Características de los Medios de transmición de datos
Un medio de transmisión es el canal que permite la
transmisión de información entre dos terminales de un sistema de transmisión. La transmisión
se realiza habitualmente empleando ondas electromagnéticas que se propagan
a través del canal. A veces el canal es un medio físico y otras veces no,
ya que las ondas electromagnéticas son susceptibles de ser transmitidas por el vacío.
Dependiendo de la forma de conducir la señal a través del
medio, los medios de
transmisión se pueden clasificar en dos grandes grupos: medios
de transmisión guiados y medios de transmisión no guiados. Según el sentido de
la transmisión podemos encontrarnos con tres tipos diferentes: simplex, half-duplex
y full-duplex. También los medios de transmisión se caracterizan por utilizarse
en rangos de frecuencia de trabajo diferentes.
Medios de transmisión guiados
Los medios de transmisión
guiados están constituidos por un cable que se
encarga de la conducción (o guiado) de las señales
desde un extremo al otro. Las principales características de los medios guiados
son el tipo de conductor utilizado, la velocidad
máxima de transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entre repetidores, 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 enlace multipunto. Debido a esto los
diferentes medios de transmisión tendrán diferentes velocidades de conexión que
se adaptarán a utilizaciones dispares.
Dentro de los medios de
transmisión guiados, los más utilizados en el campo de las comunicaciones y la
interconexión de ordenadores son:
El par trenzado: consiste
en un par de hilos de cobre conductores cruzados entre sí, con el objetivo de
reducir el ruido de diafonía. A mayor
número de cruces por unidad de longitud, mejor comportamiento ante el problema
de diafonía. Existen dos tipos de par trenzado:
- Protegido: Shielded Twisted Pair (STP)
- No protegido: Unshielded Twisted Pair (UTP):
Cable de par trenzado sin blindaje
(UTP)
El cable de par trenzado sin blindaje
(UTP, Unshieled Twisted Pair) es el tipo más frecuente de medio de
comunicación. Está formado por dos conductores, habitualmente de cobre, cada
uno con su aislamiento de plástico de color, el aislamiento tiene un color
asignado para su identificación, tanto para identificar los hilos específicos
de un cable como para indicar qué cables pertenecen a un par dentro de un
manojo.
La EIA ha desarrollado estándares para graduar los cables UTP según su calidad
Conectores UTP. Los cables UTP se
conectan habitualmente a los dispositivo de red a través de un tipo de conector
y un tipo de enchufe. Uno de los estándares más utilizados es el RJ 45 de 8
conductores.
Cable de par trenzado blindado (STP)
El cable de par trenzado blindado
(STP, Shieled Twister Pair) tiene una funda de metal o un recubrimiento de
malla entrelazada que rodea cada par de conductores aislados. Esa carcasa de
metal evita que penetre el ruido electromagnético y elimina un fenómeno
denominado interferencia, que es el efecto indeseado de un canal sobre otro
canal. El STP tiene las mismas consideraciones de calidad y usa los mismos
conectores que el UTP, pero es necesario conectar el blindaje a tierra.
Es un cable de pares trenzado
y sin recubrimiento metálico externo, de modo que es sensible a las interferencias. Es
importante guardar la numeración de los pares, ya que de lo contrario el efecto
del trenzado no será eficaz, disminuyendo sensiblemente o incluso impidiendo la
capacidad de transmisión. Es un cable barato, flexible y sencillo de instalar.
Las aplicaciones principales en las que se hace uso de cables de par trenzado
son
·
Bucle de abonado: es el
último tramo de cable existente entre el teléfono de un abonado y la central a
la que se encuentra conectado. Este cable suele ser UTP Cat.3 y en la
actualidad es uno de los medios más utilizados para transporte de banda ancha, debido a
que es una infraestructura que esta implantada en el 100% de las ciudades.
·
Redes LAN: en este caso se emplea UTP
Cat.5 o Cat.6 para transmisión de datos, consiguiendo velocidades de varios
centenares de Mbps. Un ejemplo de este uso lo
constituyen las redes 10/100/1000BASE-T.
El cable coaxial: se compone
de un hilo conductor, llamado núcleo, y un mallazo externo separados por un
dieléctrico o aislante.
El cable coaxial transporta señales
con rango de frecuencias más altos que los cables de pares trenzados. El cable
coaxial tiene un núcleo conductor central formado por un hilo sólido o
enfilado, habitualmente de cobre, recubierto por un aislante e material
dieléctrico que, a su vez, está recubierto de una hoja exterior de metal
conductor, malla o una combinación de ambos, también habitualmente de cobre. La
cubierta metálica exterior sirve como blindaje contra el ruido y como un
segundo conductor. Este conductor está recubierto por un escudo aislante, y
todo el cable por una cubierta de plástico.
Los cables coaxiales se
conectan a los dispositivos utilizando conectores específicos. Unos pocos de
los más empleados se han convertido en estándares, siendo el más frecuente el
conector de barril o a bayoneta BNC.
Los cables coaxiales para redes de
datos usan frecuentemente conectores en T y terminadores. El terminador es
necesario en las topologías de bus donde hay un cable principal que actúa de
troncal con ramas a varios dispositivos pero que en si misma no termina en un
dispositivo, si el cable principal se deja sin terminar, cualquier señal que se
transmita sobre él generará un eco que rebota hacia atrás e interfiere con la
señal original. El terminador absorbe la onda al final del cable y elimina el
eco de vuelta.
La fibra óptica: La fibra óptica está hecha de plástico
o cristal y transmite las señales en forma de luz.
La fibra óptica utiliza la reflexión
para transmitir la luz a través del canal. Un núcleo de cristal o plástico se
rodea de una cobertura de cristal o plástico menos denso, la diferencia de
densidades debe ser tal que el rayo se mueve por el núcleo reflejado por la
cubierta y no refractado en ella.
Medios de transmisión no guiados
En este tipo de medios tanto
la transmisión como la recepción de información se lleva a cabo mediante antenas. A la hora
de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el
medio. Por el contrario, en la recepción la antena capta las ondas electromagnéticas del medio
que la rodea.
La configuración para las
transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional. En la
direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola
en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar 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 más factible confinar la energía en un haz direccional.
La transmisión de datos a
través de medios no guiados añade problemas adicionales, provocados por la reflexión que sufre la señal en los
distintos obstáculos existentes en el medio. Resultando más importante el espectro de frecuencias de la señal
transmitida que el propio medio de transmisión en sí mismo.
Según el rango de frecuencias
de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en tres tipos: radio, microondas y luz (infrarrojos/láser).
Líneas aéreas: Se trata del medio más sencillo y antiguo q consiste en la utilización de
hilos de cobre o aluminio recubierto de cobre, mediante los que se configuran circuitos compuestos por un par de cables. Se han heredado las
líneas ya existentes en telegrafía y telefonía aunque en la actualidad sólo se
utilizan algunas zonas rurales donde no existe ningún tipo de líneas.
Microondas: En un sistema de microondas se usa el espacio aéreo como medio físico
de transmisión. La información se transmite en forma digital a través de ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden
direccionarse múltiples canales a múltiples estaciones dentro de un enlace
dado, o pueden establecer enlaces punto a punto. Las estaciones consisten en
una antena tipo plato y de circuitos que interconectan la antena con la
terminal del usuario.
Los sistemas de microondas terrestres han abierto una puerta a los
problemas de transmisión de datos, sin importar cuales sean, aunque sus
aplicaciones no estén restringidas a este campo solamente. Las microondas están
definidas como un tipo de onda electromagnética situada en el intervalo del
milímetro al metro y cuya propagación puede efectuarse por el interior de tubos
metálicos. Es en si una onda de corta longitud.
Tiene como características que su ancho de banda varia entre 300 a 3.000
Mhz, aunque con algunos canales de banda superior, entre 3´5 Ghz y 26 Ghz. Es
usado como enlace entre una empresa y un centro que funcione como
centro de conmutación del operador, o como un enlace entre redes Lan.
Para la comunicación de microondas terrestres se deben usar antenas
parabólicas, las cuales deben estar alineadas o tener visión directa entre
ellas, además entre mayor sea la altura mayor el alcance, sus problemas se dan
perdidas de datos por atenuación e interferencias, y es muy sensible a las
malas condiciones atmosféricas.
Microondasterrestres
Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia,
se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.
Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya
que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan
antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz.
La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas
aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son
logarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias.
Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al
proliferar estos sistemas, pude haber más solapamientos de señales.
Microondas por
satélite
El satélite recibe las señales y las
amplifica o retransmite en la dirección adecuada .Para mantener la alineación
del satélite con los receptores 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
del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales
que ascienden y las que descienden.
Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale
del emisor 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".
Características
Básicas de un Medio de Transmisión
·
Todo conductor, aislante
o material opone una cierta resistencia al flujo de la corriente eléctrica.
·
Un determinado voltaje
es necesario para vencer la resistencia y forzar el flujo de corriente. Cuando
esto ocurre, el flujo de corriente a través del medio produce calor.
·
La resistencia de los
alambres depende de varios factores.
·
A medida que aumenta la
frecuencia de la señal aplicada a un alambre, la corriente tiende a fluir mas
cerca de la superficie, alejándose del centro de conductor.
·
Usando conductores de
pequeños diámetro, la resistencia efectiva del medio aumenta, a medida que
aumenta la frecuencia. Este fenómeno es llamado "efecto piel" y es importante en las redes de transmisión.
·
La resistividad
usualmente se mide en “ohms” (Ω) por unidad de longitud.
Transmisión
en serie y paralela
El modo de transmisión se refiere al número de
unidades de información (bits) elementales que se pueden traducir
simultáneamente a través de los canales de comunicación. De hecho, los
procesadores (y por lo tanto, los equipos en general) nunca procesan (en el
caso de los procesadores actuales) un solo bit al mismo tiempo. Generalmente
son capaces de procesar varios (la mayoría de las veces 8 bits: un byte) y por
este motivo, las conexiones básicas en un equipo son conexiones paralelas.
Conexión
paralela
Las conexiones paralelas consisten en transmisiones
simultáneas de N cantidad de bits. Estos bits se envían simultáneamente
a través de diferentes canales N (un canal puede ser, por ejemplo, un alambre,
un cable o cualquier otro medio físico). La conexión paralela en
equipos del tipo PC generalmente requiere 10 alambres.
Conexión
en serie
En una conexión en serie, los datos se transmiten de a un
bit por vez a través del canal de transmisión. Sin embargo, ya que muchos procesadores
procesan los datos en paralelo, el transmisor necesita transformar los datos
paralelos entrantes en datos seriales y el receptor necesita hacer lo
contrario.
Estas operaciones son realizadas por un controlador de
comunicaciones (normalmente un chip UART, Universal Asynchronous
Receiver Transmitter (Transmisor Receptor Asincrónico Universal)). El
controlador de comunicaciones trabaja de la siguiente manera:
- La transformación paralela-en serie se realiza utilizando un registro de
desplazamiento. El registro de desplazamiento, que trabaja conjuntamente
con un reloj, desplazará el registro (que contiene todos los datos
presentados en paralelo) hacia la izquierda y luego, transmitirá el bit
más significativo (el que se encuentra más a la izquierda) y así
sucesivamente:
- La transformación en serie-paralela se realiza casi de la misma manera utilizando un
registro de desplazamiento. El registro de desplazamiento desplaza el
registro hacia la izquierda cada vez que recibe un bit, y luego, transmite
el registro entero en paralelo cuando está completo.
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