de banda hasta los 4 Khz. A pesar de que el bucle local es predominantemente analgico, el resto de la red ha evolucionado hacia el uso de lneas digitales. Para enviar varias comunicaciones por la misma lnea los sistemas utilizan tcnicas de FDM en bucles analgicos y tcnicas MDT en digitales. De forma genrica en cuanto a los bucles locales podemos decirDe los millones de lneas instaladas, la longitud media es de 33 Km. Aproximadamente un 20% tienen instaladas bobinas de carga. Se utilizan calibres de 26 AWG hasta los 3 Km, y despus 24 AWG o menos. Un bucle tiene una media de 22 empalmes, lo que conlleva riesgos de atenuacin4.1 Estructura jerrquicaTodas las centrales admiten un nmero mximo de usuarios, dependiendo de su funcin, por lo que se hace necesario la utilizacin de otras centrales dando lugar a la formacin de una estructura jerrquica. En este tipo de redes tenemos varios niveles, cada central depende de otra de nivel superior. Para conectar centrales que estn al mismo nivel se utiliza una red complementaria llamada red de enlaces. Este diseo de red pretende conseguir el mximo ahorro en equipos y medios de transmisin, existiendo la posibilidad de que el sistema pueda estar ocupado durante cierto tiempo. La central a la que se conectan todos los abonados se denomina central local o terminal y si los abonados pertenecen a la misma poblacin se le conoce como central urbana. Los circuitos que unen a los abonados con las centrales locales se llaman lneas de abonados. Las centrales de trnsito son las que se ocupan del proceso de conexin entre centrales locales o urbanas. Agrupando a varias centrales locales y en el nivel jerrquico superior, tenemos centrales primarias. De igual forma se crean centrales secundarias, terciarias y por ltimo centrales internacionales. En ciudades donde el trfico interno sea muy importante interesa enlazar centrales del mismo rango, no con niveles superiores sino con una red complementaria llamada red de enlace. Si conectan centrales locales se llaman centrales de trnsito y centrales tndem si conectan centrales primarias5. Comunicacin pticaLa comunicacin ptica es cualquier forma de comunicacin que utiliza la luz como medio de transmisinUn sistema ptico de comunicacin consiste de un transmisor que codifica el mensaje dentro de una seal ptica, un canal, que transporta la seal a su destino, y un receptor, que reproduce el mensaje desde la seal ptica recibida.Formas de comunicacin pticaHay muchas formas de comunicaciones pticas no tecnolgicas, incluyendo el lenguaje corporal y el lenguaje de seas. Tcnicas como el telgrafo ptico, las banderas de seales, seales de humo y hogueras fueron las primeras formas de comunicacin ptica tecnolgicas.Los transmisores en las lneas de fibra ptica son generalmente leds o diodos lser. La luz infrarroja es la ms utilizada en estas redes, ya que se transmite con menos atenuacin y dispersin. Para codificar la seal se utiliza comnmente modulacin de la intensidad, aunque se ha demostrado en pruebas de laboratorio que se puede modular la fase y la frecuencia. La necesidad de una seal peridica regenerativa, fue ampliamente superada con la introduccin del amplificador de fibra dopada de erbio, que extendi las distancias de enlace a un costo significativamente menorSistema de comunicacin ptica de espacio libreLos sistemas pticos de espacio libre son generalmente utilizados para la comunicacin de "ltima milla" y pueden funcionar a distancia de varios kilmetros de largo siempre y cuando exista una clara lnea de visin entre el emisor y el receptor, y el receptor ptico pueda decodificar la informacin trasmitida.Principios bsicos de la ptica, refraccin, difraccin y reflexinintroduccionEn el estudio de la programacion de una onda aparecen una serie de fenomenos como la reflexion como la reflexion, la refraccion y la dfraccion, que es el paso de un frente de onda a la siguiente.6. RefraccinLa refraccin es el cambio de direccin que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separacin de los dos medios y si estos tienen ndices de refraccin distintos. La refraccin se origina en el cambio de velocidad de propagacin de la onda sealada.ndice de refraccinRefraccin de ondas de radioOtro ejemplo de refraccin no ligado a ondas electromagnticas es el de las ondas ssmicas. La velocidad de propagacin de las ondas ssmicas depende de la densidad del medio de propagacin y, por lo tanto, de la profundidad y de la composicin de la regin atravesada por las ondas. Se producen fenmenos de refraccin en los siguientes casos: Refraccin entre la transicin entre dos capas geolgicas, especialmente entre el manto terrestre y el ncleo de la Tierra. En el manto, por pequeas desviaciones de la densidad entre capas ascendentes menos densas y descendentes, ms densas.Ley de refraccin (Ley de Snell)La relacin entre el seno del ngulo de incidencia y el seno del ngulo de refraccin es igual a la razn entre la velocidad de la onda en el primer medio y la velocidad de la onda en el segundo medio, o bien puede entenderse como el producto del ndice de refraccin del primer medio por el seno del ngulo de incidencia es igual al producto del ndice de refraccin del segundo medio por el seno del ngulo de refraccin.7. DifraccinEn fsica, la difraccin es un fenmeno caracterstico de las ondas que se basa en la desviacin de estas al encontrar un obstculo o al atravesar una rendija. La difraccin ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnticas como la luz visible y las ondas de radio. Tambin sucede cuando un grupo de ondas de tamao finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difraccin, el haz colimado de ondas de luz de un lser debe finalmente divergir en un rayo ms amplio a una cierta distancia del emisor.Difraccin e interferenciaLa Difraccin y la interferencia son fenmenos inseparables, al punto que no es siempre sencillo distinguirlos. Esto es debido a que la difraccin es una forma particular de interferencia. Citando a Richard Feynman: No-one has ever been able to define the difference between interference and diffraction satisfactorily. It is just a question of usage, and there is no specific, important physical difference between them. (Nadie ha sido capaz de definir la diferencia entre interferencia y difraccin de forma satisfactoria. Es solo una cuestin de uso, sin diferencias fsicas importantes).Como consecuencia, cuando en la fsica, se necesita estudiar formas de interferencia especficas, es necesario poder distinguir los efectos provenientes de las mismas a los efectos provenientes de la difraccin.La interferencia se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difraccin disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamao del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.ReflexinLa reflexin es el cambio de direccin de una onda, que al estar en contacto con la superficie de separacin entre dos medios cambiantes, regresa al punto donde se origin. Ejemplos comunes son la reflexin de la luz, el sonido y las ondas en el agua.Reflexin de la luz y sus leyesLa luz es una manifestacin de energa. Gracias a ella las imgenes pueden ser reflejadas en un espejo, en la superficie del agua o un piso muy brillante. Esto se debe a un fenmeno llamado reflexin de la luz. La reflexin ocurre cuando los rayos de luz que inciden en una superficie chocan en ella, se desvan y regresan al medio que salieron formando un ngulo igual al de la luz incidente, muy distinta a la refraccin.Es el cambio de direccin, en el mismo medio, que experimenta un rayo luminoso al incidir oblicuamente sobre una superficie. Para este caso las leyes de la reflexin son las siguientes: 1a. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un mismo plano. 2a. ley: El ngulo de incidencia es igual al ngulo de reflexin.

Reflexin especularLa reflexin especular se produce cuando un rayo de luz incide sobre una superficie pulida (espejo) cambia su direccin sin cambiar el medio por donde se propaga; decimos que el rayo de luz se refleja.Reflexin DifusaCuando un rayo de luz incide sobre una superficie "no pulida", los rayos no se reflejan en ninguna direccin, es decir se difunden. Esto se puede producir por ejemplo en la madera.RetrorreflexinLa retrorreflexin es la capacidad que tienen algunas superficies que por su estructura pueden reflejar la luz de vuelta hacia la fuente, sin que importe el ngulo de incidencia original. Este comportamiento se puede observar en un espejo, pero nicamente cuando ste se encuentra perpendicular a la fuente; es decir, cuando el ngulo de incidencia es igual a 90. Se puede construir un retrorreflector simple colocando tres espejos ordinarios de forma que todos sean perpendiculares entre s (un reflector esquinero). La imagen que se produce es igual a la imagen producida por un espejo pero invertida. Tal como se observa en la figura, la combinacin de las diferentes superficies hace que el haz de luz sea reflejado de vuelta a la fuente.

Si a una superficie se le aplica una pequea capa de esferas reflectivas es posible obtener una superficie con una capacidad limitada de retrorreflexin. El mismo efecto se puede obtener si se dota a la superficies con una estructura similar a pequeas pirmides (reflexin esquinera). En ambos casos, la estructura interna de la superficie refleja la luz que incide sobre ella y la enva directamente hacia la fuente. Este tipo de superficies se utilizan para crear las seales de trnsito y las placas de los automviles; en este caso particular no se desea una retrorreflexin perfecta, pues se quiere que la luz retorne tanto hacia las luces del vehculo que emite el haz de luz como a los ojos de la persona que lo va conduciendo.

Reflexin acoplada complejaLa luz se refleja exactamente en la direccin de la fuente de donde proviene debido a un proceso ptico no lineal. En este tipo de reflexin, no solo se invierte la direccin de la luz; tambin se invierte el frente de la onda. Un reflector acoplado se puede utilizar para eliminar aberraciones en un haz de luz, reflejndola y hacindola pasar de nuevo por el dispositivo ptico que causa la aberracin.8. Caractersticas y estructura de los sistemas de comunicacin pticasUn sistema de comunicaciones pticas est constituido fundamentalmente por un transmisor ptico, un canal de transmisin de fibra ptica y un receptor. Si el sistema es utilizado para comunicar puntos separados por grandes distancias, es necesario incluir repetidores de seal, dependiendo de las prdidas en el canal a lo largo de la distancia deenlace.El objetivo de todo sistema de comunicaciones es la transmisin de la mayor cantidad deinformacin en el menor tiempo posible, lo que implica que la investigacin en este campo se concentre ms en los sistemas de comunicaciones de alta velocidad.Hasta la tercera generacin, todos los sistemas de comunicaciones pticas utilizanmodulacin de intensidad de la fuente luminosa, de acuerdo con las variaciones de la seal moduladora analgica o digital, y la recepcin de la seal se realiza detectando estas variaciones de forma directa. A continuacin se describen brevemente los sistemas de comunicaciones pticas, analgicos y digitales. Sistemas analgicos. Sistemas digitales. Tcnicas de Multicanalizacin. Multicanalizacin por divisin de tiempo. Multicanalizacin por divisin en longitud de onda.

9. Fibra Optica.

ques fbra optca?La luz se mueve a la velocidad de la luz en el vaco, sin embargo, cuando se propaga por cualquier otro medio, la velocidad es menor. As, cuando la luz pasa de propagarse por un cierto medio a propagarse por otro determinado medio, su velocidad cambia, sufriendo adems efectos de reflexin (la luz rebota en el cambio de medio, como la luz reflejada en los cristales) y de refraccin (la luz, adems de cambiar el modulo de su velocidad, cambia de direccin de propagacin, por eso vemos una cuchara como doblada cuando est en un vaso de agua, la direccin de donde nos viene la luz en la parte que est al aire no es la misma que la que est metida en el agua.

Concepto de Fibra Optca.Los circuitos de fibra ptica son filamentos de vidrio (compuestos de cristales naturales) o plstico (cristales artificiales), del espesor de un pelo (entre 10 y 300 micrones). Llevan mensajes en forma de haces de luz que realmente pasan a travs de ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y esquinas) sin interrupcin.Las fibras pticas pueden ahora usarse como los alambres de cobre convencionales, tanto en pequeos ambientes autnomos (tales como sistemas de procesamiento de datos de aviones), como en grandes redes geogrficas (como los sistemas de largas lneas urbanas mantenidos por compaas telefnicas).

El principio en que se basa la transmisin de luz por la fibra es la reflexin interna total; la luz que viaja por el centro o ncleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ngulo mayor que el ngulo crtico, de forma que toda la luz se refleja sin prdidas hacia el interior de la fibra. As, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejndose miles de veces. Para evitar prdidas por dispersin de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el ncleo de la fibra ptica est recubierto por una capa de vidrio con un ndice de refraccin mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.

Tipos y caractersticas de FO monomodo y FO multimodo.Componentes de la Fibra pticaEl Ncleo: En slice, cuarzo fundido o plstico - en el cual se propagan las ondas pticas. Dimetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo.La Funda ptica: Generalmente de los mismos materiales que el ncleo pero con aditivos que confinan las ondas pticas en el ncleo.El revestimiento de proteccin: por lo general esta fabricado en plstico y asegura la proteccin mecnica de la fibra.Fibra Monomodo:Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de informacin. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero tambin es la ms compleja de implantar. El dibujo muestra que slo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de "monomodo" (modo de propagacin, o camino del haz luminoso, nico). Son fibras que tienen el dimetro del ncleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las seales pticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 m m. Si el ncleo est constituido de un material cuyo ndice de refraccin es muy diferente al de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de ndice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo, ya que sus pequeas dimensiones implican un manejo delicado y entraan dificultades de conexin que an se dominan mal.Fibra Multimodo de ndice Gradiante Gradual:Las fibras multimodo de ndice de gradiente gradual tienen una banda de paso que llega hasta los 500MHz por kilmetro. Su principio se basa en que el ndice de refraccin en el interior del ncleo no es nico y decrece cuando se desplaza del ncleo hacia la cubierta. Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje de la fibra, como se puede ver en el dibujo. Estas fibras permiten reducir la dispersin entre los diferentes modos de propagacin a travs del ncleo de la fibra.La fibra multimodo de ndice de gradiente gradual de tamao 62,5/125 m (dimetro del ncleo/dimetro de la cubierta) est normalizado, pero se pueden encontrar otros tipos de fibras:Multimodo de ndice escalonado 100/140 mm.Multimodo de ndice de gradiente gradual 50/125 m m.Fibra Multimodo de ndice escalonado:Las fibras multimodo de ndice escalonado estn fabricadas a base de vidrio, con una atenuacin de 30 dB/km, o plstico, con una atenuacin de 100 dB/km. Tienen una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilmetro. En estas fibras, el ncleo est constituido por un material uniforme cuyo ndice de refraccin es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el ncleo hasta la cubierta conlleva por tanto una variacin brutal del ndice, de ah su nombre de ndice escalonado.

Defnicon de laser Optco.Un lser (de la sigla inglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificacin de luz por emisin estimulada de radiacin) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecnica cuntica, la emisin inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente tanto espacial como temporalmente. La coherencia espacial se corresponde con la capacidad de un haz para permanecer con un pequeo tamao al transmitirse por el vaco en largas distancias y la coherencia temporal se relaciona con la capacidad para concentrar la emisin en un rango espectral muy estrecho.

Caracterstcas de un laser Optco.Un lser tpico consta de tres elementos bsicos de operacin. Una cavidad ptica resonante, en la que la luz puede circular, que consta habitualmente de un par de espejos de los cuales uno es de alta reflectancia (cercana al 100%) y otro conocido como acoplador, que tiene una reflectancia menor y que permite la salida de la radiacin laser de la cavidad. Dentro de esta cavidad resonante se sita un medio activo con ganancia ptica, que puede ser slido, lquido o gaseoso (habitualmente el gas se encontrar en estado de plasma parcialmente ionizado) que es el encargado de amplificar la luz. Para poder amplificar la luz, este medio activo necesita un cierto aporte de energa, llamada comnmente bombeo. Este bombeo es generalmente un haz de luz (bombeo ptico) o una corriente elctrica (bombeo elctrico).

Cavidad lserLa cavidad ptica resonante conocida tambin como cavidad lser existe en la gran mayora de los dispositivos lser y sirve para mantener la luz circulando a travs del medio activo el mayor nmero de veces posible. Generalmente est compuesta de dos espejos dielctricos que permiten reflectividades controladas que pueden ser muy altas para determinadas longitudes de onda. El espejo de alta reflectividad refleja cerca del 100% de la luz que recibe y el espejo acoplador o de salida, un porcentaje ligeramente menor. Estos espejos pueden ser planos o con determinada curvatura, que cambia su rgimen de estabilidad. Segn el tipo de lser, estos espejos se pueden construir en soportes de vidrio o cristales independientes o en el caso de algunos lseres de estado slido pueden construirse directamente en las caras del medio activo, disminuyendo las necesidades de alineacin posterior y las prdidas por reflexin en las caras del medio activo.

Medio activoEl medio activo es el medio material donde se produce la amplificacin ptica. Puede ser de muy diversos materiales y es el que determina en mayor medida las propiedades de la luz lser, longitud de onda, emisin contnua o pulsada, potencia, etc. El medio activo es donde ocurren los procesos de excitacin (electrncica o de estados vibracionales) mediante bombeo de energa, emisin espontnea y emisin estimulada de radiacin. Para que se d la condicin lser, es necesario que la ganancia ptica del medio activo sea inferior a las prdidas de la cavidad ms las prdidas del medio. Dado que la ganancia ptica es el factor limitante en la eficiencia del lser, se tiende a buscar medios materiales que la maximicen, minimizando las prdidas, es por esto que si bien casi cualquier material puede utilizarse como medio activo 8 , slo algunas decenas de materiales son utilizados eficientemente para producir lseres. Con mucha diferencia, los lseres ms abundantes en el mundo son los de semiconductor. Pero tambin son muy comunes los lseres de estado slido y en menos medida los de gas. Otros medios son utilizados principalmente en investigacin o en aplicaciones industriales o mdicas muy concretas.

BombeoPara que el medio activo pueda amplificar la radiacin, es necesario excitar sus niveles electrnicos o vibracionales de alguna manera. Comnmente un haz de luz (bombeo ptico) de una lmpara de descarga u otro lser o una corriente elctrica (bombeo elctrico) son empleados para alimentar al medio activo con la energa necesaria. El bombeo ptico se utiliza habitualmente en lseres de estado slido (cristales y vidrios) y lseres de colorante (lquidos y algunos polmeros) y el bombeo elctrico es el preferido en lseres de semiconductor y de gas. En algunas raras ocasiones se utilizan otros esquemas de bombeo que le dan su nombre, por ejemplo a los lseres qumicos o lseres de bombeo nuclear que utilizan la energa de la fisin nuclear. Debido a las mltiples prdidas de energa en todos los procesos involucrados, la potencia de bombeo siempre es menor a la potencia de emisin lser.Los bucles de fibras, de grosor similar al de un pelo, iluminados mediante luz lser, proporcionan el medio de transmisin para los sistemas de comunicaciones pticos. Un cable de fibra ptica normal compuesto por 100 o ms de estas fibras puede transportar ms de 40.000 canales de voz. (Foto cedida por Lucent Technologies).

Transmisores pticosLos transmisores pticos son elementos que dentro del diseo de un sistema de transmisin de fibra ptica que cumplen la funcin de convertir las seales elctricas en seales pticas (en formas de pulsos de luz) para ser transmitidas por la fibra, para enviar los rayos de luz se utilizan principalmente los diodos LED y los diodos Lser, los cuales se utilizan segn los requerimientos tcnicos, dependiendo de sus fortalezas y debilidades y la forma como se realice el diseo del sistema. Son dispositivos encargados de realizar la conversin electro-ptica de la seal para introducirla en el canal de informacin, es decir el cable de Fibra ptica, estn compuestos por un modulador y una fuente de luz principalmente. Generalmente se espera que el transmisor que introduzca una potencia ptica adecuada, tamao y forma adecuadas a la fibra, una longitud de onda que permita atenuacin y dispersin mnima para el canal, una anchura espectral pequea y que sea capaz de trabajar a muy alta frecuencia Dentro de los transmisores se realiza el acoplamiento de la luz, el cual depende principalmente de la fuente de luz (diodo LED o lser).Diodos LEDSon fuentes de luz con emisin espontnea o natural (no coherente), son diodos semiconductores de unin p-n que para emitir luz se polarizan directamente.Diodos LASER (LD)Son fuentes de luz coherente de emisin estimulada con espejos semireflejantes formando una cavidad resonante, la cual sirve para realizar la retroalimentacin ptica, as como el elemento de selectividad (igual fase y frecuencia).

Receptores pticosEl propsito del receptor ptico es extraer la informacin contenida en una portadora ptica que incide en el fotodetector. En los sistemas de transmisin analgica el receptor debe amplificar la salida del fotodetector y despus demodularla para obtener la informacin. En los sistemas de transmisin digital el receptor debe producir una secuencia de pulsos (unos y ceros) que contienen la informacin del mensaje transmitido.

FotodetectorConvierte la potencia ptica incidente en corriente elctrica, esta corriente es muy dbil por lo que debe amplificarse. Las caractersticas principales que debe tener son:

Sensibilidad alta a la longitud de onda de operacinContribucin mnima al ruido total del receptorAncho de banda grande (respuesta rpida)

Existen dos tipos de fotodetectores:Fotodetectores PINGenera un solo par electrn-hueco por fotn absorbido. Son los ms comunes y estn formados por una capa de material semiconductor ligeramente contaminado (regin intrnseca), la cual se coloca entre dos capas de material semiconductor, una tipo N y otra tipo P. Cuando se le aplica una polarizacin inversa al fotodetector, se crea una zona desrtica (libre de portadores) en la regin intrnseca en la cual se forma un campo elctrico. Donde un fotn en la zona desrtica con mayor energa o igual a la del material semiconductor, puede perder su energa y excitar a un electrn que se encuentra en la banda de valencia para que pase a la banda de conduccin. Este proceso genera pares electrn.

Comuncaciones por Infrarojo.

Definicon.Las redes por infrarrojos nos permiten la comunicacin entre dos nodos, usando una serie de LEDs infrarrojos para ello. Se trata de emisores/receptores de las ondas infrarrojas entre ambos dispositivos, cada dispositivo necesita al otro para realizar la comunicacin por ello es escasa su utilizacin a gran escala.

Esa es su principal desventaja, a diferencia de otros medios de transmisin inalmbricos (Bluetooth, Wireless, etc.).

En el modo punto-a-punto.Los patrones de radiacin del emisor y del receptor deben de estar lo ms cerca posible y que su alineacin sea correcta. Como resultado, el modo punto-a-punto requiere una lnea-de-visin entre las dos estaciones a comunicarse. Este modo punto-a-punto conectado a cada estacin.

Modo Casi-difuso.Son metodos de emisin radial, es decir que cuando una estacin emite una seal ptica, sta puede ser recibida por todas las estaciones al mismo tiempo en la clula. En el modo casidifuso las estaciones se comunican entre si por medio de superficies reflectantes. No es necesaria la lnea de visin entre dos estaciones, pero s deben de estarlo con la superficie de reflexin. Adems es recomendable que las estaciones estn cerca de la superficie de reflexin, sta puede ser pasiva activa. En las clulas basadas en reflexin pasiva, el reflector debe de tener altas propiedades reflectivas y dispersivas, mientras que en las basadas en reflexin activa se requiere de un dispositivo de salida reflexivo, conocido como satlite, que amplifica la seal ptica. La reflexin pasiva requiere ms energa, por parte de las estaciones, pero es ms flexible de usar.

Modo Difuso.El poder de salida de la seal ptica de una estacin, debe ser suficiente para llenar completamente el total del cuarto, mediante mltiples reflexiones, en paredes y obstculos del cuarto. Por lo tanto la lnea-de-vista no es necesaria y la estacin se puede orientar hacia cualquier lado. El modo difuso es el ms flexible, en trminos de localizacin y posicin de la estacin, sin embargo esta flexibilidad esta a costa de excesivas emisiones pticas. Por otro lado la transmisin punto-a-punto es el que menor poder ptico consume, pero no debe de haber obstculos entre las dos estaciones. Es ms recomendable y ms fcil de implementar el modo de radiacin casi-difuso. La tecnologa infrarroja esta disponible para soportar el ancho de banda de Ethernet, ambas reflexiones son soportadas (por satlites y reflexiones pasivas).