introducción medios transmisión

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 UNIVERSIDAD CENTRAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA CURSO: MEDIOS DE TRANSMISIÓN INTRODUCCIÓN A LAS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE UN MEDIO DE TRANSMISIÓN Y PROPIEDADES DEL MEDIO DE TRANSMISIÓN ATMOSFÉRICA ELABORADO POR: ING. JEFFRY MURILLO ARGUEDAS ING. LUIS ALONSO REY SOTO PROFESOR: ING. MINOR CAAMAÑO II CUATRIMESTRE

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UNIVERSIDAD CENTRAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA

INGENIERÍA

LICENCIATURA EN INGENIERÍAELECTRÓNICA

CURSO: MEDIOS DE TRANSMISIÓN

INTRODUCCIÓN A LAS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE

UN MEDIO DE TRANSMISIÓN Y PROPIEDADES DELMEDIO DE TRANSMISIÓN ATMOSFÉRICA

ELABORADO POR: ING. JEFFRY MURILLO ARGUEDASING. LUIS ALONSO REY SOTO

PROFESOR: ING. MINOR CAAMAÑO

II CUATRIMESTRE

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Introducción a las características básicas de un medio de transmisión.

Por medio de transmisión se entiende el material físico cuyas propiedades detipo electrónico, mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo que se empleen parafacilitar el transporte de información entre terminales que se encuentren distantesgeográficamente y formen parte de un sistema de transmisión.

El medio de transmisión consiste en el elemento que conecta físicamente lasestaciones de trabajo al servidor y los recursos de la red. Entre los diferentes mediosutilizados en la construcción de redes de transmisión de datos se pueden mencionar: elcable de par trenzado, el cable coaxial, la fibra óptica y el espectro electromagnético(en el caso de las transmisiones inalámbricas). El uso de un medio físico (cableado) ono físico (transmisiones inalámbricas) depende del tipo de aplicación particular ya quecada medio tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación, anchode banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas.

Clasificación.

Dependiendo de la forma de conducir la señal a través del medio, los medios detransmisión se pueden clasificar en dos grandes grupos, medios de transmisiónguiados y medios de transmisión no guiados; además, según el sentido de latransmisión podemos encontrarnos con 3 tipos diferentes: Simplex, Half-Duplex y Full-Duplex. También debe indicarse que los medios de transmisión se pueden caracterizarpor utilizarse en rangos de frecuencia de trabajo diferentes.

Medios de transmisión guiados.

Los medios de transmisión guiados están constituidos por un cable que seencarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro. Lasprincipales características de los medios guiados son el tipo de conductor utilizado, lavelocidad máxima de transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entrerepetidores, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, la facilidad de

instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de nivel de enlace.La velocidad de transmisión depende directamente de la distancia entre los

terminales, y de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto a punto o un enlacemultipunto. Debido a esto los diferentes medios de transmisión tendrán diferentesvelocidades de conexión que se adaptarán a utilizaciones dispares.

Dentro de los medios de transmisión guiados se encuentran los siguientes:

1. Par trenzado:

Consiste en un par de hilos conductores de cobre de 1mm de espesor y entre0,32 y 1,3mm de espesor cruzados entre sí, con el objetivo de reducir el ruido de

diafonía. A mayor número de cruces por unidad de longitud, mejor comportamientoante el problema de diafonía. Este tipo de cable está compuesto, por un conductorinterno de alambre electrolítico recocido circular, aislado por una capa de polietilenocoloreado

Existen tres tipos de par trenzado:

• No protegido: Unshielded Twisted Pair (UTP). Este es un cable de par trenzadoy sin recubrimiento metálico externo, de modo que es sensible a lasinterferencias. Es importante guardar la numeración de los pares, ya que de lo

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contrario el efecto del trenzado no será eficaz, disminuyendo sensiblemente oincluso impidiendo la capacidad de transmisión. Es un cable barato, flexible ysencillo de instalar, con una impedancia típica de 100 ohms.

• Protegido: Shielded Twisted Pair  (STP). Este es un cable similar al UTP con ladiferencia que cada par tiene una pantalla protectora, además de tener unalámina externa de aluminio o de cobre trenzado alrededor del conjunto de

pares, diseñada para reducir la absorción del ruido eléctrico. Este cable es máscostoso y difícil de manipular que el UTP. Se emplea en redes de ordenadorescomo Ethernet o Token Ring, y tiene una impedancia de 150 ohms por logeneral.

• Pantalla Global: FTP, similar al STP, pero con una impedancia de 120 ohm porlo general.

Ahora bien, el cable UTP se clasifica en categorías:

• Categoría 1: Este tipo de cable esta especialmente diseñado para redestelefónicas, es el típico cable empleado para teléfonos por las compañíastelefónicas. Alcanzan como máximo velocidades de hasta 4 Mbps

• Categoría 2: De características idénticas al cable de categoría 1.• Categoría 3: Es utilizado en redes de ordenadores de hasta 16 Mbps de

velocidad y con un ancho de banda de hasta 16 MHz• Categoría 4: Esta definido para redes de ordenadores tipo anillo como Token

Ring con un ancho de banda de hasta 20 MHz y con una velocidad de 20 Mbps• Categoría 5: Es un estándar dentro de las comunicaciones en redes LAN. Es

capaz de soportar comunicaciones de hasta 100 Mbps con un ancho de bandade hasta 100 MHz Este tipo de cable es de 8 hilos, es decir cuatro parestrenzados. La atenuación del cable de esta categoría viene dado por esta tablareferida a una distancia estándar de 100 metros:

• Categoría 5e: Es una categoría 5 mejorada. Minimiza la atenuación y lasinterferencias. Esta categoría no tiene estandarizadas las normas aunque si estadiferenciada por los diferentes organismos.

• Categoría 6: No está estandarizada aunque ya se está utilizando. Se definiránsus características para un ancho de banda de 250 MHz

• Categoría 7: No está definida y mucho menos estandarizada. Se definirá paraun ancho de banda de 600 MHz

Las aplicaciones principales en las que se hace uso de cables de par trenzadoson:

• Bucle de abonado: Es el último tramo de cable existente entre el teléfono deun abonado y la central a la que se encuentra conectado. Este cable suele serUTP Cat 3.

• Redes LAN: En este caso se emplea UTP Cat 5 o Cat 6 para transmisión dedatos, consiguiendo velocidades de varios centenares de Mbps Un ejemplo de

este uso lo constituyen las redes 10/100/1000BASE-T.

Elementos de conexión.

• Conectores. El cable de par trenzado utiliza conectores telefónicos RJ-45 paraconectar a un equipo. Éstos son similares a los conectores telefónicos RJ-11.Aunque los conectores RJ-11 y RJ-45 parezcan iguales a primera vista, haydiferencias importantes entre ellos: el conector RJ-45 contiene ocho conexionesde cable, mientras que el RJ-11 sólo contiene cuatro.

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• Paneles de conexiones ampliables. Existen diferentes versiones queadmiten hasta 96 puertos y alcanzan velocidades de transmisión de hasta 100Mbps

• Clavijas. Estas clavijas RJ-45 dobles o simples se conectan en paneles deconexiones y placas de pared y alcanzan velocidades de datos de hasta 100Mbps

• Placas de pared. Éstas permiten dos o más enganches.

Consideraciones sobre el cableado de par trenzado.

El cable de par trenzado se utiliza si:

• La LAN tiene una limitación de presupuesto.• Se desea una instalación relativamente sencilla, donde las conexiones de los

equipos sean simples.

No se utiliza el cable de par trenzado si:

• La LAN necesita un gran nivel de seguridad y se debe estar absolutamenteseguro de la integridad de los datos.

• Los datos se deben transmitir a largas distancias y a altas velocidades.

2. El cable coaxial:

Se compone de un hilo conductor, llamado núcleo, y una malla externa, todoseparado por un dieléctrico o aislante. Consiste en un cable conductor interno(cilíndrico) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por unaislante macizo. Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable.Otra definición es decir que un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobrerodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa.

Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a máslarga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos interferencias ypermite conectar más estaciones. Se suele utilizar para televisión, telefonía a largadistancia, redes de área local, conexión de periféricos a corta distancia, etc. Se utiliza

para transmitir señales analógicas o digitales, y sus inconvenientes principales son:atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.

Para señales analógicas se necesita un amplificador cada pocos kilómetros ypara señales digitales un repetidor cada kilómetro.

El término apantallamiento hace referencia al trenzado o malla de metal (u otromaterial) que rodea algunos tipos de cable. El apantallamiento protege los datos

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transmitidos absorbiendo las señales electrónicas espurias, llamadas ruido, de formaque no pasan por el cable y no distorsionan los datos.

El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman losdatos; este núcleo puede ser sólido o de hilos; si el núcleo es sólido, normalmente esde cobre. Por otra parte, rodeando al núcleo hay una capa aislante dieléctrica que la

separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege alnúcleo del ruido eléctrico y de la intermodulación (la intermodulación es la señal quesale de un hilo adyacente). Ahora bien, el núcleo de conducción y la malla de hilosdeben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, el cable experimentaría uncortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla circularíanpor el hilo de cobre. Estos cortocircuitos de bajo voltaje generalmente causan un falloen el dispositivo y lo habitual es que se pierdan los datos.

Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, Teflón oplástico) rodea todo el cable y lo hace más resistente a interferencias y atenuación queel par trenzado. La malla de hilos protectora absorbe las señales electrónicas perdidas,de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable de cobre interno.Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y parasoportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un equipamiento pocosofisticado.

Tipos de cable coaxial.

Hay dos tipos de cable coaxial:

• Cable fino (Thinnet).• Cable grueso (Thicknet).

Consideraciones sobre el cable coaxial.

Utilice el cable coaxial si necesita un medio que pueda:

•  Transmitir voz, vídeo y datos.•  Transmitir datos a distancias mayores de lo que es posible con un cableado

menos caro• Ofrecer una tecnología familiar con una seguridad de los datos aceptable.

3. La fibra óptica:

Es el medio de transmisión más novedoso dentro de los guiados y su uso seestá masificando en todo el mundo reemplazando el par trenzado y el cable coaxial encasi todos los campos; en estos días lo podemos encontrar en la televisión por cable yla telefonía. En este medio los datos se transmiten mediante una haz confinado denaturaleza óptica, de ahí su nombre, es mucho más caro y difícil de manejar pero sus

ventajas sobre los otros medios lo convierten muchas veces en una muy buenaelección al momento de observar rendimiento y calidad de transmisión.

Físicamente un cable de fibra óptica está constituido por un núcleo formado poruna o varias fibras o hebras muy finas de cristal o plástico; un revestimiento de cristalo plástico con propiedades ópticas diferentes a las del núcleo, cada fibra viene rodeadade su propio revestimiento y una cubierta plástica para protegerla de humedades y elentorno.

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  En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitalesde datos en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamentesegura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan losdatos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsosno eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datosno se pueden robar.

El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muyaltas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a supureza.

Composición del cable de fibra óptica

Una fibra óptica consta de un cilindro de vidrio extremadamente delgado,denominado núcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica, conocida comorevestimiento. Las fibras a veces son de plástico. El plástico es más fácil de instalar,pero no puede llevar los pulsos de luz a distancias tan grandes como el vidrio.

 Debido a que los hilos de vidrio pasan las señales en una sola dirección, un

cable consta de dos hilos en envolturas separadas. Un hilo transmite y el otro recibe.Una capa de plástico de refuerzo alrededor de cada hilo de vidrio y las fibras Kevlar

ofrece solidez. En el conector de fibra óptica, las fibras de Kevlar se colocan entre losdos cables. Al igual que sus homólogos (par trenzado y coaxial), los cables de fibraóptica se encierran en un revestimiento de plástico para su protección.

Las transmisiones del cable de fibra óptica no están sujetas a intermodulacioneseléctricas y son extremadamente rápidas, comúnmente transmiten a unos 100 Mbps,con velocidades demostradas de hasta 1 giga bit por segundo (Gbps). Puedentransportar una señal (el pulso de luz) varios kilómetros.

Consideraciones sobre el cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica se utiliza si:

• Necesita transmitir datos a velocidades muy altas y a grandes distancias en unmedio muy seguro.

El cable de fibra óptica no se utiliza si:

•  Tiene un presupuesto limitado.• No tiene el suficiente conocimiento para instalar y conectar los dispositivos de

forma apropiada.

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Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía denaturaleza óptica. Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo,revestimiento y cubierta .El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas decristal o plástico. Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristalo plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo. Alrededor deeste conglomerado está la cubierta (constituida de material plástico o similar) que se

encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc.Permite un gran número de canales y velocidades muy altas, superiores al GHz

 Tienen pequeño tamaño y peso, y una atenuación pequeña. Es inmune a ruidos einterferencias y son difíciles de acceder. Tienen como inconvenientes el precio alto, lamanipulación complicada, el encarecimiento de los costos (mano de obra, tendido).

Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso para LAN.

Características básicas de un medio de transmisión guiado

Las principales características de los medio guiados son el tipo de conductorutilizado, la velocidad máxima de transmisión, las distancias máximas que puedenofrecer entre repetidores, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, lafacilidad de instalación y la capacidad de soportar diferentes tecnologías de nivel deenlace.

La velocidad de transmisión depende directamente de la distancia entre losterminales y de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto a punto o un enlacemultipunto.

En el caso de los conductores guiados que envían señales eléctricas (esto es,cables UTP, STP y coaxial), otro factor que influye es la resistencia eléctrica:

•  Todo conductor, aislante o material opone una cierta resistencia al flujo de lacorriente eléctrica.

Un determinado voltaje es necesario para vencer la resistencia y forzar el flujode corriente. Cuando esto ocurre, el flujo de corriente a través del medioproduce calor.

• La cantidad de calor generado se llama potencia y se mide en WATTS. Estaenergía se pierde.

• La resistencia de los alambres depende de varios factores.

Las características que influyen sobre la resistencia son las siguientes:

• Material o Metal que se usó en su construcción.• Alambres de acero, que podrían ser necesarios debido a altas fuerza de tensión,

pierden muchas más potencia que conductores de cobre en las mismasdimensiones.

• El diámetro y el largo del material también afectan la pérdida de potencia:

o A medida que aumenta la frecuencia de la señal aplicada a un alambre,la corriente tiende a fluir más cerca de la superficie, alejándose delcentro de conductor.

o Usando conductores de pequeños diámetro, la resistencia efectiva delmedio aumenta, a medida que aumenta la frecuencia. Este fenómeno esllamado “efecto piel” y es importante en las redes de transmisión.

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o La resistividad usualmente se mide en “ohms” (Ω) por unidad delongitud.

A continuación se presenta un cuadro comparativo de las características detransmisión típicas de los medios guiados más utilizados:

Medios de transmisión no guiados.

Los medios de transmisión no guiados son los que no confinan las señalesmediante ningún tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a travésdel medio. Entre los medios más importantes se encuentran el aire y el vacío.

  Tanto la transmisión como la recepción de información se llevan a cabomediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnéticaen el medio. Por el contrario en la recepción la antena capta las ondaselectromagnéticas del medio que la rodea.

La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional yomnidireccional:

• En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnéticaconcentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora debenestar alineadas.

• En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en

todas direcciones pudiendo la señal ser recibida por varias antenas.Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es másfactible confinar la energía en un haz direccional.

La transmisión de datos a través de medios no guiados, añade problemasadicionales provocados por la reflexión que sufre la señal en los distintos obstáculosexistentes en el medio, resultando más importante el espectro de frecuencias de laseñal transmitida que el propio medio de transmisión en sí mismo.

Según el rango de frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas sepueden clasificar en tres tipos: radio, microondas y luz (infrarrojos/láser).

1. Radio:

La radiocomunicación es un sistema de telecomunicación que se realiza a travésde ondas de radio u ondas hertzianas, y que a su vez está caracterizada por elmovimiento de los campos eléctricos y campos magnéticos. La comunicación vía radiose realiza a través del espectro radioeléctrico cuyas propiedades son diversas a lo largode su gama así cómo baja frecuencia, media frecuencia, alta frecuencia, muy altafrecuencia, ultra alta frecuencia, entre otras. En cada una de ellas, el comportamientode las ondas es diferente.

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Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radary telefonía móvil están incluidos en esta clase de emisiones de radiofrecuencia.

El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia oRF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situadaentre unos 3 Hz y unos 300 GHz El Hertz es la unidad de medida de la frecuencia de las

ondas, y corresponde a un ciclo por segundo. Las ondas electromagnéticas de estaregión del espectro se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en ungenerador a una antena.

2. Líneas Aéreas:

Se trata del medio más sencillo y antiguo q consiste en la utilización de hilos decobre o aluminio recubierto de cobre, mediante los que se configuran circuitoscompuestos por un par de cables. Se han heredado las líneas ya existentes entelegrafía y telefonía aunque en la actualidad sólo se utilizan algunas zonas ruralesdonde no existe ningún tipo de líneas.

3. Microondas:

En un sistema de microondas se usa el espacio aéreo como medio físico detransmisión. La información se transmite en forma digital a través de ondas de radio demuy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden direccionarse múltiples canales amúltiples estaciones dentro de un enlace dado, o pueden establecer enlaces punto apunto. Las estaciones consisten en una antena tipo plato y de circuitos queinterconectan la antena con la terminal del usuario.

Los sistemas de microondas terrestres han abierto una puerta a los problemasde transmisión de datos, sin importar cuales sean, aunque sus aplicaciones no esténrestringidas a este campo solamente. Las microondas están definidas como un tipo deonda electromagnética situada en el intervalo del milímetro al metro y cuyapropagación puede efectuarse por el interior de tubos metálicos. Es en sí una onda decorta longitud.

 Tiene como características que su ancho de banda varía entre 300 a 3.000 MHz,aunque con algunos canales de banda superior, entre 3,5 GHz y 26 GHz Es usado comoenlace entre una empresa y un centro que funcione como centro de conmutación deloperador, o como un enlace entre redes LAN.

Para la comunicación de microondas terrestres se deben usar antenasparabólicas, las cuales deben estar alineadas o tener visión directa entre ellas, ademásentre mayor sea la altura mayor el alcance, sus problemas se dan perdidas de datospor atenuación e interferencias, y es muy sensible a las malas condicionesatmosféricas.

Microondas  terrestres: Suelen utilizarse antenas parabólicas. Paraconexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entreantenas parabólicas. Sustituyen al cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitanmenos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usanpara transmisión de televisión y voz.

La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidasaumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado sonlogarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias.

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Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferarestos sistemas, pude haber más solapamientos de señales.

Microondas  por  satélite: El satélite recibe las señales y las amplifica oretransmite en la dirección adecuada. Para mantener la alineación del satélite con losreceptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.

Se suele utilizar este sistema para:

• Difusión de televisión.•  Transmisión telefónica a larga distancia.• Redes privadas.

El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente delrango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales queascienden y las que descienden.

Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale delemisor 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 señal.Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son:

• Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.• Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia.• En las ondas de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos,

pueden aparecer múltiples señales "hermanas".

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CUADRO RESUMEN DE CARACTERÍSTICAS DE MEDIOS DE TRANSMISIÓN

MEDIO DETRANSMISIO

N

ANCHO DEBANDA

CAPACIDADMÁXIMA

CAPACIDADUSADA

OBSERVACIONES

Cable depares

250 KHz 10 Mbps 9600 bps - Apenas usados hoy en día.- Interferencias, ruidos.

Cable coaxial 400 MHz 800 Mbps 10 Mbps- Resistente a ruidos e

interferencias- Atenuación.

Fibra óptica 2 GHz 2 Gbps 100 Mbps

- Pequeño tamaño y peso,inmune a ruidos e

interferencias, atenuaciónpequeña.

- Caras. Manipulacióncomplicada.

Microondaspor satelital 100 MHz 275 Gbps 20 Mbps - Se necesitanemisores/receptores.

Microondasterrestres 50 GHz 500 Mbps

- Corta distancia y atenuaciónfuerte.

- Difícil instalar.

Láser 100 MHz- Poca atenuación.

- Requiere visibilidad directaemisor/ receptor.

Propiedades del medio de transmisión atmosférica

1.1Ondas Electromagnéticas.

Las ondas electromagnéticas pueden ser propagadas por el espacio libre, las ondas deradio frecuencia son ondas electromagnéticas, éstas ondas también se propagan porel espacio libre a una velocidad de 3X10^8 m/s que es la velocidad de la luz, a laatmósfera generalmente se le llama espacio libre, aunque algunas características deésta provocan que no sea considerada como espacio libre estrictamente, la atmósferanormalmente genera pérdidas en las ondas transmitidas.En la Figura 1.1 se pueden ver las bandas de Frecuencias existentes en el espectro

electromagnético, además las longitudes de onda y ciertas características de éstas.

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Figura 1.1 Bandas de frecuencias del espectro electromagnético.

Las ondas electromagnéticas se pueden propagar dentro y fuera de la atmósfera,cuando las ondas se propagan dentro de la atmósfera se les puede llamar ondasterrestres u ondas espaciales, este tipo de clasificación es dependiente de las bandasde frecuencias que se está utilizando. Cada banda de frecuencias tiene designadaaplicaciones para la que pueden llegar a ser utilizada. A cada de una de éstas bandasles corresponden tipos de transmisión distintos. Otro tipo de ondas son las llamadasondas celestes, éstas se transmiten sobre el nivel del horizonte, con ángulosnormalmente grandes con respecto a la tierra, se transmiten hacia el cielo donde sonrefractadas o reflejadas hacia la superficie terrestre por la ionósfera. La tabla 1.1muestra como están divididas las bandas de Radio Frecuencias y sus longitudes deonda.

 Tabla 1.1 División del espectro electromagnético y longitudes de onda.Las ondas de radiofrecuencia se desplazan en el espacio libre como una línea recta.Las ondas a través del llamado espacio libre sufren cambios en su amplitud, su fase ycambios en la polarización de éstas mismas, por aspectos entre los cualesencontramos el clima, el lugar de la estación terrena, y en el caso más específico elefecto de shadowing provocado por obstáculos físicos que la señal tiene que atravesaral estar realizando una transmisión en comunicaciones satelitales móviles.

1.2 Propagación en el espacio libre y el Entorno Terrestre. Todo sistema de telecomunicación debe diseñarse para que en el receptor se obtengauna relación señal-ruido mínima que garantice su funcionamiento. Los servicios de

  Telecomunicaciones, radiodifusión, radiolocalización (radar), teledetección yradioayuda a la navegación, telefonía celular y comunicaciones satelitales móvilestienen en común el empleo de ondas electromagnéticas radiadas como soporte para latransmisión de información entre el transmisor y el receptor. Para el caso de unacomunicación personal móvil vía satélite algunas de éstas relaciones pueden sufrirfuertes variaciones. Los llamados fenómenos o mecanismos de propagación son la

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refracción, reflexión, difracción y dispersión estós dan lugar a las trayectoriasadicionales de propagación que están más allá de dirección óptica de “la línea devista" de la trayectoria entre el satélite y el receptor.

La REFLEXIÓN ocurre cuando una señal electromagnética, que se propaga, golpeasobre un objeto cuyas dimensiones son mucho más grandes que la longitud de onda de

la señal electromagnética y que tiene diferentes propiedades eléctricas.La DIFRACCIÓN de las señales de radio es la curva que hacen las señales alrededor deun objeto, la cual provoca un cambio de dirección de la señal. La cantidad de curvaturao el cambio de dirección se incrementa cuando: el grosor de los objetos se reduce oaumenta la longitud de onda.

La DISPERSIÓN es el fenómeno que ocurre cuando una señal de radio golpea contrauna superficie rugosa o áspera y la energía reflejada es difundida o reflejada en variasdirecciones. La REFRACCIÓN es el cambio de dirección o curvatura de una señalelectromagnética cuando ésta se transmite de un medio a otro, siempre y cuandoéstos tengan un índice de refracción diferente, tal y como sucede con la luz.Las ondas espaciales pueden clasificarse en otros dos tipos de ondas que son lasondas troposféricas y las ondas ionosféricas, las ondas troposféricas se propagan enzonas cercanas a la superficie de la tierra, hasta cerca de 10 Km aproximadamente,mientras que las ondas ionosféricas se propagan por arriba de los 10 Km hasta los 500Km en la zona llamada ionósfera.

1.3 Superficie, difracción y formación de la onda de espacio.

Como parte de las características del medio que se deben de tomar en cuenta para lapropagación de señales en el espacio libre y en particular para una buena conexiónentre el satélite y la unidad móvil, se tomarán en cuenta las capas de la atmósferaterrestre. Las características de cada una éstas capas provocan una buena o malatransmisión de las ondas electromagnéticas y podrían provocar retrasos en la señal, oen el peor de los casos la total distorsión de ésta, con lo que se perdería la informaciónenviada. Siempre es importante tomar en cuenta las características del medio y lasconsecuencias de este sobre las ondas electromagnéticas. A continuación se describebrevemente cada una de las capas de la atmósfera éstas se pueden ver en la Figura1.2.

• Tropósfera: Capa más cercana a la tierra, en ella se producen todos los cambiosclimáticos y se extiende hasta cerca de los 10 Km.

• Estratósfera: En ella se encuentra ubicada la capa de ozono. Ideal para el transporteaéreo. Se tiene su existencia desde unos 11 Km. hasta los 50 Km.

• Mesósfera: Comprendida en la parte superior de la Estratósfera y hasta cercanos los80 Km.• Termósfera: Las partículas que la forman son ionizadas, dentro de ella se encuentranalgunas capas ionosféricas. Su límite superior está por encima de los 400 Km.

• Exósfera: Capa más lejana y extensa de la atmósfera.Partiendo desde un punto de vista que se enfoque a la conducción eléctrica hay doscapas que es importante mencionar:Ozonósfera se encuentra entre los 25 y 70 Km. de altura (coincide aproximadamentecon la mesósfera).Ionósfera. Estrato fuertemente ionizado, su estructura vertical no es uniforme. Seextiende desde los 70 Km. hasta el final de la atmósfera.

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Figura 1.2 Representación de las Capas de la Tierra.1.3.1 Efecto de la Troposfera.

La absorción molecular de los gases contenidos en la atmósfera y la atenuaciónproducida por los hidrometeoros que no son otra cosa que un fenómeno formado porun conjunto de partículas acuosas, líquidas o sólidas que caen a través de la atmósferaque principalmente son la lluvia, llovizna, nieve, granizo, niebla, neblina, rocío ytromba. Éstas son las principales causas de la Atenuación Atmosférica. La atenuaciónpor absorción molecular se debe principalmente a las moléculas de oxígeno y vapor deagua. Para frecuencias inferiores a 10Ghz es prácticamente despreciable, mientras quea frecuencias superiores presenta un comportamiento creciente con la frecuencia y laaparición de atenuación asociada a las frecuencias de resonancias de las moléculas. Elíndice de refracción de la atmósfera varía en función de la concentración de gases. Espor este motivo que para una atmósfera normal, el índice de refracción disminuye conla altura. El índice de refracción del aire es muy próximo a la unidad.

1.3.2 Difusión troposférica.

La difusión troposférica es importante en las bandas de VHF y UHF en las que eltamaño de las heterogeneidades es comparable a la longitud de onda, y la atenuaciónatmosférica es despreciable. Permite alcances de centenares de kilómetros, sinembargo, está sujeta a desvanecimientos debido a variaciones locales y rápidas de lascondiciones atmosféricas. Este último inconveniente puede llegar a superarseaumentando la potencia de transmisión, aunque no en la mayoría de los casos.

1.3.3 Propagación en un medio ionizado y efecto de la ionósfera.

La propagación de ondas electromagnéticas en la ionósfera se puede modelar a partirde la propagación en plasmas. Un plasma es una región del espacio, con lapermitividad eléctrica y la permeabilidad magnética del vacío, que también contieneelectrones libres. Un análisis más acorde con la realidad debe considerar la presenciade un campo magnético estático, ya que en la ionósfera también existe el campomagnético terrestre. La densidad de la ionósfera cambia con respecto a la cantidad deradiación solar que recibe, por lo cual está radiación no es constante. La razón por laque la radiación no es constante es porque depende de la rotación del sol sobre supropio eje junto con una variable de tiempo que depende de un periodo de 11 años deactividad ya que cada 11 años el promedio de las manchas solares alcanza sus picos

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máximos. El principal motivo para darle importancia a las manchas solares es el hechode que éstas son disturbios magnéticos sobre la superficie de la estrella solar y debidoa esto existen altísimas emisiones de ondas electromagnéticas que abarcan un ampliorango de frecuencias que van desde la banda de HF hasta los rayos X, haciendo deesto una manifestación de alto ruido en la banda VHF, y aun más cuando lasemisiones aumentan, cada 11 años.

1.4 Comunicaciones Ionosféricas.

La existencia de la ionósfera permite, tal como comprobó Marconi, las comunicacionesa grandes distancias. El efecto de la ionósfera es distinto para las diferentes bandas defrecuencias. A frecuencias bajas y muy bajas (bandas de LF y VLF) la ionósfera suponeun cambio brusco en términos del índice de refracción atmosférico. Está variaciónabrupta produce una reflexión de la onda incidente en la parte baja de la ionósfera. Laionósfera es un medio cuyo índice de refracción varía con la altura. La densidad deionización aumenta con la altura hasta alcanzar el máximo entre los 300 y 500 Km. Larelación C/N mínima útil depende del tipo de información, su acondicionamiento, sumodulación de está codificada o no.

1.5 Propagación en la Banda UHF.

Las Frecuencias de está banda son usadas comúnmente en comunicaciones víasatélite. Normalmente es necesario tener línea de vista para este tipo decomunicaciones. En sistemas satelitales las ondas que se propagan por la ionósferasufren cambios, además de que la señal se polariza a razón del efecto conjunto delcampo magnético de la tierra y la concentración de iones libres. La propagación deeste tipo de ondas se hace vía directa o por componentes de las ondas reflejadas detierra de las ondas del espacio. Una de las características que hace deseable el uso deesta banda de frecuencias para comunicaciones personales móviles satelitales es sulongitud de onda, la cual hace que las antenas sean de tamaño reducido. Este tipo debanda también tiene otro tipo de aplicaciones, como televisión vía satélite, telefoníacelular, radares, enlaces de microondas.

1.6 Características y efectos del medio espacial.

El espacio exterior no es un lugar amigable para los satélites que todo el tiempo seven afectados por distintos factores, es importante conocer los factores que afectandirectamente al satélite y a la propagación de las señales que pueden llegar a unambiente interior. En el espacio encontramos temperaturas extremas, intensasradiaciones, vacío y partículas que se mueven a velocidades enormes que puedenprovocar daños y en algunos casos extremos la destrucción de un satélite. Latemperatura es uno de los factores que afectan al satélite en mayor proporción y esuna de las características que en la mayor parte de los casos se toma en cuenta paralos cálculos de los enlaces. Las tormentas geomagnéticas y el aumento en la emisiónsolar ultravioleta calientan la atmósfera alta de la Tierra provocando su expansión. Elaire caliente sube y la densidad del aire en la órbita de los satélites que se encuentranhasta casi 1000 Km se incrementa considerablemente. Esto provoca un aumento en lafricción de los satélites en el espacio haciendo que reduzcan su velocidad y quecambien ligeramente su órbita. Si los satélites en órbitas bajas no son elevadosrutinariamente, caerían y se quemarían en la atmósfera de la Tierra. A medida que latecnología ha permitido que los componentes de las naves sean más pequeños, sussistemas miniaturizados son mucho más vulnerables a las partículas solares que sonmás energéticas. Estas partículas pueden provocar daños físicos a los circuitosintegrados y pueden cambiar los comandos de los programas en las computadoras delos satélites.

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1.7 Problemas de Polarización.

Como se había mencionando anteriormente, se pueden tener problemas depolarización en un enlace satelital móvil, la atmósfera de la tierra tiene una tendenciaa reorientar o a re polarizar una onda electromagnética conforme ésta la atraviesa: a

este fenómeno se le llama Efecto Faraday, esto es debido a las características de lascapas de la atmósfera, ya mencionadas, esto provoca variaciones en la señal queafectan la eficiencia del enlace del satélite a el móvil.

1.7.1 El Efecto Faraday

Consiste en la desviación indeseable de la dirección del campo eléctrico de una señalde microondas cuya polarización es lineal. El giro del vector de campo eléctrico,conocido como Rotación de Faraday, ocurre cuando la señal atraviesa las capas de laionósfera, las cuales están cargadas eléctricamente debido a la radiación solar. Estegiro puede ser muy grande y puede alcanzar los 150. Este efecto es muy importante enlas bandas L y C (UHF), sin embargo, arriba de los 10 Ghz deja de ser un problema(Bandas Ku y Ka). El efecto Faraday consiste en el giro del plano de polarización de laluz, al atravesar ésta un material cualquiera en presencia de un campo magnético. Elángulo de giro del plano de polarización de la luz incidente es directamenteproporcional al campo magnético en la dirección de propagación del haz, a la longitudde la muestra de material, y a una constante que depende del material. El fenómenodel giro magnético del plano de polarización fue descubierto en el año 1846 porFaraday.

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Bibliografía

• http://www.monografias.com/trabajos17/medios-de-transmision/medios-de-transmision.shtml#caracter

• http://www.monografias.com/trabajos37/medios-transmision/medios-transmision.shtml

• http://html.rincondelvago.com/medios-de-transmision_2.html • http://www.slideshare.net/andresjim/medios-de-transmision-1980950• http://www.slideshare.net/daemova/medios-de-transmisin• http://es.wikipedia.org/wiki/Medio_de_transmisi 

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