Hilos y Señales

Modulo 3
Hilos y Señales
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Objetivos del capítulo
• Comprender las caracteristicas eléctricas de los cables
• Aprender sobre la puesta a tierra
• Aprender sobre teoría óptica
• Aprender la teoría básica de conexiones inalámbricas
• Aprender sobre las señales en medios de redes
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Señales
• Señales eléctricas – Se logra la transmision
representando los datos como pulsos electricos en
medios de cobre.
• Señales ópticas – Se logra la transmision convirtiendo
señales electricas en pulsos de luz.
• Señales inalámbricas – La transmision se logra usando
señales de tipo infrarojo, microondas, o ondas de radio a
traves del espacio libre.
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Señales eléctricas en cable de cobre
Los instaladores deben tener un especial cuidado cuando
están instalando cable de cobre:
• Un cable que esta mal terminado puede no transmitir toda
la energia del cable al próximo circuito (reflexion)
• Un cable instalado muy cerca de las fuentes de ruido
eléctrico (EMI) o de radio (RF) puede actuar como una
antena, introduciendo señales erradas que pueden
competir con la información que viaja en el cable.
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Señales ópticas
Hay dos maneras de enviar señales utilizando la luz como
señal de transmision:
•Fibra Óptica - señales ópticas se propagan a través de los
hilos llamados fibra óptica.
•Espacio Óptico - las comunicaciones en espacio libre óptico
algunas veces toman la forma de infrarojos u otros sistemas
de transmisión punto a punto (free spaces optics – FSO)
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Señales inalámbricas
• El término inalámbrico es utilizado para describir
comunicaciones en las cuales ondas electromagnéticas
llevan las señales
• El espectro inalámbrico tiene tres formas diferentes de
transmisión:
•Ondas de luz
•Radio y microondas
•Acústico (ultrasónico)
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Señales distorsión y degradación
• Las señales que alcanzan el otro extremo del cable
deben ser tan parecidas como sea posible a las que
entraron en el cable
• Uno de los más grandes obstáculos para una señal es el
esfuerzo que toma pasar a través del cable en sí. Esto
es llamado resistencia. La resistencia tiende a disminuir
la fuerza de la señal.
• Otra causa de distorsión y degradación es el ruido. El
ruido es causado por señales electricas (EMI), radio o
microondas (RF), o por señales de cables adyacentes.
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Atenuación
• La atenuación es un término general que se refiere a
cualquier reducción en la fuerza de una señal
• Algunas veces es llamada perdida, la atenuación es una
consecuencia natural de la transmisión de señales en
largas distancias.
• La atenuación puede afectar una red pues limita la
longitud del cableado de red sobre el cual se puede
transmitir información.
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Ruido
• El ruido es energia electromagnética (EMI),
eléctrica o radio frecuencia (RF) que puede
degradar y distorsionar la calidad de las
señales y de las comunicaciones de cualquier
tipo
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Ejemplo de ruido
• Una señal digital claramente definida (1) no siempre
alcanza su destino sin algún cambio. Ruido eléctrico (2)
puede ocurrir en la línea
1
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2
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Ejemplo de ruido
• Cuando dos señales chocan, pueden converger en una
nueva señal (1). La señal original puede ser interpretada
incorrectamente por el dispositivo receptor (2)
1
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2
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Interferencia (crosstalk)
• La interferencia ocurre cuando señales de un cable se
escapan a cables adyacentes. Esto ocurre
frecuentemente en el punto donde el conector se adjunta
al cable. Esto es conocico como “near-end crosstalk” o
interferencia del final. Si hay mucho cable sin trenzar las
señales se emanan a otros pares.
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EMI y RFI
• Cualquier dispositivo o sistema que genere un campo
electromágnetico tiene el potencial de perturbar la
operación de componentes electrónicos, dispositivos y
sistemas a su alrededor. Este fenómeno es conocido
como interferencia electromágnetica o EMI
• Cualquier dispositivo o sistema que opere sobre
frecuencia de radio tiene el potencial de perturbar la
operación de componentes electrónicos, dispositivos y
sistemas. Este fenómeno es conocido como interferencia
de radio frecuencia o RFI
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Linea de corriente alterna AC
• La electricidad es llevada hacia las máquinas por cables
empotrados en paredes, pisos y techos. En
consecuencia, dentro de esos edificios el ruido de la
corriente alterna está alrededor de todo el edificio. Si no
está dirigida correctamente puede causar problemas
para la red.
• Problemas con la puesta a tierra de la energía puede
llevar a interferencia con el sistema de datos.
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Otras pérdidas
• Pérdidas de la fibra óptica - Las señales ópticas son
susceptibles a pérdidas cuando pequeñas partículas
estan atrapadas dentro del vidrio.
• Pérdidas de acoplamiento - un acoplador es un
conector para dos cables. Como la señal tiene que pasar
de un cable a otro, si el acoplamiento no se hizo de
forma adecuada, la señal puede sufrir
• Pérdidas inalámbricas - Las pérdidas inalámbricas
puedes ser causadas por el clima, vapor de agua, o
particulas suspendidas en el aire.
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Corriente
• Corriente es el nivel del flujo de las cargas que son
generadas cuando se mueven los electrones.
• La letra “I” representa corriente, la cual por definicion
fluctúa de positivo a negativo (hablando de DC)
• La unidad de medida para la corriente es el amperio
(Amp), y esta representado por la letra “A”
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Ley de Ohm
• La ley de Ohm muestra las relaciones entre voltios
(unidad de medidas de voltaje) ( E ), ohmnios (unidad de
medida de resistencia) ( R ) y amperios (unidad de
medida de corriente) (I)
E=I*R
I=E/R
R=E/I
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Potencia
• La potencia es medida en Watts. Un Watts está
definido como un voltio por un amperio.
• P = I (Corriente) *E (Voltaje)
• La cantidad de energía recibida en en un tiempo
determinado se denomina potencia.
• Un secador de cabello de 110 Volts estimado a 1100
Watts usa una corriente estimada de 10 A.
• Un bombillo de 100 Watts requiere de una corriente de
alrededor de 1 A (asumiendo que se trabaja a 110 Volts)
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El decibel (dB)
‣ Las ondas electromagnéticas transportan potencia
eléctrica, medida en milivatios (mW).
‣ Los decibelios (dB) usan una relación logarítmica para
reducir las multiplicaciones a simples sumas.
‣ Es más fácil hacer los cálculos mentalmente usando
dB.
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El decibel (dB)
‣ Si se incrementa la amplitud de una onda
electromagnética su potencia aumenta. Este aumento
de potencia se llama ganancia.
‣ Si se disminuye la amplitud, su potencia decrece. Esta
reducción de potencia se denomina pérdida.
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El decibel (dB)
‣ Los decibelios son unidades de medida relativas, a
diferencia de los milivatios que constituyen unidades
absolutas.
‣ El decibelio (dB) es 10 veces el logaritmo decimal del
cociente de dos valores de una variable.
‣ El decibelio usa el logaritmo para permitir que
relaciones muy grandes o muy pequeñas puedan ser
representadas con números convenientemente
pequeños.
‣ En una escala logarítmica, la referencia nunca puede
ser cero porque ¡el logaritmo de cero no existe!
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Usando dB
Algunos valores comunes y fáciles de recordar:
Por ejemplo:
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dB Valores
•1 dB = 1.26 más poder ganancia o pérdida
•3 dB = 2 más poder ganancia o pérdida
•6 dB = 4 más poder ganancia o pérdida
•10 dB = 10 más poder ganancia o pérdida
•20 dB = 100 más poder ganancia o pérdida
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dBm y mW
‣ ¿Que pasa si quisiéramos medir una potencia absoluta
en dB?
Tenemos que definir una referencia.
‣ La referencia que relaciona la escala logarítmica en dB
a la escala lineal en vatios puede ser, por ejemplo esta:
→
‣ La nueva m en dBm se refiere al hecho que la referencia es un
mW, y por lo tanto la medida en dBm es una medida de la
potencia absoluta referenciada a 1 mW.
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dBm y mW
‣ Para convertir potencia en mW a dBm:
10 veces el logaritmo en base 10 de la
“Potencia en mW”
‣ Para convertir potencia en dBm a mW:
10 a la ( “Potencia en dBm” dividida
por 10 )
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dBm y mW
‣ Ejemplo: mW a dBm
Potencia del radio: 100mW
→
‣ Ejemplo: dBm a mW
Medida de ua señal: 17dBm
→
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dBm y mW
‣ Ejemplo: mW a dBm
Potencia del radio: 100mW
→
‣ Ejemplo: dBm a mW
Medida de ua señal: 17dBm
→
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Inductania (inductance)
• Un campo eléctrico formado alrededor de un
cable es llamado inductancia.
• Los efectos de resistencia de la inductancia
son llamados : reactancia inductiva (inductive
reactance).
• La inductancia es medida en unidades
llamadas Henries (H).
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Capacitancia (capacitance)
• Capacitancia es cuando dos conductores
estan cerca y los movimientos de carga en la
capa aislante de uno corresponde a los
movimientos del otro.
• La capacitancia es medida en unidades
llamadas Faradios (F).
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Efecto piel en AC (skin effect)
• Skin effect significa que mientras
más alta la frecuencia menor es
la corriente que viaja a través del
centro del conductor.
• La corriente migra hacia la
circunferencia, o borde exterior
• A más altas frecuencias, el efecto
skin es tan pronunciado que los
cables no son utilizados.
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Señales analógicas
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Señales Digitales
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Efecto de construcción del cable
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Efecto de construcción del cable
• El espesor del conductor determina cuanta corriente
puede llevar.
• La capacidad de transportar señal tambien es afectada
por la capacitancia del cable.
• Cambios en el diámetro del núcleo, o imperfecciones en
su construcción pueden causar desacoples de la
impedancia.
• Los componentes químicos del aislante influencia
directamente cuánto voltaje el cable puede llevar.
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La importancia de la conexión a tierra
• La conexión a tierra resguarda al usuario y a los equipos
de un shock eléctrico.
• Diferentes caminos a tierra pueden tener resistencias
diferentes, por lo tanto diferentes potenciales de
conexión a tierra
• Si dos piezas de algún equipo se conecta entre sí la
corriente puede fluir por las diferencias en la conexión a
tierra. Esto es llamado lazo o retorno (ground loop )
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Puesta a tierra de edificios
• Los elementos de el sistema de puesta a tierra de
telecomunicaciones están especificados en TIA/EIA
estádar 607 "Commercial building Grounding and
Bonding Requirements for Telecommunications"
• El electrodo para el sistema de puesta a tierra del edificio
se conecta al sistema de puesta a tierra del sistema de
telecomunicaciones a través del lazo conductor para
telecomunicaciones.
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Conexión a Tierra
• El TMGB (telecommunications main grounding
busbar ) esta ubicado en el cuarto principal de
telecomunicaciones que es el lugar donde el
cableado (por ejemplo) telefónico entra al edificio.
• Cada cuarto de telecomunicación a través del edificio
se conecta al TMBG sobre una red de cables de
tierra llamados telecommunications bonding
backbone (TBB)
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Enlaces a Tierra (Bonding)
• En cada cuarto de telecomunicación hay una versión
más pequeña del TMGB llamado telecommunications
grounding busbar (TGB).
• El TGM se conecta al TMGB vía los cables del TBB.
El TGB sirve como un punto local para adjuntar todos
los dispositivos q deben ser conectados a tierra.
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Refracción
• Refracción es la
flexión de la luz.
Sucede cuando la luz
pasa de un medio a
otro de diferente
caracteristicas como
aire, agua y vidrio.
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Indice de refracción
• El índice de refracción es una propiedad de los
materiales ópticos y se relaciona con la
velocidad de la luz en un material. El índice de
refracción es calculado dividiendo la velocidad
de la luz a través de un material específico entre
la velocidad de la luz en el espacio libre.
n (medio) = c / v (velocidad de la luz en el medio)
• Cada tipo de material tiene un índice de
refracción diferente.
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Transmisiones inalámbricas
• Inalámbrico es un termino utilizado para describir
comunicaciones en las cuales ondas
electromagnéticas llevan señales.
• Las transmisiones inalámbricas funcionan
enviando ondas a diferentes frecuencias al
espacio libre.
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Antenas
Para que dos antenas
puedan transmitir y
enviar información, ellas
deben estar en la
frecuencia correcta y
montadas en la misma
orientación, ya sea
horizontalmente o
verticalmente. Esto es
llamado polarización.
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Ancho de banda
El ancho de banda es usado para describir:
• Que tan rápido los datos fluyen en un camino de
transmisión dado (Velocidad de Canal – bps)
• El rango de frecuencia que una señal ocupa dado un
medio (Espacio de Frecuencias)
• Por ejemplo para los dispositivos digitales, el ancho de
banda es usualmente expresado en bits por segundo
(bps) o bytes por segundo (Bps)
• Por ejemplo para dispositivos analógicos, el ancho de
banda es expresado en ciclos por segundos, o hertzios
(Hz)
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Telefonía
• Telefonía es la ciencia de traducir sonidos a señales
eléctricas, transmitirlas a su destino correcto, y luego
volver a convertirlo en sonido.
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Modems
• Una línea telefónica puede ser usada para enviar
datos, pero es necesario convertir las señales
digitales a señales analógicas para que el circuito de
telefonía pueda trabajar con ellas.
• Un módem convierte los altos y bajos niveles de
voltaje de una señal digital a una alta y baja
frecuencia de una señal análogica. Este proceso es
llamado modulación. En el otro extremo el proceso
inverso se lleva a cabo, la señal analógica es
demodulada de nuevo a señal digital
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Banda base (baseband)
• El término banda base describe un sistema de
comunicaciones mediante el cual el medio sólo lleva una
señal.
• Esa señal puede tener muchos componentes, pero
desde las perspectiva del cable de cobre o de fibra es la
única señal alrededor.
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Notación xBase
• La notación para redes banda base es xBASE-y
donde x es la velocidad de la transmisión o el
ancho de banda, y la y es el tipo de medio
Ejemplos:
• 10BASE-T (Uses par trenzado con una longitud
máxima de segmento de 100 m)
• 100BASE-FX (fibra óptica)
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Banda ancha (broadband)
• Describe un tipo de transmisión de datos en el que un
único medio (cable de fibra o cobre) puede llevar varios
canales a la vez.
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Dudas o Sugerencias!!!
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