Clase 2tele

Fundamentos de TelematicaTema 4

Medios de transmision

Jose Angel Vallejo Pinto([email protected])

Universidad de Oviedo

Area de Ingenierıa Telematica

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

Indice

Medios de transmision guiados:Par trenzado.Cable coaxial.Fibra optica.

Medios de transmision no guiados:Antenas.Propagacion de la senal.


Resumen

Medios de transmision guiados (cable).No guiados (inalambricos).Caracterısticas y calidad determinadas por elmedio y la senal.Para los guiados, el medio es muy importante.Para los no guiados, el ancho de bandaproducido por la antena es lo mas importante.Los elementos clave son la velocidad detransmision y la distancia.


Factores de diseno

Ancho de banda:Un ancho de banda mayor proporciona unamayor velocidad de transmision de datos.

Dificultades en la transmision:Atenuacion.

Interferencias.Numero de receptores:

En medios guiados.Un mayor numero de receptores (enlacemultipunto) produce una mayor atenuacion.


Espectro electromagnetico


Medios guiados: Caracterısticas de transmision

Par trenzado.Cable coaxial.Fibra optica.


Par trenzado

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


Aplicaciones del par trenzado

Es el medio mas empleado.Redes de telefonıa:

Entre las casas y la central local (bucle deabonado).

Dentro de edificios:Conexion a la central privada (PBX).

En redes de area local (LAN):10 Mbps o 100 Mbps.


Pros y contras del par trenzado

Pros:Barato.Sencillo de manejar.

Contras:Velocidad de transmision de datos limitada.Rango de frecuencias reducido.


Caracterısticas de transmision del par trenzado

Analogica:Amplificadores cada 5 o 6 Km.

Digital:Emplea senales analogicas o digitales.Repetidores cada 2 o 3 Km.

Distancia limitada.Ancho de banda limitado (1 MHz).Velocidad de transmision limitada (100 Mbps).Susceptible a interferencias y ruido.


Efecto del ruido sobre lıneas en paralelo y de par trenzado


Diafonıa

Induccion de un conductor en otro cercano.La induccion se produce cuando la senal transmitida en elenlace se acopla en un conductor cercano e induce unasenal en sentido contrario.Es decir, la energıa transmitida es capturada por un par derecepcion.


Pares trenzados apantallados y sin apantallar

Pares trenzados sin apantallar (UTP):Medio habitual en telefonıa.El mas barato.El mas facil de instalar.Sufre interferenciaselectromagneticasexternas.

Pares trenzados apantallados (STP):Una cubierta o malla metalicareduce las interferencias.Mas costoso.Mas dificil de manipular(es duro y pesado).


Categorıas de UTP

Categorıa 3:Hasta 16 MHz.En la mayorıa de los edificios es de calidad telefonica.Longitud de trenzado de 7,5 cm a 10 cm.

Categorıa 4:Hasta 20 MHz.

Categorıa 5:Hasta 100 MHz.Normalmente preinstalado en edificios de recienteconstruccion.Longitud de trenzado de 0,6 cm a 0,85 cm.

Categorıas 5E, 6 y 7.


Categorıas y clases de par trenzado


Comparacion entre el par trenzado apantallado y sin apantallar


Cable coaxial

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


Aplicaciones del cable coaxial

El medio mas polivalente.Distribucion de television:

Antena para television.Television por cable.

Telefonıa a larga distancia:Puede transportar mas de 10.000 canales devoz a la vez.Esta siendo reemplazado por la fibra optica.

Conexion con perifericos a corta distancia.Redes de area local.


Caracterısticas de transmision del cable coaxial

Analogicas:Amplificadores cada muy pocos kilometros.Mas cercanos cuanto mayor es la frecuencia.Hasta los 500 MHz.

Digital:Repetidor cada kilometro.Mas cercanos cuanto mayor sea la velocidadde transmision.


Fibra optica

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


Beneficios de la fibra optica

Mayor capacidad:Velocidad de transmision de cientos de Gbps.

Menor tamano y peso.Atenuacion menor.Aislamiento electromagnetico.Mayor separacion entre repetidores:

Decenas de kilometros como mınimo.


Aplicaciones de la fibra optica

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


Caracterısticas de transmision de la fibra optica

Actua como una guıa de ondas de 1014 a1015 Hz:

Partes del espectro visible e infrarrojo.Diodo LED (Light Emitting Diode):

Mas barato.Opera en un rango mayor de temperaturas.Mayor vida media.

Diodo ILD (Injection Laser Diode):Mas eficaz.Mayor velocidad de transmision de datos.

Multiplexacion por division en longitudes de onda.


Modos de transmision en las fibras opticas


Utilizacion de frecuencias para diversas aplicaciones de la fibra


Atenuacion en los medios guiados


Transmision inalambrica

Medios no guiados.Transmision y recepcion mediante antenas.Configuracion direccional:

Se concentra en un haz.Se requiere un alineamiento perfecto.

Configuracion omnidireccional:La senal se expande en todas direcciones.Puede ser recibida por varias antenas.


Frecuencias

De 30 MHz hasta 1 GHz:Transmision omnidireccional.Ondas de radio y television.

De 2 GHz hasta 40 GHz:Microondas.Haces altamente direccionales.Transmision punto a punto.Por vıa satelite.

De 3 x 1011 Hz hasta 2 x 1014 Hz:Infrarrojos.Conexion local.


Antenas

Conductor electrico empleado para radiar o recibir energıaelectromagnetica.Transmision:

La antena convierte la energıa electrica de radiofrecuenciadel transmisor en energıa electromagnetica.Esa energıa electromagnetica se radia al entornocircundante.

Recepcion:La energıa electromagnetica captada por la antena seconvierte en energıa electrica de radiofrecuencia.Esa energıa electrica se envıa al receptor.

Suele utilizarse la misma antena para las dos cosas.


Patron de radiacion

La potencia se radia en todas las direcciones.No se tiene el mismo rendimiento en todas lasdirecciones.La antena isotropica es (en teorıa) un punto enel espacio:

Radia por igual en todas las direcciones.Presenta un patron de radiacion esferico.


Antena parabolica reflectante I

Se emplea para transmitir microondas terrestres y porsatelite.Una parabola es el lugar geometrico de los puntosequidistantes de una lınea y un punto no perteneciente adicha lınea:

El punto fijo es el foco.La lınea es la directriz.

Mediante la revolucion de la parabola alrededor del eje seobtiene un paraboloide:

Una seccion paralela al eje es una parabola.Una seccion perpendicular al eje es un cırculo.

Una fuente situada en el foco producira ondas reflejadaspor la parabola paralelas al eje

Crea (en teorıa) un haz paralelo de luz/sonido/radio.En recepcion, la senal se concentra en el foco, que esdonde se situa el detector.


Antena parabolica reflectante II


Ganancia de la antena

Medida de la direccionalidad de la misma.Potencia emitida en una direccion concretacomparada con la emitida por la antenaisotropica.Se mide en decibelios (dB).El resultado es una perdida de potencia en otradireccion.El area eficaz tiene relacion con el tamano y laforma:

Relacionado con la ganancia.


Microondas terrestres

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

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


Atenuacion

Depende de la longitud de onda de la senal.Tambien depende de las condicionesmeteorologicas. P.ej. a partir de 10 GHz aumentamucho la atenuacion a causa de la lluvia.La expresion general de la atenuacion con ladistancia es:


Microondas por satelite

Satelite o estacion que retransmite microondas.El satelite recibe en una frecuencia, amplifica orepite la senal y la retransmite en otra frecuencia.Necesita una orbita geoestacionaria:

Distancia de 35.784 Km.Television.Trasmision telefonica a larga distancia.Redes privadas.


Enlaces vıa satelite


Ondas de radio

Omnidireccionales.Radio FM.Television UHF y VHF.Antenas alineadas.Interferencias producidas por trayectoriasmultiples:

Reflexiones.


Infrarrojos

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


Propagacion inalambrica

La senal viaja por tres rutas:Onda de superficie:

Sigue el contorno de la tierra.Hasta 2 MHz.Radio en AM.

Onda ionosferica:De 2 a 30 MHz.Radioaficionados, onda corta. La senal se refleja (enrealidad se refracta) en las capas superiores de la atmosfera(ionosfera).

Onda espacial (troposferica):Por encima de 30 Mhz.Puede tener un alcance superior a la vision directa debido ala refraccion.


Propagacion por onda de superficie


Propagacion por onda ionosferica


Propagacion por onda espacial (vision directa)


Refraccion

La velocidad de la onda electromagnetica es funcion de ladensidad del material:

∼ 3x108 m/s en el vacıo, menos en cualquier otro medio.Al pasar la ondas de un medio a otro, su cambio develocidad provoca una curvatura de la direccion de la onda(en la frontera entre los medios) hacia el medio mas denso.

El ındice de refraccion es:seno(angulo de incidencia)/seno(angulo de refraccion)Varıa con la longitud de onda.

Puede provocar un cambio repentino de direccion en latransicion entre los dos medios.Puede provocar una curvatura gradual si la densidad delmedio es variable

La densidad de la atmosfera decrece con la altura.Provoca que las ondas de radio se curven hacia la tierra.


Horizontes optico y de radio


Transmision mediante onda espacial I

Perdidas en el espacio libre:La senal se dispersa con la distancia.Mayores para frecuencias mas altas(longitudes de onda menores).

Absorcion atmosferica:El vapor de agua y el oxıgeno absorben lassenales de radio:

Agua: maxima absorcion a 22 GHz,menos por debajo de 15 GHz.Oxıgeno: maxima absorcion a 60 GHz,menos por debajo de 30 GHz.

La lluvia y la niebla dispersan las ondas deradio.


Transmision mediante onda espacial II

Multitrayecto:Lo mejor es tener vision directa si es posible.La senal puede reflejarse, provocando larecepcion de varias copias.Puede que ni siquiera se reciba la senaldirecta.Las copias multiples pueden reforzar ocancelar la senal directa.

Refraccion:Puede provocar una perdida parcial o total dela senal en el receptor.


Perdidas en el espacio libre


Interferencia por trayecto multiple


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