Elaborado por: Labarca Ricardo Brock Orlando Montenegro Carlos

1. Canales de Transmisión de Datos Profesor: Ing. Romero Henry Elaborado por: LabarcaRicardo Brock Orlando Montenegro Carlos

2. Sumario • Caracterización de los canales de Transmisión. • Caracterización en tiempo y frecuencia. • Limites Fundamentales de la transmisión digital.

3. Sumario • Velocidad de señalización de Nyquist. • Capacidad de canal de Shannon. • Espectro Electromagnético.

4. Canal de Transmisión • Una línea de transmisión es una conexión entre dos máquinas. El término transmisor generalmente se refiere a la máquina que envía los datos, mientras que receptor se refiere a la máquina que recibe los datos. • Una línea de transmisión, también denominada canal de transmisión, no necesariamente consiste en un medio de transmisión físico único.

5. Canal de Transmisión • Los datos se transmiten en un medio físico a través de la propagación de un fenómeno de vibración. De este proceso resulta una señal en forma de ondas que depende de una cantidad física que varía: • en el caso de la luz, es una onda de luz • en el caso del sonido, es una onda de sonido • en el caso del voltaje o del amperajede una corriente eléctrica, es una onda eléctrica

6. Canal de Transmisión Un sistema de comunicación de datos tiene como objetivo el transmitir información desde una fuente a un destinatario a través de una canal. El esquema básico con el que podemos representar este concepto es:

7. Canal de Transmisión • El emisor o transmisor debe convertir la señal a un formato que sea reconocible por el canal. • El canal conecta al emisor (E) y receptor (R) y puede ser cualquier medio de transmisión (fibra óptica, cable coaxial, aire, ...). • El receptor acepta la señal del canal y la procesa para permitir que el usuario final la comprenda.

8. Características del canal de Transmisión • Velocidad de Transmisión: Velocidad, expresada en bits por segundo (bps) a la que se pueden transmitir los datos. • Ancho de Banda: El ancho de banda de la señal transmitida estará limitado por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmisión.

9. Características del canal de Transmisión • Ancho de Banda de un Canal de transmisión: es el intervalo en la frecuencia sobre el cual la señal no experimenta pérdida de línea más allá de un cierto nivel (generalmente 3 dB, ya que 3 decibeles corresponden a una pérdida del 50% de la señal)

10. Características del canal de Transmisión

11. Características del canal de Transmisión • Ruido:Nivel de señal no deseada que se presenta a través del canal de transmisión.

12. Características del canal de Transmisión • Las limitaciones para una canal de transmisión, en cuanto al ancho de banda, dificultad de transmisión, interferencias y velocidad, surgen mayormente por las características físicas del canal o del transmisor utilizado.

13. Características del canal de Transmisión • También se debe tomar en cuenta lo siguiente para determinar la distancia y velocidad de transmisión: • Dificultad de Transmisión: estas como la atenuación limitan la distancia. En los medios guiados, el par trenzado sufre mayores adversidades que el cable coaxial que a su vez es mas vulnerable que la fibra óptica.

14. Características del canal de Transmisión • Interferencias:Se presentan cuando se trabaja con dos señales con bandas de frecuencia muy próximas. Son mas relevantes en los medios no guiados, sin embargo en los medios guiados, las emisoras de cables cercanos pueden causar interferencias por lo que es conveniente apantallar el medio guiado que se utilice. • Receptores:Los medios guiados pueden usarse para enlazar punto a punto o enlaces compartidos, por lo que se necesitan conectores los que atenuarían la señal y disminuiría la velocidad y distancia de transmisión.

15. Caracterización en Tiempo y Frecuencia • Señal continua: varía de forma suave a lo largo del tiempo. • Señal discreta: mantiene un nivel constante que cambia a otro nivel constante. • Señal periódica: patrón repetido en el tiempo. • Señal aperiódica: no hay patrones que se repitan en el tiempo. • Longitud de onda, Período, Frecuencia: inversa del período, Fase.

16. Caracterización en Tiempo y Frecuencia

17. Caracterización en Tiempo y Frecuencia Normalmente una señal está formada por muchas frecuencias. Se puede ver como la suma de muchas ondas tipo seno de frecuencias distintas (análisis de Fourier). • Espectro: rango de frecuencias contenidas en una señal y su energía. • Ancho de banda absoluto: ancho de banda del espectro. • Ancho de banda efectivo (ancho de banda): banda conteniendo la mayor parte de la energía del espectro.

18. Caracterización en Tiempo y Frecuencia

19. Caracterización en Tiempo y Frecuencia Las señales continuas y discretas están compuestas por muchas frecuencias. Caso simple: La onda senoidal está formada por una sola frecuencia.

20. Caracterización en Tiempo y Frecuencia Caso más complejo: Un onda cuadrada está formada por infinitas frecuencias, múltiplo de una frecuencia fundamental Sin embargo, la energía disminuye a medida que los armónicos aumentan su valor.

21. Velocidad de señalización de Nyquist Para un canal sin Ruido, Según Nyquist: • Si la Velocidad de transmisión de la señal es de 2W, entonces una señal con frecuencias no superiores a W es suficiente para conseguir ésta velocidad de datos. • Si las señales a transmitir son binarias (2 niveles de tensión) la velocidad de transmisión de datos que se puede lograr con W Hz es de 2W bps.

22. Velocidad de señalización de Nyquist Ejemplo: Un canal de voz se utiliza con un módem para transmitir datos digitales, el ancho de banda es de 3100 Hz, Determine la Velocidad de Nyquist. La velocidad de este sistema es: C=2W= 6200 bps.

23. Velocidad de señalización de Nyquist • Si se utilizan señales con más de dos niveles, cada elemento de señal puede representar más de dos bits. • Ejemplo: para un señal con 4 niveles de tensión, cada elemento de la misma podrá representar 2 bits. • La fórmula de Nyquist para señales multinivel es: C=2 W log2 M

24. Velocidad de señalización de Nyquist Donde: • M es el nº de señales discretas o niveles de tensión. • Sí M=8 Resulta C=18.600 bps. • Duplicar el ancho de banda duplica la velocidad de transmisión si se mantiene lo demás inalterado.

25. Capacidad de canal de Shannon La capacidad de un canal de comunicación es la cantidad máxima de información que puede transportar dicho canal de forma fiable, es decir, con una probabilidad de error tan pequeña como se quiera. Normalmente se expresa en bits/s (bps). Es posible transmitir información libre de ruido siempre y cuando la tasa de información no exceda la capacidad del canal.

26. Capacidad de canal de Shannon • La capacidad teórica máxima de un canal de comunicaciones limitado en banda con ruido AWGN (ruido blanco aditivo gausiano) responde a la ecuación: • C: capacidad del canal, en bits por segundo • B: ancho de banda del canal • SNR: relación señal ruido

27. Capacidad de canal de Shannon

28. Espectro Electromagnético • Conjunto de ondas electromagnéticas que se propagan de manera ondulatorias y con velocidad constante, que es la de la luz, aproximadamente de 300.000 km/s. Las ondas electromagnéticas se dividen en luz visible, infrarroja, ultravioleta, rayos X, rayos gama, radiofrecuencia y microondas. • Cada onda se diferencia en la frecuencia y la longitud. Frecuencia y longitud de onda son inversamente proporcionales, por esto su producto siempre es constante e igual a la velocidad de la luz.

29. Espectro Electromagnético

30. Espectro Electromagnético

31. Medios de transmisión En los sistemas de transmisión de datos, el medio de transmisión es el camino físico entre el transmisor y el receptor

32. Medios de transmisión • Guiados: Son los que proporcionan un camino físico a lo largo de la transmisión. Ejemplos: Pares trenzados, fibra óptica, cables coaxiales • No Guiados: Inalámbricos, no confinan la información a un espacio definido. Utilizan el aire, mar o tierra como medio de transmisión.

33. Medios de transmisión En el diseño de sistemas de transmisión es deseable que tanto la distancia como la velocidad de transmisión sean los más grandes posibles. Para lograr las tasas más altas se debe considerar los siguientes factores: • Ancho de banda: si todos los otros factores se mantienen constantes, al aumentar el ancho de banda se incrementa la velocidad de transmisión

34. Medios de transmisión • Dificultades en la transmisión: las dificultades como la atenuación, limitan la distancia. El par trenzado es más susceptible al cable coaxial, y este más que la fibra óptica. • Interferencias: la presencia de señales en bandas de frecuencias próximas introducen ruido a la señal. En los medios no guiados es un factor relevante. En los medios guiados es una variable a considerar.

35. Medios de transmisión • Numero de receptores: un medio guiado se puede usar tanto para un enlace punto a punto como para un enlace compartido, mediante el uso de múltiples conectores. En el ultimo caso, cada conector puede atenuar o distorsionar la señal.

36. Par trenzado El cable de par trenzado es una forma de conexión en la que dos aisladores son entrelazados para tener menores interferencias, aumentar la potencia y reducir el ruido de diafonía de los cables adyacentes. Está formado por hilos que son de cobre o de aluminio, aislados con un grosor de 1 mm aproximadamente.

37. Par trenzado Se trenzan de forma helicoidal, igual que una molécula de ADN, esto se hace porque dos alambres paralelos constituyen una antena simple. Cuando se trenzan los alambres, las ondas de diferentes vueltas se cancelan, por lo que la radiación del cable es menos efectiva. Así la forma trenzada permite reducir la interferencia eléctrica tanto exterior como de pares cercanos.

38. Par trenzado Un cable de par trenzado está formado por un grupo de pares trenzados, normalmente cuatro, recubiertos por un material aislante. Cada uno de estos pares se identifica mediante un color, siendo los colores asignados y las agrupaciones de los pares de la siguiente forma: Par 1: Blanco-Azul/Azul Par 2: Blanco-Naranja/Naranja Par 3: Blanco-Verde/Verde Par 4: Blanco-Marrón/Marrón

39. Par trenzado Este tipo de cable, está formado por el conductor interno el cual está aislado por una capa de polietileno coloreado. Debajo de este aislante existe otra capa de aislante de polietileno, la cual evita la corrosión del cable debido a que tiene una sustancia antioxidante.

40. Par trenzado Computadora a computadora Computadora a Hub Rx Rx Tx Tx Rx Rx Tx Tx

41. Par trenzado CARACTERISTICAS: • Transmite tanto señales analógicas como digitales. • Para señales analógicas se necesitan amplificadores cada 5 o 6km. • En general para señales digitales se requieren repetidores cada (2 o 3)km. • Para pares trenzados se necesita regeneradores cada 100m.

42. Par trenzado CARACTERISTICAS: • El para trenzado a diferencia de otros medios guiados tiene menor distancia menor ancho de banda y menor velocidad de transmisión. • Este tipo de cable se utiliza cuando la LAN tiene un presupuesto limitado o se va a hacer una instalación sencilla, con conexiones simples. Su aplicación se encuentra en redes telefónicas redes LAN y redes de distribución de interiores.

43. Tipos de par trenzado • Cable UTP Unshielded Twisted Pair o Cable trenzado sin apantallar. Son cables de pares trenzados sin apantallar que se utilizan para diferentes tecnologías de red local. Son de bajo costo y de fácil uso, pero producen más errores que otros tipos de cable y tienen limitaciones para trabajar a grandes distancias sin regeneración de la señal.

44. Tipos de par trenzado • Cable STP Shielded Twisted Pair o Par trenzado apantallado. Se trata de cables de cobre aislados dentro de una cubierta protectora, con un número específico de trenzas por pie. STP se refiere a la cantidad de aislamiento alrededor de un conjunto de cables y, por lo tanto, a su inmunidad al ruido. Se utiliza en redes de ordenadores como Ethernet. Es más caro que la versión no apantallada o UTP.

45. Tipos de par trenzado • FTP Foiled Twisted Pair o Par trenzado con pantalla global En este tipo de cable, sus pares no están apantallados, pero sí dispone de una pantalla global para mejorar su nivel de protección ante interferencias externas. Su impedancia característica típica es de 120 OHMIOS y sus propiedades de transmisión son más parecidas al UTP.

46. Tabla resumen

47. Tabla resumen

48. Ventajas y desventajas Ventajas • Bajo costo en su contratación • Alto numero de estaciones de trabajo por segmento • Facilidad para el rendimiento y la solución de problemas • Puede estar previamente cableado en un lugar o en cualquier parte

49. Ventajas y desventajas Desventajas: • Altas tasas de error a altas velocidades • Ancho de banda limitado • Baja inmunidad al ruido • Baja inmunidad al efecto crosstalk (diafonía) • Alto coste de los equipos • Distancia limitada (100m por segmento)

50. Cable coaxial • El cable coaxial fue creado en la década de los 30 • Posee 2 conductores concéntricos, uno llamado vivo, encargado de llevar la información y uno exterior, llamado malla o blindaje que sirve como referencia de tierra. • Entre ambos se encuentra un dieléctrico, de cuyas características depende de la calidad del cable. • Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante