Formación en Medios de Transmisión de Datos Guiados: Fibra Óptica, Cables Coaxiales y UTP, Guías, Proyectos, Investigaciones de Tecnología

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MEDIOS DE TRANSMISIÓN

DE DATOS GUIADOS

FAVA SENA

MEDIOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS GUIADOS

• Introducción ............................................................................................................................... Estructura de contenido
• Mapa de contenido ....................................................................................................................
• 1. Generalidades .......................................................................................................................
• 2. Par trenzado ..........................................................................................................................
• 2.1. Cables UTP ........................................................................................................................
• 2.2. Cables STP ........................................................................................................................
• 3. Cable coaxial .......................................................................................................................
• 4. Líneas eléctricas..................................................................................................................
• 5. Fibra óptica ..........................................................................................................................
• 5.1. Tipos de fibra óptica .........................................................................................................
• 5.1.1. Fibra multimodo .............................................................................................................
• 5.1.2. Fibra monomodo ...........................................................................................................
• 5.2. Emisores de fuentes de luz ..............................................................................................
• 5.3. Ventajas de la fibra óptica ................................................................................................
• 5.4. Conectores de fibra óptica................................................................................................
• 5.5. Otras aplicaciones de la fibra óptica.................................................................................
• Glosario ...................................................................................................................................
• Bibliografía...............................................................................................................................
• Control de documento .............................................................................................................

Mapa de contenido

Se agrupan en

Medios guiados

Fibra óptica

Líneas eléctricas

UTP STP FTP

Coaxial

Par trenzado

Medios no guiados

Como

Compuestos por

Transmisión Inalámbrica

Satelital

Como

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Desarrollo de contenidos

1. Generalidades

Dentro del modelo OSI, la capa física es la que define cómo se envían los datos (por medio de bits) utilizando diversos canales de transmisión, es por esto que en la Capa Física se realiza la construcción de la red y dependiendo del canal de transmisión se establece la calidad del servicio en latencia, diseño, rendimiento y errores de transmisión.

Los canales de transmisión más utilizados a la fecha de elaboración de este material son:

Cables guiados Inálambricos

♦ Cable de cobre.

♦ Coaxial.

♦ Fibra óptica.

♦ Radio terrestre.

♦ Satélite.

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A continuación, se muestra una tabla de la evolución de las categorías de cables y sus aplicaciones:

Nota: Recuperado de https://goo.gl/uQb6Ax

Tabla 1.

Categorías de Cables.

Categoría Aplicaciones Notas

Cat. 1

Líneas telefónicas y módem de banda ancha.

No descrito en las recomendaciones del EIA/TIA. No es adecuado para sistemas modernos.

Cat. 2

Cable para conexión de antiguos terminales como el IBM 3270.

No descrito en las recomendaciones del EIA/TIA. No es adecuado para sistemas modernos.

Cat. 3

10BASE-T and 100BASE-T4 Ethernet Descrito en la norma EIA/TIA-568. No es adecuado para transmisión de datos mayor a 16 Mbit/s.

Cat. 4 16 Mbit/s Token Ring

Cat. 5 10BASE-T y 100BASE-TX Ethernet

Cat. 5e 100BASE-TX y 1000BASE-T Ethernet^ Mejora del cable de Categoría 5.

Cat. 6

1000BASE-T Ethernet Transmite a 1000Mbps. Cable más comúnmente instalado en Finlandia según la norma SFS-EN 50173-1.

Cat. 6a 10GBASE-T Ethernet

Cat. 7 Cable U/FTP (sin blindaje) de 4 pares.

Cat. 7a

Para servicios de telefonía, Televisión por cable y Ethernet 1000BASE-T en el mismo cable.

Cable S/FTP (pares blindados, cable blindado trenzado) de 4 pares. Norma en desarrollo.

Cat. 8 Norma en desarrollo. Aúnsin aplicaciones. Cableblindado trenzado) de 4 pares.^ S/FTP^ (pares^ blindados,^ cable

Cat. 9

Norma en creación por la UE. Cable S/FTP (pares blindados, cable blindado trenzado) de 8 pares con milar y poliamida.

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A los tipos de cables desde la categoría 1 hasta la categoría 6 se les conoce como UTP (Unshielded Twisted Pair), que significa Par Trenzado sin Blindaje, debido a que están construidos por alambres y aislantes.

La conexión en el cable UTP se realiza mediante el conector RJ45, un conector de forma similar al utilizado en los cables telefónicos, pero más grande.

Las diferentes categorías utilizan los pares trenzados de manera diferente, por ejemplo, el estándar Ethernet de 1 Gbps (1000 Mbps) utiliza los cuatro pares en ambas direcciones al mismo tiempo.

Existen tres tipos de enlaces a saber:

♦ Full-duplex: son enlaces que se pueden utilizar en ambas direcciones al mismo tiempo.

♦ Half-duplex: son enlaces que pueden utilizar cualquier dirección, pero sólo una a la vez.

♦ Simplex: son enlaces que solo permiten tráfico en una sola dirección.

Los cables de categoría 6 y superiores pueden soportar enlaces mayores 10 Gbps que actualmente se están implementando de manera gradual.

Estos cables dependiendo de la categoría tienen conectores RJ (en inglés “Registered Jack”), que poseen ocho pines donde van conectados los extremos de cables de par trenzado.

Para las categorías 6 y anteriores se utiliza el conector RJ-45, comúnmente con terminaciones definidas en estándares como EIA/TIA-568A o EIA/TIA-568B, que define la disposición de los pines. Para que todos los cables funcionen en cualquier red, se debe de seguir un estándar (todos A o todos B) a la hora de hacer las conexiones. Los dos extremos del cable llevan un conector RJ 45 y dependiendo del estándar seleccionado los colores llevan un orden como se muestra en la siguiente imagen:

Figura 2. Cable UTP.

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2.3. Cables FTP

El tipo de cable FTP (Foiled Twisted Pair) o cable de par trenzado con pantalla de protección. Este tipo de cable es similar al UTP, pero el cable FTP posee una pantalla que le permite mejorar el nivel de protección ante interferencias externas. Otra importante característica del cable FTP es que usa los mismos conectores RJ45 que son utilizados en el cable UTP.

Figura 5. Cable FTP.

En resumen, en implementaciones para redes locales de oficina y el hogar, el cable de red UTP es el más utilizado debido principalmente a su bajo costo y su facilidad de instalación.

Por otro lado, el cable UTP es muy sensible a interferencias magnéticas cuando se utiliza para transferencia de datos a altas velocidades, por consiguiente, en implementaciones en donde la prioridad es la velocidad, exactitud y estabilidad de la red se utilizan otro tipo de cables como la fibra óptica.

3. Cable coaxial

Otro medio de transmisión común es el cable coaxial el cual tiene un blindaje mejor y un mayor ancho de banda que el cable UTP por lo que es utilizado para abarcar distancias mayores y con mayor velocidad. Existen dos tipos de cables coaxial, a saber:

♦ Cable coaxial de 75 ohmios utilizado para transmisión analógica de televisión por cable y acceso a Internet por cable.

♦ Cable coaxial de 50 ohmios utilizado para transmisión digital.

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Núcleo de bronce

Material aislante

Cubierta exterior trenzada

Cubierta protectora de plástico

Figura 6. Cable Coaxial.

La malla de hilos trenzado protectora absorbe las señales electrónicas perdidas, de manera que no afectan a los datos que se envían a través del núcleo de cobre interno; debido a esto, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos.

El cable coaxial debido a su blindaje y construcción tiene muy buena inmunidad a interferencias externas y suficiente ancho de banda, por esto se sigue utilizando para la televisión por cable y en conexiones de redes WAN (Wide Área Network) o redes de área metropolitana.

La composición física de un cable coaxial tiene un alambre de cobre como núcleo que está rodeado por un conductor cilíndrico aislante forrado por una malla de tejido trenzado. En su parte externa está cubierto por una funda protectora de plástico.

4. Líneas eléctricas

La tecnología que utiliza este medio para enviar datos se llama PLC “Power Line Communications”.

Las líneas eléctricas son las líneas que transportan energía eléctrica a los edificios y casas y el

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5. Fibra óptica

La fibra óptica es uno de los medios de transmisión más utilizado en transmisión de larga distancia de datos, las redes locales (LAN) de alta velocidad y en telecomunicaciones. Consiste en un hilo flexible generalmente de vidrio u otro material dieléctrico (que no conduce cargas eléctricas) por donde se envían los pulsos de luz o haces de luz que representan los datos a transmitir.

La fibra óptica tiene tres componentes claves:

♦ Fuente de luz: un pulso de luz encendido indica un bit 1 y la ausencia de luz indica un bit 0. La fuente de luz puede ser un láser o un diodo led.

♦ Medio de transmisión: es una fibra de vidrio ultradelgada.

♦ Detector: genera un pulso eléctrico al incidir la luz sobre el detector.

Cubierta de plástico

La fibra “multimodo” puede transmitir varias señales en diferentes frecuencias.

Las señales “monomodo” solo transmiten una señal lumínica.

El núcleo está formado por el vidrio más puro. Por este viaja la luz.

Las señales “monomodo” solo transmiten una señal lumínica.

Las principales ventajas de este conductor son su reducido grosor y la gran efectividad que muestra en la transmisión de datos.

No sufre alteraciones electromagnéticas como sucede con los cables de cobre y pueden incluirse en un cable contenedor varias fibras sin perder calidad en la transmisión aunque la conexión esté separada por miles de kilómetros.

Figura 8. Fibra óptica.

La fibra óptica es el medio de transmisión más utilizado debido a que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, ya que a través de un hilo de fibra óptica se pueden enviar millones de bits por segundo (bps) y por consiguiente acceder a servicios de manera simultánea con gran velocidad y calidad. Así mismo, al estar protegido de las interferencias electromagnéticas se utilizan para transmisión de datos en redes locales aprovechando estas características sobre otros medios de transmisión de datos.

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Cómo funciona la fibra óptica:

1. Un transmisor óptico envía información codificada en haces de luz. 2. La luz viaja por el núcleo de la fibra óptica. 3. Los haces de luz llegan a un receptor óptico colocado en el otro extremo.

Figura 9. Conexión de fibra óptica.

5.1. Tipos de fibra óptica

Según el modo de propagación de los haces de luz en el interior de la fibra se tienen dos tipos de fibra óptica: Fibra Monomodo y Fibra Multimodo.

5.1.1. Fibra multimodo

En una fibra multimodo los haces de luz pueden circular por más de un camino, llegando a tener más de mil modos de propagación de luz. El tamaño del núcleo de la fibra es hasta 62,5 micras. Las fibras multimodo se usan generalmente en aplicaciones de corta distancia menores a 2 kilómetros y son simples de diseñar a un costo económico. La fibra multimodo utiliza como fuente de luz los diodos emisores de luz (LED).

5.1.2. Fibra monomodo

Una fibra monomodo es una fibra en la que se propaga un solo modo de luz. Esto se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño de 9 micras que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. Las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 kilómetros máximo, mediante un láser de alta intensidad) y la transmisión de datos a alta velocidad ( Gbit/seg).

5.2. Emisores de fuentes de luz

En general, se utilizan dos tipos de fuentes de luz o emisores para producir las señales: LED “Light Emitting Diodes” o Diodos Emisores de Luz y láseres semiconductores. Estos dispositivos se encargan de convertir la señal eléctrica en señal luminosa, de esta manera se genera el haz

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En comparación con las comunicaciones satelitales, la calidad de la señal de la fibra es mayor debido a que los retardos de señal están por debajo de los 100 milisegundos frente a los 500 milisegundos del satélite.

Sin embargo, la fibra se puede dañar con facilidad si esta se dobla demasiado y su reparación es más difícil. Como la transmisión óptica es unidireccional por defecto, para la comunicación en ambos sentidos se requieren ya sea dos fibras o dos bandas de frecuencia en una fibra.

5.4. Conectores de fibra óptica

El conector más utilizado para la instalación de cables de red de fibra óptica es el FDDI, (Fiber Distributed Data Interface) o en español “Interfaz de Datos Distribuida por Fibra”, el cual por los estándares ISO y ANSI son utilizados para la estandarización de las transmisiones de datos en redes de área extendida (WAN) o de área local (LAN).

5.5. Otras aplicaciones de la fibra óptica

♦ En la rama de la Medicina, facilitó la invención del endoscopio para iluminar en cirugías zonas pequeñas del cuerpo humano.

♦ En edificaciones y ambientes de hogar, se utiliza como alternativas de iluminación con un bajo consumo de energía.

♦ Los cables de fibra óptica se utilizan como sensores en medición de presión, temperatura, tensiones y en sismos.

♦ En la rama de telecomunicaciones se aumentaron las velocidades y calidad de llamadas telefónicas, internet y conexiones de datos. La fibra óptica une continentes con cables interoceánicos.

Figura 10. Conector de Fibra Óptica.

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Glosario

Ancho de banda: es la tasa de datos máxima de un canal, una cantidad que se mide en bits/ segundo.

LED: “Light Emitting Diode”, es una fuente de luz constituida por un material semiconductor dotado de dos terminales. Es un diodo que emite luz cuando es activada.

Modelo OSI: “Open System Interconnection”, es un modelo estándar para los protocolos de la red de arquitectura en capas. Se divide en 7 capas, a saber, Capa Física – Capa de Enlace

• Capa de Red – Capa de Transporte – Capa de Sesión – Capa de Presentación y Capa de Aplicaciones.

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Control de documento

Este material puede ser distribuido, copiado y exhibido por terceros si se muestra en los créditos. No se puede obtener ningún beneficio comercial y las obras derivadas tienen que estar bajo los mismos términos de la licencia que el trabajo original.

CONSTRUCCIÓN OBJETO DE APRENDIZAJE

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Grupo de Formación Virtual del SENA

Experto temático Lyda Marcela Rojas (V1) Fabio Enrique Combariza (V1) Fredy Alexander Ascencio (V1)

Centro Industrial de Mantenimiento Integral - CIMI / Regional Santander

Líder línea de producción: Santiago Lozada Garcés

Asesores pedagógicos: Rosa Elvia Quintero Guasca Claudia Milena Hernández

Experto temático: Edgar Eduardo Vega Arango (V2)

Diseño multimedia: Luis Gabriel Urueta Alvarez

Programador: Francisco José Lizcano Reyes

Producción de audio: Víctor Hugo Tabares Carreño