1. Historia de la Fibra Óptica

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
1. Historia de la Fibra Óptica
La Historia de la comunicación por la fibra óptica es relativamente corta. En 1977, se instaló un
sistema de prueba en Inglaterra; dos años después, se producían ya cantidades importantes de
pedidos de este material.
Antes, en 1959, como derivación de los estudios en física enfocados a la óptica, se descubrió una
nueva utilización de la luz, a la que se denominó rayo láser, que fue aplicado a las
telecomunicaciones con el fin que los mensajes se transmitieran a velocidades inusitadas y con
amplia cobertura.
Sin embargo esta utilización del láser era muy limitada debido a que no existían los conductos y
canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de
fotones originados en la fuente denominada láser. Fue entonces cuando los científicos y técnicos
especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos a la producción de un ducto o canal, conocido
hoy como la fibra óptica. En 1966 surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la
comunicación.
Esta forma de usar la luz como portadora de información se puede explicar de la siguiente manera;
Se trata en realidad de una onda electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio,
con la única diferencia que la longitud de las ondas es del orden de micrómetros en lugar de
metros o centímetros.
En poco más de 10 años la fibra óptica se ha convertido en una de las tecnologías más avanzadas
que se utilizan como medio de transmisión de información. Este novedoso material vino a
revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor
velocidad en la transmisión y disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias hasta
multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.
Las fibras ópticas son filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos. El grosor de
una fibra es similar a la de un cabello humano. Fabricadas a alta temperatura con base en silicio,
su proceso de elaboración es controlado por medio de computadoras, para permitir que el índice
de refracción de su núcleo, que es la guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite las
desviaciones, entre sus principales características se puede mencionar que son compactas, ligeras,
con bajas pérdidas de señal, amplia capacidad de transmisión y un alto grado de confiabilidad
debido a que son inmunes a las interferencias electromagnéticas de radio-frecuencia. Las fibras
ópticas no conducen señales eléctricas por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin
ningún componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensión. Tienen
la capacidad de tolerar altas diferencias de potencial sin ningún circuito adicional de protección y
no hay problemas debido a los cortos circuitos.
Tienen un gran ancho de banda, que puede ser utilizado para incrementar la capacidad de
transmisión con el fin de reducir el costo por canal; De esta forma es considerable el ahorro en
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
volumen en relación con los cables de cobre. Con un cable de seis fibras se puede transportar la
señal de más de cinco mil canales o líneas principales, mientras que se requiere de 10,000 pares
de cable de cobre convencional para brindar servicio a ese mismo número de usuarios, con la
desventaja que este último medio ocupa un gran espacio en los ductos y requiere de grandes
volúmenes de material, lo que también eleva los costos.
Comparado con el sistema convencional de cables de cobre donde la atenuación de sus señales
(decremento o reducción de la onda o frecuencia) es de tal magnitud que requieren de
repetidores cada dos kilómetros para regenerar la transmisión, en el sistema de fibra óptica se
pueden instalar tramos de hasta 70 km. Sin que haya necesidad de recurrir a repetidores, lo que
también hace más económico y de fácil mantenimiento este material.
Originalmente, la fibra óptica fue propuesta como medio de transmisión debido a su enorme
ancho de banda; sin embargo, con el tiempo se ha planteado para un amplio rango de aplicaciones
además de la telefonía, automatización industrial, computación, sistemas de televisión por cable y
transmisión de información de imágenes astronómicas de alta resolución entre otros.
Transmisión por Fibra Óptica
En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar
las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el
componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las
minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le
denomina detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en
energía electromagnética, similar a la señal original.
El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador,
fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo), empalme, línea de fibra óptica
(segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.
En resumen, se puede decir que en este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona como
medio de transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de LED'S (diodos
emisores de luz) y láser.
Los diodos emisores de luz y los diodos láser son fuentes adecuadas para la transmisión mediante
fibra óptica, debido a que su salida se puede controlar rápidamente por medio de una corriente de
polarización. Además su pequeño tamaño, su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje
necesario para manejarlos son características atractivas.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
2. Fibra Óptica
Definición de la Fibra Óptica
Imagen Fibra óptica (panapluscolombia.com)
Un filamento de vidrio sumamente delgado y flexible (de 2 a 125 micrones) capaz de conducir
rayos ópticos (señales en base a la transmisión de luz). Las fibras ópticas poseen capacidades de
transmisión enormes, del orden de miles de millones de bits por segundo. Se utilizan varias clases
de vidrios y plásticos para su construcción.
Una fibra es un conductor óptico de forma cilíndrica que consta del núcleo (core), un
recubrimiento (clading) que tienen propiedades ópticas diferentes de las del núcleo y la cubierta
exterior (jacket) que absorbe los rayos ópticos y sirve para proteger al conductor del medio
ambiente así como darle resistencia mecánica.
Además, y a diferencia de los pulsos electrónicos, los impulsos luminosos no son afectados por
interferencias causadas por la radiación aleatoria del ambiente. Cuando las compañías telefónicas
reemplacen finalmente los cables de cobre de sus estaciones centrales e instalaciones
domiciliarias con fibras ópticas, estarán disponibles de modo interactivo una amplia variedad de
servicios de información para el consumidor, incluyendo la TV de alta definición.
Conceptos Básicos de la Fibra Óptica
Los sensores de fibra óptica están formados por un amplificador que contiene el del emisor y el
receptor, y un cable de fibra óptica que transmite y recibe la luz reflejada por el objeto a detectar.
Las características y presentaciones dependen mucho del fabricante
Ventajas de la Fibra Óptica
Capacidad de transmisión: La idea de que la velocidad de transmisión depende principalmente del
medio utilizado, se conservo hasta el advenimiento de las fibras ópticas, ya que ellas pueden
transmitir a velocidades mucho más altas de lo que los emisores y transmisores actuales lo
permiten, por lo tanto, son estos dos elementos los que limitan la velocidad de transmisión.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico





Mayor capacidad debido al ancho de banda mayor disponible en frecuencias ópticas.
Inmunidad a transmisiones cruzadas entre cables, causadas por inducción magnética.
Inmunidad a interferencia estática debida a las fuentes de ruido.
Resistencia a extremos ambientales. Son menos afectadas por líquidos corrosivos, gases y
variaciones de temperatura.
La seguridad en cuanto a instalación y mantenimiento. Las fibras de vidrio y los plásticos
no son conductores de electricidad, se pueden usar cerca de líquidos y gases volátiles.
En el último kilómetro es donde se presenta con mayor frecuencia problemas y daños en las
comunicaciones de los clientes, pensando en esto empresas como la ETB crearon el proyecto de
digitalización de la red de abonado en fibra óptica. La fibra es el soporte ideal por todas las
ventajas que brinda, tales como:








Supresión de ruidos en las transmisiones.
Red redundante.
Conexión directa desde centrales hasta su empresa.
Alta confiabilidad y privacidad en sus comunicaciones telefónicas.
Posibilidad de daño casi nula.
Tiempos de respuesta mínimos en la reparación de daños.
Mayor número y rapidez en la solicitud y entrega de nuevos servicios.
Gran ancho de banda
También la fibra óptica es una plataforma para la prestación de otros servicios, como:



Transmisión de datos de Alta Velocidad
Enlaces E1 (2Mb/s) para conexión de PABX
La posibilidad en el futuro de conexión de nuevos servicios como multimedia o sistemas de
televisión por cable.
Especificaciones
Una de las características más notoria de la fibra óptica es su tamaño, que en la mayoría de los
casos es de revestimiento 125 micras de diámetro, mientras el núcleo es aun más delgado. La
cantidad de información transmitida es enorme, si se compara peso contra cantidad de datos
transmitidos se puede observar por ejemplo, una comunicación telefónica que se realiza a través
de cables tipo TAB, los cuales tienen un grosor de 8 cm. Transmite 2400 llamadas simultáneas; en
comparación las fibras ópticas alcanzan las 30.720 llamadas simultáneas.
Atenuación
Es el factor que indica con qué frecuencia deben colocarse los repetidores de la señal que se
conduce o propaga por el medio, puede variar debido a un gran número de factores tales como la
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
humedad, las curvaturas que sufre el cable, etc. Otro de estos factores es el tipo de fibra utilizada,
ya que el método de fabricación determina la atenuación mínima que existe en ella.
Distancia Umbral
Conforme la señal avanza por el medio va perdiendo fuerza hasta llegar al punto en que si desea
transmitirse a mayor distancia debe colocarse un repetidor, un dispositivo que le vuelva a dar
potencia para seguir avanzando. Un repetidor de fibra es aquel que toma una señal de luz, la
convierte a señal eléctrica, la regenera y la coloca en un dispositivo de emisión de luz para que se
siga propagando. Comparadas con el cobre, las fibras ópticas permiten que las distancias entre
repetidores sean más grandes.
Por ejemplo, en un enlace para dispositivos RS-232 la distancia máxima entre dos nodos es de 15.2
mts. Transmitiendo a una velocidad de 19200 Bps. , Una línea de fibra óptica puede transmitir a
esa velocidad hasta una distancia de 2.5 Km. esto significa que la distancia lograda con la fibra es
164 veces mayor que la de su equivalente el cobre (en ese estándar).
Al igual que en la atenuación, la distancia máxima que puede alcanzarse está muy relacionada con
el tipo de fibra. En las versiones sencillas se logran distancias típicas de 2 Km entre el transmisor y
en receptor, con fibras y equipos más sofisticados las distancias pueden ir hasta los 2.5 Kms sin
repetidor. Aplicaciones de laboratorio han permitido alcanzar distancias de 111 Kms a 5 Gbps sin
la necesidad de los repetidores.
El propósito básico de la construcción del cable de fibra óptica es el mismo; Mantener estables la
transmisión y las propiedades de rigidez mecánica durante el proceso de manufactura, instalación
y operación. Las propiedades esenciales en el diseño del cable son la flexibilidad, identificación de
fibras, peso, torsión, vibración, límite de tensión, facilidad de pelado, facilidad de cortado,
facilidad de alineación del cable y la fibra, resistencia al fuego, atenuación estable, etc. Los
parámetros para formar un cable especial son:




Esfuerzo máximo permitido en la fibra durante su fabricación, instalación y servicio;
determina la fuerza mínima de ruptura de la fibra y la fuerza requerida para el miembro
de tensión.
Fuerza lateral dinámica y estática máxima ejercida sobre la fibra, para determinar la
configuración del cable y el límite de tolerancia de micro curvaturas.
Flexibilidad
Rango de temperatura y medio ambiente en donde el cable va a operar, paralela elección
del tipo de materiales a utilizar tomando en cuenta su coeficiente de expansión térmica y
su cambio de dimensiones en presencia de agua.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
Para cumplir estos requerimientos se deben tener las siguientes recomendaciones:




Evitar cargas o esfuerzos mecánicos sobre las fibras.
Aislar la fibra de los demás componentes del cable.
Mantener las fibras cerca del eje central y proporcionar espacio a las fibras para su
mantenimiento.
Escoger los materiales de los elementos del cable con mínimas diferencias en sus
coeficientes de expansión térmica.
Parámetros de la Fibra Óptica
Existen varios parámetros que caracterizan a una fibra óptica. Se habla de parámetros
estructurales y de transmisión que establecen las condiciones en las que se puede realizar la
transmisión de información.
Entre los parámetros estructurales se encuentran:




El perfil de índice de refracción.
El diámetro del núcleo.
La apertura numérica.
Longitud de onda de corte.
En cuanto a los parámetros de transmisión se tiene:



Atenuación.
Ancho de banda.
Inmunidad a las Interferencias:
El uso de medios transparentes para la propagación de ondas electromagnéticas en forma de luz
hace que la fibra óptica no necesite voltajes ni de corrientes, esto lo convierte en un medio de
comunicación 100% inmune a todo tipo de interferencias electromagnéticas a su alrededor y, por
lo tanto, es un medio de comunicación altamente confiable y seguro.
El hecho de no necesitar corrientes ni voltaje hace que la fibra óptica sea idónea para aplicaciones
en donde se requiere de una probabilidad nula de provocar chispas, como el caso de pozos
petroleros y las industrias químicas, en donde existe la necesidad de transportar la información a
través de medios explosivos.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
3. Tipos de Fibra Óptica
Descripción Física
Es un medio fino (entre 2 y125µm), transporta rayos de luz. El material con el que está construido
puede ser de plástico, vidrio o silicio. Existen dos tipos: monomodo y multimodo.
Imagen Fibra Óptica Monomodo y Multimodo (fibraopticahoy.com)
Tecnología
El espectro de la frecuencia electromagnética total se extiende de las frecuencias subsónicas a los
rayos cósmicos;
El espectro de frecuencia de luz se puede dividir en tres zonas generales:



Infrarroja
Visible
Ultravioleta
Sistemas de comunicación de fibra óptica
Los bloques principales de un enlace de comunicaciones de fibra óptica son:



Transmisor; consiste de una interfase analógica o digital, un conversor de voltaje a
corriente, una fuente de luz y un adaptador de fuente de luz a fibra.
Receptor; el receptor incluye un dispositivo conector, un foto detector, un conversor de
corriente a voltaje un amplificador de voltaje y una interfase analógica o digital.
Guía de fibra; la guía de fibra es un vidrio ultra puro o un cable plástico.
Imagen Transmisor-Receptor digital fibra óptica (fibraopticahoy.com)
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
En un transmisor de fibra óptica la fuente de luz se puede modular por una señal análoga o digital.
Acoplando impedancias y limitando la amplitud de la señal o en pulsos digitales.
El conversor de voltaje a corriente sirve como interface eléctrica entre los circuitos de entrada y la
fuente de luz. La fuente de luz puede ser un diodo emisor de luz LED o un diodo de inyección láser
ILD, la cantidad de luz emitida es proporcional a la corriente de excitación, por lo tanto el
conversor voltaje a corriente convierte el voltaje de la señal de entrada en una corriente que se
usa para dirigir la fuente de luz.
La conexión de esa fuente a la fibra es una interface mecánica cuya función es acoplar la fuente de
luz al cable.
La fibra óptica consiste de un núcleo de fibra de vidrio o plástico, una cubierta y una capa
protectora. El dispositivo de acoplamiento del receptor también es un acoplador mecánico.
El detector de luz generalmente es un diodo PIN o un APD (fotodiodo de avalancha). Ambos
convierten la energía de luz en corriente. En consecuencia, se requiere un conversor corriente a
voltaje que transforme los cambios en la corriente del detector a cambios de voltaje en la señal de
salida.
Tipos Básicos de Fibras Ópticas:



Multimodales
Multimodales con índice graduado
Monomodales
Fibra multimodal
En este tipo de fibra viajan varios rayos ópticos reflejándose a diferentes ángulos como se muestra
en la figura.
Los diferentes rayos ópticos recorren diferentes distancias y se desfasan al viajar dentro de la
fibra. Por esta razón, la distancia a la que se puede trasmitir está limitada.
Fibra multimodal con índice graduado:
En este tipo de fibra óptica el núcleo esta hecho de varias capas concéntricas de material óptico
con diferentes índices de refracción. La propagación de los rayos siguen un patrón similar
mostrado en la figura.
En estas fibras él número de rayos ópticos diferentes que viajan es menor y, por lo tanto, sufren
menos el severo problema de las multimodales.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
Fibra Monomodal:
Esta fibra óptica es la de menor diámetro y solamente permite viajar al rayo óptico central. No
sufre del efecto de las otras dos pero es más difícil de construir y manipular. Es también más
costosa pero permite distancias de transmisión mayores.
Diferencias entre los tipos de fibra óptica.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
4. Medios de Cobre
Par Trenzado
El medio de transmisión más viejo y todavía el más común es el par trenzado. Un par trenzado
consiste en dos alambres de cobre aislados, por lo regular de 1 mm de grueso. Los alambres se
trenzan en forma helicoidal, igual que una molécula de DNA. El propósito de torcer los alambres es
reducir la interferencia eléctrica de pares similares cercanos.
La aplicación más común del par trenzado es el sistema de teléfonos. Casi todos los teléfonos se
conectan a la central telefónica por un par trenzado. Se pueden tender varios kilómetros de par
trenzado sin necesidad de amplificación, pero se necesitan repetidoras para distancias mayores.
Cuando muchos pares entrelazados corren distancias sustanciales en paralelo, como los cables
que van de un edificio de apartamentos a la central telefónica, se atan en un haz y se forran con
una funda que los protege. Los pares de estos haces interferirían unos con otros si no fuera por el
enlazamiento. En algunas partes del mundo donde las líneas telefónicas penden de postes sobre el
terreno es común ver haces de varios centímetros de diámetro.
Los pares trenzados se pueden usar tanto para transmisión analógica como digital. El ancho de
banda depende del grosor del cable y la distancia, pero en muchos casos se pueden lograr varios
Megabits/seg durante algunos kilómetros. Los pares entrelazados se usan ampliamente debido a
su rendimiento adecuado y a su bajo costo, y no parece que esto vaya a cambiar durante algunos
años.
El cableado de par trenzado tiene algunas variaciones, dos de las cuales son importantes para las
redes de ordenadores. Los pares entrelazados de categoría 3 consisten en dos hilos aislados que se
trenzan de manera delicada. Cuatro de estos pares se agrupan por lo regular en una funda de
plástico para su protección y para mantener junto con los ocho hilos.
A comienzos de 1988 se comenzaron a introducir los pares trenzados más avanzados de la
categoría 5; son similares a los de la categoría 3, pero con más vueltas por centímetro y con
aislamiento de teflón, lo cual produce menor diafonía y una señal de mejor calidad a distancias
más largas, lo que los hace más adecuados para la comunicación de ordenadores de alta
velocidad. Ambos tipos de cableado con frecuencia reciben el nombre de UTP (unshielded twisted
pair, par trenzado sin blindaje o apantallamiento).
Cable coaxial banda base
Otro medio de transmisión común es el cable coaxial. Este cable tiene mejor blindaje que el par
trenzado, asi que puede abarcar tramos más largos a velocidades mayores. Son dos las clases de
cable coaxial mas utilizadas. Una clase, el cable de 50ohms, se usa comúnmente para transmisión
digital. La otra clase, el cable de 75 ohms, se usa comúnmente para la transmisión analógica.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
Un cable coaxial consiste en un alambre de cobre rígido como núcleo, rodeado por un material
aislante. El aislante esta forrado con un conductor cilíndrico, que con frecuencia es una malla de
tejido fuertemente trenzado. El conductor externo se cubre con una envoltura protectora de
plástico.
.
Imagen detallada cable coaxial
La construcción y el blindaje del cable coaxial le confieren una buena combinación de elevado
ancho de banda y excelente inmunidad al ruido. El ancho de banda posible depende de la longitud
del cable. En cables de 1 km es factible una velocidad de datos más bajos o con amplificadores
preiódicos. Los cables coaxiales solían usarse ampliamente en el sistema telefónico, pero ahora se
les ha reemplazado en gran medida por fibra óptica en rutas de largo recorrido.
Cable coaxial banda ancha
El otro tipo de sistema de cable coaxial transporta transmisión analógica en el cableado estándar
de la televisión por cable; se le mama de banda ancha. Aunque el término “banda ancha” viene del
mundo de la telefonía, donde se refiere a cualquier cosa mas ancha que 4 KHz, en el mundo de las
redes de ordenadores “cable banda ancha” significa cualquier red de cable que utilice transmisión
analógica.
Puesto que las redes de banda ancha emplean tecnología estándar de la televisión por cable, los
cables se pueden usar hasta 300 MHz (y con frecuencia hasta 450 MHz) y pueden extenderse
distancias de cerca de 100km gracias a la señalización analógica, que es mucho menos crítica que
la digital.
Para transmitir señales digitales por una red analógica, cada interfaz debe contener circuitos
electrónicos para convertir la corriente de bits saliente en una señal analógica y la señal analógica
entrante en una corriente de bits. Dependiendo del tipo de estos circuitos, 1 bps puede ocupar
aproximadamente 1 Hz de ancho de banda. A frecuencias más altas pueden transmitirse muchos
bits por Hz si se emplean técnicas de modulación avanzadas.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
Los sistemas de banda ancha se dividen en múltiples canales, con frecuencia los canales de 6 MHz
que se usan para la difusión de televisión. Cada canal puede servir para televisión analógica, audio
de calidad de disco compacto (1.4 Mbps), o una corriente digital de bits independiente de las
otras, como 3 Mbps. La televisión y los datos se pueden mezclar en un cable.
Una diferencia clave de la banda base y la banda ancha es que los sistemas de banda ancha
normalmente cubren un área mayor y, por tanto, necesitan amplificadores analógicos para
reforzar la señal en forma periódica. Estos amplificadores solamente pueden transmitir señales en
una dirección, de modo que un ordenador que este enviando un paquete no será capaz de
comunicarse con un ordenador situado “corriente arriba” de él si entre ellos hay un amplificador.
Para superar este problema se han desarrollado dos tipos de sistemas de banda ancha: sistemas
de cable dual y de cable sencillo.
Los sistemas de cable dual tienen dos cables idénticos que corren en paralelo, uno junto al otro.
Para transmitir datos, el computador envía los datos por el cable 1, que conduce a un dispositivo
llamado head-end en la raíz del árbol de cables. A continuación, el head-end transfiere la señal al
cable 2 para transmitirla de regreso por el árbol. Todos los computadores transmiten por el cable
1 y reciben por el cable 2.
Imagen conexión banda ancha cable coaxial
Para el otro esquema, se asignan diferentes bandas de frecuencia para comunicación entrante y
saliente en un cable sencillo. La banda de frecuencia baja se usa para la comunicación de los
computadores al head-end, el cual cambia después la señal a la banda de alta frecuencia y la
vuelve a difundir. En el sistema subdividido las frecuencias de 5 a 30 MHz se usan para el tráfico
entrante y las frecuencias de 40 a 300 MHz se usan para el tráfico saliente
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
Imagen conexión banda ancha cable coaxial
La banda ancha se puede usar de varias maneras. Se puede asignar un canal permanente a algunos
pares de ordenadores para su uso exclusivo. Otros computadores pueden solicitar un canal para
una conexión temporal a través de un canal de control y luego cambiar sus frecuencias a ese canal
mientras dura la conexión
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
5. Medios inalámbricos
Nuestra era ha dado origen a adictos a la información: gente que necesita estar todo el tiempo en
línea. Para estos usuarios móviles, los pares trenzados, los cables coaxiales y la fibra óptica no son
útiles; necesitan obtener datos los datos para sus computadores laptop, notebook, de bolsillo, de
mano o de reloj pulsera sin estar atados a la infraestructura de comunicaciones terrestres.
Algunas personas incluso creen que en el futuro sólo habrá dos clases de comunicación: de fibra
e inalámbrica. Todos los aparatos fijos (esto es, no móviles): computadores, teléfonos, faxes y
demás, se conectarán con fibra; todos los móviles usarán comunicación inalámbrica.
El espectro electromagnético
Cuando los electrones se mueven crean ondas electromagnéticas que se pueden propagar por el
espacio libre (aún en el vacio). La cantidad de oscilaciones por segundo de una onda
electromagnética es su frecuencia, f, y se miden en Hz (en honor a Heinrich Hertz). La distancia
entre dos máximos (o mínimos) consecutivos se llama longitud de onda y se designa de forma
universal con la letra griega λ (lambda).
Al conectarse una antena del tamaño apropiado a un circuito eléctrico, las ondas
electromagnéticas se pueden difundir de manera eficiente y captarse por un receptor a
cierta distancia. Toda la comunicación inalámbrica se basa en este principio.
En el vacío, todas las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad, no importa cuál sea su
frecuencia. Está velocidad, usualmente llamada velocidad de la luz, c, es de aproximadamente
3x 108 m/seg, o de casi 1 pie (30cm) por nanosegundo. En el cobre o en la fibra, la velocidad
baja casi 2/3 de este valor y se vuelve ligeramente dependiente de la frecuencia. La velocidad de la
luz es el límite máximo de velocidad. Ningún objeto o señal puede llegar a ser más rápido que la
luz.
La relación fundamental entre frecuencia, longitud de onda y velocidad de la luz en el vacío es:
Puesto que c es una constante, si se conoce f se puede encontrar λ y viceversa. Por ejemplo las
ondas de 1 MHz tiene una longitud de alrededor de 300 m y las ondas 1 cm tienen una frecuencia
de 30 GHz.
Las porciones de radio, microondas, infrarrojo y luz visible del pueden servir para transmitir
información modulando la amplitud, la frecuencia o la fase de las ondas. La luz ultravioleta, los
rayos X y los rayos gamma serían todavía mejores, debido a sus frecuencias más altas, pero son
difíciles de producir y de modular, no se propagan bien entre edificios y son peligrosos para los
seres vivos.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
Imagen espectro de frecuencia
La cantidad de información que puede llevar una onda electromagnética se relaciona con su
ancho de banda. Con la tecnología actual, es posible codificar unos cuantos bits por hertz a
frecuencias bajas, pero a frecuencias altas el número puede llegar a 40 en ciertas condiciones, de
modo que un cable con un ancho de banda de 500 MHz puede transportar varios gigabits/s.
Radiotransmisión
Las ondas de radios son fáciles de generar, pueden viajar distancias largas y penetrar edificios
sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la comunicación, tanto en interiores
como en exteriores. Las ondas de radio también son omnidireccionales, lo que significa que viajan
en todas las direcciones desde la fuente, por lo que el transmisor y el receptor no tienen que
alinearse con cuidado físicamente.
Las propiedades de las ondas de radio dependen de la frecuencia. A bajas frecuencias, las ondas
de radio cruzan bien los obstáculos, pero la potencia se reduce drásticamente con la distancia a la
fuente, aproximadamente en proporción
1/r3 en el aire. A frecuencias altas, las ondas de radio tienden a viajar en línea recta y a rebotar en
los obstáculos. También son absorbidas por la lluvia. En todas las frecuencias, las ondas de radio
están sujetas a interferencia por los motores y otros equipos eléctricos.
Por la capacidad del radio de viajar a distancias largas, la interferencia entre usuarios es un
problema. Por esta, los gobiernos legislan estrictamente el uso de radiotransmisores.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
Transmisión por microondas
Por encima de los 100 MHz las ondas viajan en línea recta y, por tanto, se pueden enfocar en un
haz estrecho. Concentrar toda la energía en una haz pequeño con una antena parabólica (como el
familiar plato de televisión por satélite) produce una señal mucho más alta en relación con el
ruido, pero las antenas transmisora y receptora deben estar muy bien alineadas entre sí. Además,
esta direccionalidad permite a transmisores múltiples alineados en una fila comunicarse con
receptores múltiples en fila, sin interferencia. Antes de la fibra óptica, estas microondas formaron
durante décadas el corazón del sistema de transmisión telefónica de larga distancia.
Ya que las microondas viajan en línea recta, si las torres están muy separadas, partes de la tierra
estorbarán. En consecuencia, se necesitan repetidoras periódicas. Cuanto más altas las torres,
más separadas pueden estar. La distancia entre las repetidoras se eleva en forma aproximada con
la raíz cuadrada de la altura de las torres. Con torres de 100 m de altura, las repetidoras pueden
estar espaciadas 80 km de distancia.
A diferencia de las ondas de radio a frecuencias bajas, las microondas no atraviesan bien
los edificios. Además, aun cuando el haz puede estar bien codificado en el transmisor, hay
cierta divergencia en el espacio. Algunas ondas pueden refractarse en las capas atmosféricas más
bajas y tardar un poco más en llegar que las ondas directas. Las ondas diferidas pueden llegar
fuera de fase con la onda directa y cancelar así la señal. Este efecto se llama desvanecimiento de
trayectoria múltiple y con frecuencia es un problema serio que depende del clima y de la
frecuencia.
En síntesis, la comunicación por microondas se utiliza tanto para la comunicación telefónica de
larga distancia, los teléfonos celulares, la distribución de televisión y otros usos, que el espectro se
ha vuelto muy escaso. Está tecnología tiene varias ventajas significativas respecto a la fibra. La
principal es que no necesita derecho de paso; basta comprar un terreno pequeño cada 50 km y
construir en él una torre de microondas para saltarse el sistema telefónico y comunicarse en
forma directa.
Ondas infrarrojas y milimétricas
Las ondas infrarrojas y milimétricas no guiadas se usan mucho para la comunicación de
corto alcance. Todos los controles remotos de los televisores, grabadoras de video y estéreos
utilizan comunicación infrarroja. Estos controles son relativamente direccionales, baratos y
fáciles de construir, pero tienen un inconveniente importante: no atraviesan los objetos sólidos.
En general, conforme se pasa de la radio de onda larga hacia la luz visible, las ondas se comportan
cada vez más como la luz y cada vez menos como la radio.
Por otro lado, el hecho de que las ondas infrarrojas no atraviesen bien as paredes sólidas también
es una ventaja. Esto significa que un sistema infrarrojo en un cuarto de un edificio no interferirá
un sistema similar en cuartos adyacentes. Además, la seguridad de los sitemas infrarrojos contra el
espionaje es mejor que la de los sistemas de radio, precisamente por esta razón.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 2150509 – Redes De Acceso Básico
Estas propiedades han hecho del infrarrojo un candidato interesante para las LAN inalámbricas en
interiores. Por ejemplo, los computadores y las oficinas de un edificio se pueden equipar con
transmisores y receptores infrarrojos relativamente desenfocados. De esta manera, los
computadores portátiles capaces de utilizar infrarrojo pueden estar en LAN local sin tener que
conectarse a ella físicamente.
Transmisión por ondas de luz
La señalización óptica sin guías se ha usado durante siglos. Una aplicación más moderna es
conectar las LAN de dos edificios por medio de láseres montados en sus azoteas.
La señalización óptica coherente con láseres es inherentemente unidireccional, de modo que cada
edificio necesita su propio láser y su propio fotodetector. Este esquema ofrece un ancho de banda
muy alto y un costo muy bajo. También es relativamente fácil de instalar y, a diferencia de las
microondas, no requiere una licencia.
La ventaja del láser, un haz muy estrecho, es aquí también una debilidad. Apuntar un rayo láser de
1 mm de anchura a un blanco de 1 mm a 500 metros de distancia requiere de puntería muy fina.
Por lo general, se añaden lentes al sistema para desenfocar ligeramente el rayo.
Una desventaja es que los rayos láser no pueden penetrar la lluvia ni la niebla densa, pero
normalmente funcionan bien en días soleados.
Imagen Transmisión rayo laser.
Una red es un Sistema de transmisión de datos que permite el intercambio de información entre
ordenadores.
Material Preparado por Ing. Héctor Ivan Blanco Rodriguez.