Transmisión de Datos

Banda Base

La banda base es un tipo de transmisión digital en la que la señal se transmite sin modular y codificada. En ella no se permite la multiplexación en frecuencia. Se usa todo el ancho de banda que ofrece el sistema, todo un canal. Su problema es que las distancias máximas de empleo son de pocos kilómetros usando repetidores, y su ventaja es el ahorro de los aparatos de modulación/demodulación. Se emplea, por tanto, para cortas distancias debido a su bajo coste.

Banda Ancha

La banda ancha es un tipo de transmisión de señales analógicas moduladas y multiplexadas en frecuencias. Cada canal lógico transporta información diferenciada sobre datos, sonido y video. Se puede transmitir a distintas velocidades en cada canal, con distancias elevadas de varias decenas de kilómetros y posible uso de amplificadores para aumentar la longitud total.

Medios Guiados

Los medios guiados están constituidos por cables conductores eléctricos u ópticos cubiertos por capas de aislamiento o pantallas contra interferencias.

1. Par Trenzado

Hecho de cables de cobre trenzados por parejas sobre un alma común en el centro, en número de 2/4 pares con aislamiento individual y un aislamiento común exterior. Los conductores son de cobre y tienen un diámetro entre 0,4 y 0,9 mm. Es débil a las perturbaciones, y suele aparecer apantallado. Hay tres tipos de par trenzado: UTP (sin blindaje), STP (con blindaje común), y FTP (blindaje común y otro para cada cable trenzado). Tienen bajo coste y ancho de banda reducido.

2. Cable Coaxial

Formado por dos conductores concéntricos: uno interno de cobre y otro a modo de pantalla. El central es más ancho (1/5 mm). Usado para redes mixtas fibra óptica-cable coaxial. Poco sensible a interferencias. Es caro, rígido y grueso. Existe delgado (RG58) y grueso (RG59). Tiene menor atenuación por unidad de longitud, mayor respuesta en frecuencia, mejor inmunidad frente al ruido, coste más elevado y manejo más difícil.

3. Fibra Óptica

Está constituida por dos cilindros coaxiales de silicio de alta pureza, que por medio de la reflexión de la luz logra transmitir la información. Sus características son: transmite luz sin interferencias, gran capacidad de transmisión, no sufre interferencias por campos eléctricos y magnéticos, energía puesta en juego muy baja, gran ancho de banda, diámetro reducido, peso reducido, material totalmente dieléctrico.

Las fibras ópticas se componen de un cilindro material dieléctrico llamado núcleo, rodeado por un revestimiento también dieléctrico con un índice de refracción ligeramente inferior al del núcleo. La forma de propagación de la señal se basa en las propiedades de refracción y reflexión de la luz.

Principio de Reflexión

Cuando un rayo luminoso incide sobre la superficie de separación de dos sustancias, una fracción de la misma se refleja.

Refracción de la Luz

La relación entre la velocidad de la luz en el vacío (c0) y la de luz en una sustancia (c) se denomina índice de refracción (n) de esa sustancia y es una constante del material. El índice de refracción n de una sustancia depende fundamentalmente de la correspondiente longitud de onda de la luz: en caso del vidrio de cuarzo, las longitudes de onda del infrarrojo son de gran importancia para las comunicaciones ópticas, este índice decrece continuamente cuando se incrementa la longitud de onda.

Apertura Numérica

Cuando la luz pasa de un medio con mayor a otro con menor índice de refracción, existe un ángulo de incidencia por encima del cual la luz se refleja totalmente. La apertura numérica define qué rayos van a ser propagados y cuáles no. Es el tamaño de la “puerta de entrada” en la fibra óptica.

Composición de la Fibra
  • Funda exterior: 900 μm (buffer)
  • Revestimiento de protección: 250 μm (coating)
  • Funda óptica: 125 μm (cladding)
  • Núcleo óptico: 62,5 μm (core)

El núcleo óptico es la parte más interna de la fibra donde se propagan las ondas ópticas. Posee un alto índice de refracción, hecho en sílice, cuarzo fundido o plástico, conducida por el interior del núcleo sin poder escapar. La atenuación es despreciable. Diámetro: 8,1 μm (monomodo) y 50 μm (multimodo).

Funda óptica: recubrimiento o capa intermedia, sirve para confinar las ondas ópticas en el núcleo.

Revestimiento de protección: es una envoltura generalmente de plástico que aisla las fibras y evita que se produzcan interferencias.

Envío de Información

Para el envío de información se requieren medios especializados como los siguientes: fuente láser, diodos láser, diodos LED.

Monomodo

8-10 μm de manera que solo hay un solo camino para transmitir la luz, con una longitud de onda 1300/1500 nm. Es difícil de manipular y construir, y más costosa, pero permite distancias de transmisión mayores debido a su menor atenuación y tasas de información elevadas (100 Ghz/km).

Multimodo

Los haces viajan por más de un modo o camino, reflejándose con distintos ángulos por el mismo hilo. El hecho de que se propaguen más de un modo supone que no llegan todos a la vez al final de la fibra, por lo que se usan en aplicaciones de corta distancia (menores a 1 km). Son fáciles y económicas de diseño (50/200 μm). La propagación de los modos de este tipo es diferente según el tipo de índice de refracción del núcleo: salto del índice (este da lugar a dispersión modal) y gradiente de índice (tiene un valor máximo en el centro y decrece gradualmente hasta el borde externo).

Proceso de Comunicación

El proceso de comunicación mediante fibra óptica implica los siguientes pasos: creación de una señal óptica mediante el uso de un transmisor que está físicamente cerca de la fibra óptica (y puede tener incluso lentes para la luz en la fibra), transmisión de la señal a lo largo de la fibra garantizando que no sea débil, y recepción de la señal, pasando a convertirla en señal eléctrica (este usa una fotocélula o fotodiodo para detectar la luz).

Ventanas de Transmisión

Son longitudes de onda con una atenuación reducida: primera ventana (850 nm, LED, cortas distancias, multimodo), segunda ventana (1310 nm, láser, distancias medias y multimodo/monomodo), tercera ventana (1550 nm, láser, largas distancias y monomodo).

Sistema Básico de Transmisión

El sistema básico de transmisión se compone de: señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica, empalme, línea de fibra óptica, corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.

Modos de Cableado
  • Zip twin cable: dos fibras monomodo o multimodo.
  • Cable de distribución de oficina: de 2 a 48 fibras monomodo/multimodo.
Cableado Específico

Se denomina así a todo el conjunto de cables especiales hechos para aplicaciones concretas, como son los periféricos universales del ordenador o cables específicos para la industria, como el cable de bus de campo AS-i o los cables para transferencia de programas entre un ordenador y un autómata programable.