marco teórico

CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
CAPITULO II
La importancia de las telecomunicaciones como motor de la sociedad de la
información es indiscutible en el desarrollo y en la vida cotidiana del ciudadano. El
mundo de las redes inalámbricas y de la fibra óptica se ha convertido actualmente en
un medio fundamental de comunicaciones para organismos gubernamentales que
posean la necesidad de establecer contacto con locaciones remotas que dependan de
ellos, puesto que es un sistema económico y muy versátil.
En el presente capitulo se expone el marco teórico, los antecedentes utilizados
en la investigación, conceptos básicos y las bases legales.
2. Marco teórico
2.1 Antecedentes relacionados con la investigación
Título: “Diseño del enlace de fibra óptica entre 8 estaciones del troncal de
comunicación”.
El Torneo- Borburata de PDVSA Sur
Autor: Celeste Valentina Jiménez Mendoza
Año: 2004
Este trabajo de grado comprende el diseño de un enlace de fibra óptica, que
permite establecer la comunicación entre 8 estaciones, en ella se encuentran los
parámetros las pérdidas de la fibra óptica, las topologías de redes para obtener todos
los beneficios de la fibra. Además de las formas idóneas de instalación así como otras
consideraciones.
Titulo: Diseño, simulación y construcción de un sistema de fibra óptica
homodino.
Autor: Yarazi Inés Lozano Hernández
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Año: 2005
Esta tesis comprende el diseño, simulación y construcción de un sistema de
fibra óptica homodino, en este proyecto, se realizó la implementación de ciertas
pruebas en la fibra óptica de la Universidad, las misma permitieron determinar las
pérdidas de potencia en los enlaces analizados producto de alguna irregularidad en el
trayecto de la fibra.
Título: “Red de fibra óptica para tres municipios del estado Táchira con una
plataforma de radio enlace de interconexión.”
Autores: Ana C., Caballero G. y Fidias J., Vivas S.
Año: 2006
Muestra el diseño de tres redes de fibra óptica, con protocolo Ethernet que
puede soportar servicios de voz, datos y video, desarrolla todos los aspectos y
consideraciones que deben ser tomados en cuenta para la ubicación de las estaciones
de trabajo, las instalaciones de los cables tanto los exteriores como los interiores, los
cálculos de los enlaces de fibra óptica y de radio, presenta las gráficas de los perfiles
de los enlaces de microondas.
Título: “Plataforma de Radio enlace entre la Gobernación del estado Táchira y
diversas dependencias subalternas.”
Autor: Mariolyth Hazel Pérez Zamora.
Año: 2006
Diseño e implementación de una red que permita, además de colocar puntos
de Internet, garantizar la transmisión de datos. Abarca el diseño de los enlaces, la
localización de la estación principal respecto a los entes a enlazar, la simulación de
cada enlace mediante un software, y la compra de los equipos necesarios para la
interconexión.
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Título: “Plataforma inalámbrica para la transmisión de datos entre dependencias
y caseríos del Municipio Córdoba.”
Autor: Lersi D. Quintero D
Año: 2007
La plataforma diseñada se basó en esquema punto multipunto, en el cual se
empleó todas las posibilidades que ofrece la topología de las redes inalámbricas, para
así comprobar que la vanguardia tecnológica ya esta entre nosotros y se pueda
aprovechar al máximo.
Título: “Plataforma para pruebas de transmisión y distribución de servicios
multimedia con tecnología de anillo de fibra óptica.”
Autor: María Gabriela Ochoa Amaya.
Año: 2007
Diseño de una plataforma que permita realizar pruebas de transmisión y
distribución de servicios multimedia con tecnología de anillo de fibra óptica. El
objetivo principal de este enlace es permitir ofrecer servicios multimedia de calidad,
como televisión, Internet, el uso de videoconferencias en tiempo real, y pruebas de
transmisión de larga distancia basados en Soliton.
2.2 Bases teóricas
2.2.1 Redes inalámbricas. [4], [7], [8], [22], [23]
Las redes inalámbricas se refieren a comunicación sin cables, usando
frecuencias de radio u ondas infrarrojas. Entre los usos más comunes se incluyen a
IRDA (Infrared Data Association) y las redes inalámbricas de computadoras. Ondas
de radio de bajo poder, como los que se emplean para transmitir información entre
dispositivos, normalmente no tienen regulación, en cambio, transmisiones de alto
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poder requieren un permiso del estado para poder trasmitir en una frecuencia
específica.
Es una red en la cual los medios de comunicación entre sus componentes son
ondas electromagnéticas.
El origen de las LAN inalámbricas (WLAN) se remonta a la publicación en
1979 de los resultados de un experimento realizado por ingenieros de IBM en Suiza,
consistía en utilizar enlaces infrarrojos para crear una red local en una fábrica. Estos
resultados, publicados en el volumen 67 de los Proceeding del IEEE, pueden
considerarse como el punto de partida en la línea evolutiva de esta tecnología.
Las investigaciones siguieron adelante tanto con infrarrojos como con
microondas, donde se utilizaba el esquema del "spread-spectrum" (espectro
ensanchado), siempre a nivel de laboratorio. En mayo de 1985, y tras cuatro años de
estudios, el FCC (Federal Communications Comission), la agencia federal del
Gobierno de Estados Unidos encargada de regular y administrar en materia de
telecomunicaciones, asignó las bandas IMS (Industrial, Scientific and Medical) 902928 MHz, 2,400-2,4835 GHz, 5,725-5,850 GHz a las redes inalámbricas basadas en
"spread-spectrum". IMS es una banda para uso comercial sin licencia: es decir, el
FCC simplemente asigna la banda y establece las directrices de utilización, pero no se
involucra ni decide sobre quién debe transmitir en esa banda.
La asignación de una banda de frecuencias propició una mayor actividad en el
seno de la industria: ese respaldo hizo que las WLAN (Wireless Local Area Network)
empezara a dejar ya el laboratorio para iniciar el camino hacia el mercado. Desde
1985 hasta 1990 se siguió trabajando ya más en la fase de desarrollo, hasta que en
mayo de 1991 se publicaron varios trabajos referentes a WLAN operativas que
superaban la velocidad de 1 Mbps, el mínimo establecido por el IEEE 802 para que la
red sea considerada realmente una LAN.
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En 1990, en el seno de IEEE 802, se forma el comité IEEE 802.11, que
empieza a trabajar para tratar de generar una norma para las WLAN. Pero no es hasta
1994 cuando aparece el primer borrador.
En 1992 se crea Winforum, consorcio liderado por Apple y formado por
empresas del sector de las telecomunicaciones y de la informática para conseguir
bandas de frecuencia para los sistemas PCS (Personal Communications Systems). En
ese mismo año, la ETSI (European Telecommunications Standards Institute), a través
del comité ETSI-RES 10, inicia actuaciones para crear una norma a la que denomina
HiperLAN (High Performance LAN) para en 1993, asignar las bandas de 5,2 y 17,1
GHz. En 1993 también se constituye la IRDA (Infrared Data Association) para
promover el desarrollo de las WLAN basadas en enlaces por infrarrojos.
En 1996, finalmente, un grupo de empresas del sector de informática móvil
(Mobile computing) y de servicios forman el Wireless LAN Interoperability Forum
(WLI Forum) para potenciar este mercado mediante la creación de un amplio abanico
de productos y servicios interoperativos. Entre los miembros fundadores de WLI
Forum se encuentran empresas como ALPS Electronic, AMP, Data General, Contron,
Seiko Epson y Zenith Data Systems.
Del Comité de Normalización de Redes Locales (IEEE 802) del Instituto de
Ingenieros Eléctricos, IEEE de Estados Unidos se puede entonces destacar las normas
siguientes: · 802.3 CSMA/CD (ETHERNET) · 802.4 TOKEN BUS · 802.5 TOKEN
RING · REDES METROPOLITANAS.
Por otro lado, el Instituto Americano de Normalización, (ANSI), ha
desarrollado unas especificaciones para redes locales con fibra óptica, las cuales se
conocen con el nombre de FDDI, y es obra del Comité X3T9.5 del ANSI. La última
revisión del estándar FDDI, llamada FDDI-II, ha adecuado la norma para soportar no
sólo comunicaciones de datos, sino también de voz y video.
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Para las aplicaciones de las redes locales en el entorno de la automatización
industrial, ha surgido el MAP (Manufacturing Automation Protocol), apoyado en la
recomendación 802.4 y para las aplicaciones en el entorno de oficina surgió el TOP
(Technical and Office Protocol), basado en la norma 802.3.
Wi-Fi, o "Wireless Fidelity", es una Asociación Internacional sin ánimo de
lucro formada en 1999 para asegurar la compatibilidad de los distintos productos de
redes de área local inalámbrica basadas en la especificación IEEE 802.11. Esta
alianza está formada actualmente por 183 miembros, y desde que comenzó la
certificación de productos en marzo de 2000, 698 productos llevan el certificado WiFi, asegurando la compatibilidad entre todos ellos.
La alianza Wi-Fi se estableció originalmente como WECA (Wireless Ethernet
Compatibility Alliance) en agosto de 1999, por varias compañías líderes en
tecnología en redes inalámbricas. Desde 1999, el número de miembros de la alianza
Wi-Fi se ha incrementado dado que cada vez más compañías de productos
electrónicos de consumo, proveedores de servicios de red y fabricantes de
ordenadores se han dado cuenta de la necesidad de ofrecer a sus clientes
compatibilidad inalámbrica entre sus productos.
Wi-Fi utiliza la tecnología de radio denominada IEEE 802.11b o 802.11a
ofreciendo seguridad, fiabilidad, y conectividad tanto entre equipos inalámbricos
como en redes con hilos (utilizando IEEE 802.3 o Ethernet), las redes Wi-Fi operan
en las bandas de 2.4 y 5 GHz (no es necesario disponer de licencia), con una
velocidad de 11Mbps (802.11b) o 54Mbps (802. 11a), ofreciendo un funcionamiento
similar al de una red Ethernet.
Hoy en día es posible encontrar espacios públicos equipados con redes
inalámbricas Wi-Fi como cafeterías, hoteles, aeropuertos, etc., debido a que cada vez
más viajeros y profesionales reclaman un acceso a Internet allí donde se encuentren.
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Estas zonas Wi-Fi ofrecen acceso rápido y flexible a Internet. Básicamente sus
características son:
• Acceso sencillo a Internet, sin problemas de conectividad con el equipo WiFi que disponga, a través de un acceso de banda ancha.
• Una velocidad de aproximadamente 11Mbs.
• Una conexión estable, a prueba de curiosos. Todas las zonas Wi-Fi soportan
conexiones de redes privadas virtuales (VPN) que refuerzan la seguridad.
WiMAX, acrónimo de Worldwide Interoperability for Microwave Access
(Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas), es una norma de
transmisión por ondas de radio de última generación orientada a la última milla que
permite la recepción de datos por microondas y retransmisión por ondas de radio
(protocolo 802.16 MAN - Metropolitan Area NetWork, Red de Área Metropolitana)
proporcionando acceso concurrente con varios repetidores de señal superpuestos,
ofreciendo total cobertura en áreas de hasta 48 km de radio y a velocidades de hasta
70 Mbps, utilizando tecnología que no requiere visión directa con las estaciones base
(a diferencia de las microondas).
Motorola
Canopy
System,
solución
de
banda
ancha
que
reduce
significativamente el coste y el tiempo que se necesita para ofrecer un servicio
inalámbrico. Los servicios que soportan son voz, video y/o seguridad, Internet.
La plataforma Motorola Canopy dispone de una conectividad robusta de alta
velocidad para redes privadas como gobiernos o empresas para ISP y carriers. Esta
plataforma es escalable y segura soportando aplicaciones de alta velocidad. Sus
sistemas de punto-punto y punto-multipunto se han desarrollado en más de 100 países
del mundo.
16
Existen varias versiones de Canopy que pueden operar en las bandas de
frecuencia De 902-928MHz, 2.4 GHz, 5.2 GHz y 5.7 GHz ya sea en configuraciones
PTP (Punto a Punto) y PMP (Punto-Multipunto).
2.2.1.1 Características de las redes inalámbricas
•
Se puede completar una comprobación física, e identificar las mejores
ubicaciones para los puntos de acceso inalámbricos para poder crear un
informe de ubicación.
•
Se ajusta con precisión el caudal de los puntos de acceso usando herramientas
especializadas y el conocimiento minucioso del sistema por parte del
ingeniero.
•
Se debe incluir una lista de hardware, dónde se instalarán los productos, la
configuración de los dispositivos y la colocación de la antena para cada
dispositivo
Según el rango de frecuencias utilizado para transmitir, el medio de transmisión
pueden ser las ondas de radio, las microondas terrestres o por satélite, y los
infrarrojos, por ejemplo. Dependiendo del medio, la red inalámbrica tendrá unas
características u otras:
•
Ondas de radio.
Las ondas electromagnéticas son omnidireccionales, así que no son necesarias
las antenas parabólicas. La transmisión no es sensible a las atenuaciones producidas
por la lluvia ya que se opera en frecuencias que no son demasiado elevadas. En este
rango se encuentran las bandas desde la ELF que va de 3 a 30Hz, hasta la banda UHF
que va de los 300 a los 3000MHz, es decir, comprende el espectro radioeléctrico de
30 - 3000000Hz.
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•
Microondas terrestres.
Se utilizan antenas parabólicas con un diámetro aproximado de unos tres
metros. Tienen una cobertura de kilómetros, pero con el inconveniente de que el
emisor y el receptor deben estar perfectamente alineados. Por eso, se acostumbran a
utilizar en enlaces punto a punto en distancias cortas. En este caso, la atenuación
producida por la lluvia es más importante ya que se opera a una frecuencia más
elevada. Las microondas comprenden las frecuencias desde 1 hasta 300 GHz.
•
Microondas por satélite.
Se hacen enlaces entre dos o más estaciones terrestres que se denominan
estaciones base. El satélite recibe la señal (denominada señal ascendente) en una
banda de frecuencia, la amplifica y la retransmite en otra banda (señal descendente).
Cada satélite opera en unas bandas concretas. Las fronteras frecuenciales de las
microondas, tanto terrestres como por satélite, con los infrarrojos y las ondas de radio
de alta frecuencia se mezclan bastante, así que pueden haber interferencias con las
comunicaciones en determinadas frecuencias.
•
Infrarrojos.
Se enlazan transmisores y receptores que modulan la luz infrarroja no
coherente. Deben estar alineados directamente o con una reflexión en una superficie.
No pueden atravesar las paredes. Los infrarrojos van desde 300 GHz hasta 384 THz.
2.2.1.2 Estándares de transmisión inalámbrica
•
802.11: 1Mb
•
802.11a: 54 Mb (Ésta trabaja a una frecuencia en el rango de los 5GHz)
•
802.11b: 11Mb (Trabaja a 2,4 GHz. Conserva compatibilidad con el Estándar
Nativo 802.11, de 1Mb)
18
•
802.11g: 54 Mb (Trabaja a 2,4 GHz. Puede alcanzar los 108 Mb con
dispositivos del mismo fabricante, siempre que se den las condiciones óptimas
y sólo si el fabricante hizo la adaptación). Existen dos amplias categorías de
Redes Inalámbricas:
•
De larga distancia: Estas son utilizadas para transmitir la información en
espacios que pueden variar desde una misma ciudad o hasta varios países
circunvecinos (mejor conocido como Redes de Área Metropolitana MAN);
sus velocidades de transmisión son relativamente bajas, de 4.8 a 19.2 Kbps.
•
De corta distancia: Estas son utilizadas principalmente en redes corporativas
cuyas oficinas se encuentran en uno o varios edificios que no se encuentran
muy retirados entre sí, con velocidades del orden de 280 Kbps hasta los 2
Mbps.
Existen dos tipos de redes de larga distancia: Redes de Conmutación de
Paquetes (públicas y privadas) y Redes Telefónicas Celulares. Estas últimas son un
medio para transmitir información de alto precio. Debido a que los módems celulares
actualmente son más caros y delicados que los convencionales, ya que requieren
circuitería especial, que permite mantener la pérdida de señal cuando el circuito se
alterna entre una célula y otra. Esta pérdida de señal no es problema para la
comunicación de voz debido a que el retraso en la conmutación dura unos cuantos
cientos de milisegundos, lo cual no se nota, pero en la transmisión de información
puede hacer estragos.
Una red inalámbrica es un sistema de comunicación de datos que proporciona
conexión inalámbrica entre equipos situados dentro de la misma área (interior o
exterior) de cobertura. En lugar de utilizar el par trenzado, el cable coaxial o la fibra
óptica, utilizado en las redes LAN convencionales, las redes inalámbricas transmiten
y reciben datos a través de ondas electromagnéticas. Conceptualmente, no existe
19
ninguna diferencia entre una red con cables y una inalámbrica, salvo su flexibilidad
debido a la eliminación del uso de cables. Ambas ofrecen las mismas expectativas de
comunicaciones como puede ser compartir periféricos, acceso a una base de datos o a
ficheros compartidos, acceso a un servidor de correo o navegar a través de Internet.
Las redes inalámbricas no deben verse como alternativas a las redes
convencionales, sino como complementarias, donde su gran ventaja se encuentra en
la eliminación del cable facilitando:
•
Movilidad, las redes inalámbricas ofrecen acceso a la red local desde
cualquier sitio dentro de su cobertura, incluso encontrándose en movimiento.
•
Fácil instalación, más rapidez y simplicidad que lo que supone extender
cables por un recinto.
•
Flexibilidad, dado que es posible disponer de acceso a una red en entornos de
difícil cableado.
•
Facilidad, para incorporar redes en lugares históricos sin necesidad de
extender cable.
•
Adaptabilidad que permite frecuentes cambios de la topología de la red y
facilita su escalabilidad.
•
Facilita la ampliación de nuevos usuarios a la red, sin la necesidad de extender
un cable a su nuevo puesto de trabajo.
•
Permite organizar redes en sitios cambiantes o situaciones no estables como
pudieran ser lugares de emergencia, congresos, sedes temporales, etc.
En una red inalámbrica cada computador dispone de un adaptador de red
inalámbrico. Estos adaptadores se conectan enviando y recibiendo ondas de radio a
través de un transceptor (transmisor-receptor), que puede situarse en cualquier lugar,
interior o exterior, dentro del área de cobertura, sin la preocupación del cableado. Las
redes inalámbricas permiten la transmisión de datos a velocidades de 11 Mbps o
20
incluso superiores, lo que proporciona rapidez suficiente para la mayoría de las
aplicaciones.
2.2.1.3 Transmisión de las redes inalámbricas
Por lo general, las redes inalámbricas se clasifican en varias categorías, de
acuerdo al área geográfica desde la que el usuario se conecta a la red (denominada
área de cobertura):
•
WPAN (Wireless Personal Area Network).
En este tipo de red de cobertura personal, existen tecnologías basadas en
HomeRF (estándar para conectar todos los teléfonos móviles de la casa y los
ordenadores mediante un aparato central); Bluetooth (protocolo que sigue la
especificación IEEE 802.15.1); ZigBee (basado en la especificación IEEE 802.15.4 y
utilizado en aplicaciones como la domótica, que requieren comunicaciones seguras
con tasas bajas de transmisión de datos y maximización de la vida útil de sus baterías,
bajo consumo); RFID (sistema remoto de almacenamiento y recuperación de datos
con el propósito de transmitir la identidad de un objeto mediante ondas de radio.
•
WLAN (Wireless Local Area Network).
En las redes de área local podemos encontrar tecnologías inalámbricas
basadas en HiperLAN (del inglés, High Performance Radio LAN), un estándar del
grupo ETSI, o tecnologías basadas en Wi-Fi, que siguen el estándar IEEE 802.11 con
diferentes variantes.
• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network, Wireless MAN).
Para redes de área metropolitana se encuentran tecnologías basadas en WiMax
(Worldwide Interoperability for Microwave Access, es decir, Interoperabilidad
21
Mundial para Acceso con Microondas), un estándar de comunicación inalámbrica
basado en la norma IEEE 802.16. WiMax es un protocolo parecido a Wi-Fi, pero con
más cobertura y ancho de banda. También podemos encontrar otros sistemas de
comunicación como LMDS (Local Multipoint Distribution Service).
• WWAN (Wireless Wide Area Network, Wireless WAN.)
En estas redes encontramos tecnologías como UMTS (Universal Mobile
Telecommunications System), utilizada con los teléfonos móviles de tercera
generación (3G) y sucesora de la tecnología GSM (para móviles 2G).
Estas redes las hacen imprescindibles en ciertos entornos como:
•
Entornos difíciles de cablear.
Son muchas las situaciones en las que el tendido de cables no es posible o
resulta complicado. Edificios históricos o antiguos, áreas abiertas o calles muy
concurridas impiden o elevan notablemente el coste de instalación de una red.
•
Equipos de trabajo provisionales.
Zonas como parques, pistas de atletismo, exposiciones, zonas catastróficas u
otros emplazamientos que exigen la instalación de oficinas provisionales en donde es
conveniente el establecimiento de redes locales temporales que se retiran una vez
finalizado su cometido.
•
Posibilidad de acceso a la información en tiempo real.
Médicos y personal sanitario, empleados de establecimientos o responsables
de almacén podrán acceder a la información en tiempo real mientras tratan a sus
pacientes, clientes o procesan información.
22
•
Ampliaciones de redes Ethernet.
Los administradores de redes de entornos dinámicos pueden reducir, gracias al
empleo de una red local inalámbrica, los gastos generales originados por los
traslados, ampliaciones de redes u otras modificaciones en sus sistemas.
•
Backup para redes de cable.
Los administradores de redes utilizan redes locales inalámbricas como sistema
de seguridad en aplicaciones críticas ejecutadas en redes de cable.
•
Instalaciones de formación/educación.
Las salas de formación de las empresas y los alumnos de escuelas y
universidades pueden recurrir a la conectividad inalámbrica para acceder e
intercambiar información y aprender, sin la complejidad de cablear múltiples puestos
para los alumnos.
Mediante las microondas terrestres, existen diferentes aplicaciones basadas en
protocolos como Bluetooth o ZigBee para interconectar ordenadores portátiles,
PDAs, teléfonos u otros aparatos. También se utilizan las microondas para
comunicaciones con radares (detección de velocidad u otras características de objetos
remotos) y para la televisión digital terrestre.
Las microondas por satélite se usan para la difusión de televisión por satélite,
transmisión telefónica a larga distancia y en redes privadas, por ejemplo; Los
infrarrojos tienen aplicaciones como la comunicación a corta distancia de los
ordenadores con sus periféricos. También se utilizan para mandos a distancia, ya que
así no interfieren con otras señales electromagnéticas.
23
2.2.1.4 Modos de radiación
Los tipos de conexiones son muchas y se pueden combinar entre ellas
haciéndolas muy flexibles, las más importantes son las conexiones punto a punto y
punto multipunto, así como podemos cambiar redes con cableado estructurado a redes
inalámbricas
•
Conexión punto a punto.
Esta opción se conoce como punto (nodo) a punto (figura Nº 1), es decir se
trasmite de un edificio a otro.
Figura Nº 1. Modo De radiación punto a punto
•
Conexión punto a multipunto o cuasi difuso.
Esta opción se conoce como punto multipunto (figura Nº 2), en donde hay un
equipo base o central y todos trasmiten a él, sería la solución para enlazar una matriz
y sucursales. Bajo la legislación vigente en nuestro país esta solución solo se pueden
implementar en instalaciones internas más no en instalaciones externas.
Figura 2. Conexión punto a multipunto
24
En el modo punto-a-punto los patrones de radiación del emisor y del receptor
deben de estar lo más cerca posible, para que su alineación sea correcta. Como
resultado, el modo punto-a-punto requiere una línea-de-vista entre las dos estaciones
a comunicarse.
A diferencia del modo punto-a-punto, el modo cuasi-difuso son de emisión
radial, o sea que cuando una estación emite una señal óptica, ésta puede ser recibida
por todas las estaciones al mismo tiempo en la célula. En el modo cuasi–difuso las
estaciones se comunican entre sí, por medio de superficies reflejantes. No es
necesaria la línea-de-vista entre dos estaciones, pero si deben de estarlo con la
superficie de reflexión. Además es recomendable que las estaciones estén cerca de la
superficie de reflexión, ésta puede ser pasiva ó activa. En las células basadas en
reflexión pasiva, el reflector debe tener altas propiedades reflectivas y dispersivas,
mientras que en las basadas en reflexión activa se requiere de un dispositivo de salida
reflexivo, conocido como satélite, que amplifica la señal óptica. La reflexión pasiva
requiere más energía, por parte de las estaciones, pero es más flexible de usar.
Por otro lado la transmisión punto-a-punto es el que menor poder óptico
consume, pero no debe haber obstáculos entre las dos estaciones. En la topología de
Ethernet se puede usar el enlace punto-a-punto, pero el retardo producido por el
acceso al punto óptico de cada estación es muy representativo en el rendimiento de la
red. Es más recomendable y más fácil de implementar el modo de radiación cuasidifuso.
25
2.2.1.5 Ventajas y desventajas de las redes inalámbricas
2.2.1.5.1 Ventajas.
•
Flexibilidad
Dentro de la zona de cobertura de la red inalámbrica los nodos se podrán
comunicar y no estarán atados a un cable para poder estar comunicados por el mundo,
por ejemplo, para hacer esta presentación se podría haber colgado la presentación de
la Web y haber traído simplemente la portátil y abrirla desde Internet incluso aunque
la oficina en la que estuviésemos no tuviese rosetas de acceso a la red cableada.
•
Poca planificación.
Con respecto a las redes cableadas. Antes de cablear un edificio o unas
oficinas se debe pensar mucho sobre la distribución física de las máquinas, mientras
que con una red inalámbrica sólo nos tenemos que preocupar de que el edificio o las
oficinas queden dentro del ámbito de cobertura de la red.
•
Diseño.
Los receptores son bastante pequeños y pueden integrarse dentro de un
dispositivo y llevarlo en un bolsillo, entre otros.
2.2.1.5.2 Desventajas.
•
Calidad de servicio.
Las redes inalámbricas ofrecen una peor calidad de servicio que las redes
cableadas. Estamos hablando de velocidades que no superan habitualmente los 10
Mbps, frente a los 100 que puede alcanzar una red normal y corriente. Por otra parte
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hay que tener en cuenta también la tasa de error debida a las interferencias que se
puede situar alrededor de 10-4 frente a la 10-10 de las redes cableadas. Lo cual
significa que hay hasta 6 órdenes de magnitud de diferencia y eso es mucho. Estamos
hablando de 1 bit erróneo cada 10.000bits o lo que es lo mismo, aproximadamente de
cada Megabit transmitido, 1Kbit será erróneo, lo que puede llegar a ser imposible de
implantar en algunos entornos industriales con fuertes campos electromagnéticos y
ciertos requisitos de calidad.
•
Coste.
Aunque cada vez se está abaratando bastante aún sale más caro. Como la
estandarización está siendo bastante lenta, ciertos fabricantes han sacado al mercado
algunas soluciones propietarias que sólo funcionan en un entorno homogéneo y por lo
tanto estando atado a ese fabricante. Esto supone un gran problema ante el
mantenimiento del sistema, tanto para ampliaciones del sistema como para la
recuperación ante posibles fallos. Cualquier empresa o particular que desee mantener
su sistema funcionando se verá obligado a acudir de nuevo al mismo fabricante para
comprar otra tarjeta, punto de enlace entre otros.
•
Restricciones.
Estas redes operan en un trozo del espectro radioeléctrico, actualmente se
encuentra muy saturado hoy día y las redes deben amoldarse a las reglas que existan
dentro de cada país. Concretamente en España, así como en Francia y en Japón,
existen unas limitaciones en el ancho de banda a utilizar por parte de ciertos
estándares.
•
Seguridad.
En dos vertientes:
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Por una parte seguridad e integridad de la información que se transmite. Este
campo es bastante criticado en casi todos los estándares actuales, que, según dicen no
se deben utilizar en entornos críticos en los cuales un “robo” de datos pueda ser
peligroso.
Por otra parte este tipo de comunicación podría interferir con otras redes de
comunicación (policía, instituciones educativas, hospitales, alcaldía, prefectura) y
esto hay que tenerlo en cuenta en el diseño.
2.2.2 Fibra óptica. [4], [7], [8], [22], [23].
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 de 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.
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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.
El problema técnico que se había de resolver para el avance de la fibra óptica
residía en las fibras mismas, que absorbían luz que dificultaba el proceso. Para la
comunicación práctica, la fibra óptica debe transmitir señales luminosas detestables
por muchos kilómetros. Se han desarrollado nuevos vidrios muy puros con
transparencias mucho mayores que la del vidrio ordinario, empezaron a producirse a
principios de los setenta. Este gran avance dio ímpetu a la industria de fibras ópticas,
se usaron láseres o diodos emisores de luz como fuente luminosa en los cables de
fibras ópticas. Ambos han de ser miniaturizados para componentes de sistemas de
fibra-óptica, lo que ha exigido considerable labor de investigación y desarrollo. Los
láseres generan luz "coherente" intensa que permanece en un camino sumamente
estrecho. Los diodos emiten luz "incoherente" que ni es fuerte ni concentrada. Lo
que se debe usar depende de los requisitos técnicos para diseñar el circuito de fibras
ópticas dado.
Para su fabricación: la primera etapa consiste en el ensamblado de un tubo y
de unas barras de vidrio cilíndricas montadas concéntricamente. Se calienta el todo
para asegurar la homogeneidad de la barra de vidrio.
Una barra de vidrio de una longitud de 1 m y de un diámetro de 10cm permite
obtener por estiramiento una fibra monomodo de una longitud de alrededor de
150km. La barra así obtenida será instalada verticalmente en una torre situada en el
primer piso y calentada por las rampas a gas.
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El vidrio se va a estirar y "colar" en dirección de la raíz para ser enrollado
sobre una bobina. Se mide el espesor de la fibra (~10um) para dominar la velocidad
del motor del enrollado, a fin de asegurar un diámetro constante.
Después se va a envolver el vidrio con un revestimiento de protección
(~230µm) y ensamblar las fibras para obtener el cable final a una o varias hebras.
La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima
abundante en comparación con el cobre. Con unos kilogramos de vidrio pueden
fabricarse aproximadamente 43km de fibra óptica. Los dos constituyentes esenciales
de las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento. El núcleo es la parte más interna
de la fibra y es la que guía de la luz.
Consiste en una o varias hebras delgadas de vidrio o de plástico con diámetro
de 50 a 125 micras. El revestimiento es la parte que rodea y protege al núcleo.
El conjunto de núcleo y revestimiento está a su vez rodeado por un forro o
funda de plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, el
aplastamiento, los roedores, y otros riesgos del entorno.
2.2.2.1 Funcionamiento de la 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
30
(primer tramo), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico,
receptor, amplificador y señal de salida.
Este proceso de comunicación, 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.
Los bloques principales de un enlace de comunicaciones de fibra óptica son:
transmisor, receptor y guía de fibra. El 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. La guía de fibra es un vidrio ultra puro o un cable plástico. El
receptor incluye un dispositivo conector detector de fibra a luz, un foto detector, un
conversor de corriente a voltaje un amplificador de voltaje y una interfase analógica o
digital. En un transmisor de fibra óptica la fuente de luz se puede modular con 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 interfase 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
31
fuente a fibra es una interfase mecánica cuya función es acoplar la fuente de luz al
cable.
La fibra óptica está compuesta de un núcleo de fibra de vidrio o plástico, una
cubierta y una capa protectora. El dispositivo de acoplamiento del detector de fibra a
luz también es un acoplador mecánico.
El detector de luz generalmente es un diodo PIN (numero de identificación
personal) 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.
El conversor de voltaje a corriente sirve como interfase 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 fuente a fibra es una interfase mecánica cuya función es
acoplar la fuente de luz al cable.
El propósito del receptor óptico es extraer la información contenida en una
portadora óptica que incide en el fotodetector. En los sistemas de transmisión
analógica el receptor debe amplificar la salida del fotodetector y después demodularla
para obtener la información. En los sistemas de transmisión digital el receptor debe
producir una secuencia de pulsos (unos y ceros) que contienen la información del
mensaje transmitido.
32
La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a que las
ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar
información aumenta con la frecuencia. En las redes de comunicaciones se emplean
sistemas de láser con fibra óptica. Hoy funcionan muchas redes de fibra para
comunicación a larga distancia, que proporcionan conexiones transcontinentales y
transoceánicas. Una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que
puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para recuperar su intensidad.
En la actualidad, los repetidores de fibra óptica están separados entre sí unos
100km, frente a aproximadamente 1,5km en los sistemas eléctricos. Los
amplificadores de fibra óptica recientemente desarrollados pueden aumentar todavía
más esta distancia.
Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área
local. Al contrario de las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a
una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores
(computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y
permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios.
2.2.2.2 Componentes de la fibra óptica
•
El núcleo.
En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas.
Diámetro: 50 o 62,5um para la fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo.
•
La funda óptica o forro.
Generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que
confinan las ondas ópticas en el núcleo.
33
•
El revestimiento de protección.
Por lo general está fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de
la fibra.
En la figura Nº 3 se muestran los componentes de la fibra óptica.
Figura Nº 3. Componentes de la fibra óptica
2.2.2.3 Tipos de fibra óptica
•
Fibra monomodo.
Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte
de información (ver figura Nº 4). Tiene una banda de paso del orden de los 100
GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más
compleja de implantar. Sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una
trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de
"monomodo" (modo de propagación, o camino del haz luminoso, único). Son fibras
que tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de
onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8mm. Si el núcleo
está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la
34
cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los elevados
flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras
monomodo, ya que sus pequeñas dimensiones implican un manejo delicado y
entrañan dificultades de conexión que aún se dominan mal.
Figura 4. Fibra óptica monomodo
•
Fibra multimodo de índice gradiante gradual.
Las fibras multimodo de índice de gradiente gradual tienen una banda de paso
que llega hasta los 500MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de
refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del
núcleo hacia la cubierta (ver figura Nº 5). Los rayos luminosos se encuentran
enfocados hacia el eje de la fibra, como se puede ver en el dibujo. Estas fibras
permiten reducir la dispersión entre los diferentes modos de propagación a través del
núcleo de la fibra.
La fibra multimodo de índice de gradiente gradual de tamaño 62,5/125µm
(diámetro del núcleo/diámetro de la cubierta) está normalizada.
Figura 5. Fibra óptica multimodo de índice gradual
35
•
Fibra multimodo de índice escalonado.
Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a base de vidrio,
con una atenuación de 1 dB/km, o plástico, con una atenuación de 50 dB/km. Tienen
una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilómetro. En estas fibras, el
núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es
claramente superior al de la cubierta que lo rodea en lo cual existe una discontinuidad
de índices de refracción entre el núcleo n1 = cte y la cubierta o revestimiento de la
fibra n2 = cte, (ver figura Nº 6).
Figura 6. Fibra óptica multimodo de índice escalonado
2.2.2.4 Dispositivos implícitos en la fibra óptica
•
El 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. La guía de
fibra es un vidrio ultra puro o un cable plástico.
•
El receptor.
Incluye un dispositivo conector detector de fibra a luz, un foto detector, un
conversor de corriente a voltaje un amplificador de voltaje y una interfase analógica o
digital.
36
•
La guía de fibra.
Es un vidrio ultra puro o un cable plástico
Los transmisores/receptores están disponibles en versiones multimodal y
unimodal. Con su diseño modular, los transmisores en miniatura se pueden utilizar
como módulos independientes, y los transmisores/receptores tamaño estándar se
pueden montar en bastidor o utilizar como módulos independientes, colocados sobre
un escritorio o montados en una pared.
2.2.2.5 Conectores de la fibra óptica
•
Acopladores.
Un acoplador es básicamente la transición mecánica necesaria para poder dar
continuidad al paso de luz del extremo conectorizado de un cable de fibra óptica a
otro. Pueden ser provistos también acopladores de tipo "Híbridos", que permiten
acoplar dos diseños distintos de conector, uno de cada lado, condicionado a la
coincidencia del perfil del pulido.
•
Conectores.
Para la terminación de una fibra óptica es necesario utilizar conectores (ver
figura Nº 7) o empalmar Pigtails (cables armados con conector) por medio de fusión.
Para el caso de conectorización se encuentran distintos tipos de conectores
dependiendo el uso y la normativa mundial usada y sus características. Los tipos de
conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan
los siguientes:
37
•
FC, conector de Fibra Óptica para Monomodo o Multimodo con uso habitual
en telefonía y CATV en formato Monomodo y Monomodo Angular que se
usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones.
•
FDDI, se usa para redes de fibra óptica.
•
LC y MT- ARRAY que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos.
•
SC y SC, dúplex conector de Fibra óptica para Monomodo y Multimodo con
uso habitual en telefonía en formato monomodo se utilizan para la transmisión
de datos.
•
ST o BFOC conector de Fibra para Monomodo o Multimodo con uso habitual
en Redes de Datos y equipos de Networking locales en forma Multimodo, se
usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.
Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya
puede ser un transmisor o un receptor.
FC
SC
ST
MT - ARRAY
Figura 7. Algunos conectores de fibra óptica
2.2.2.6 Empalmes y terminaciones de fibras ópticas
2.2.2.6.1 Empalmes ópticos.
Es la técnica que se utiliza para unir permanentemente dos fibras ópticas en
una conexión de bajas pérdidas, siempre que el núcleo de las mismas esté
38
correctamente alineado con las zonas activas del emisor y el receptor. Debido a que
una bobina de cable de fibra óptica no llega a superar los 2Km. de longitud, mientras
que la distancia entre dos repetidores o centrales puede ser de 30 o 40Km., deben
realizarse empalmes entre los tramos, y entre cada final y los conectores.
Las pérdidas que se originan pueden ser de 2 tipos: las que se deben a factores
externos y que se relacionan con el método utilizado para la unión y las que se deben
a factores intrínsecos o relacionados con las propiedades de la fibra.
Los factores externos que pueden ocasionar las pérdidas pueden ser:
•
Irregularidades en los extremos de las fibras o núcleos desalineados.
•
Cambio en el índice de refracción, provocando, la reflexión de señales por
desplazamientos de los índices.
•
Desplazamiento transversal de los extremos de la fibra óptica, lo que equivale
a una disminución de la sección útil del núcleo.
•
Separación longitudinal de los extremos a unir, provocando, una variación en
el índice de refracción del medio para la luz incidente.
•
Desplazamiento angular de los ejes de las fibras enfrentadas, modificando el
ángulo de incidencia del haz de luz en la segunda sección de la fibra, lo que
se traduce en una pérdida de energía.
2.2.2.6.2 Técnicas de empalmes ópticos
Las uniones de fibra a través de empalmes se pueden realizar fibra a fibra, es
decir, empalmes simples o por medio de empalmes múltiples los cuáles se convierten
en una solución más práctica en caso de cables de gran número de conductores. Esta
unión o conexión se puede realizar usando uno de estos 2 métodos: empalme por
fusión o empalme mecánico.
39
•
Empalmes por fusión.
El empalme por fusión proporciona la conexión de pérdidas más bajas. Para
realizar el empalme de la fibra esta técnica utiliza un dispositivo denominado
empalmadora de fusión. La empalmadora de fusión alinea con precisión las dos
fibras, generando un arco eléctrico para soldar las dos fibras.
Una buena empalmadora de fusión proporcionará empalmes consistentes, con
bajas pérdidas, generalmente menores de 0,1dB para fibras monomodo o multimodo.
Sin embargo, tales empalmadoras son bastantes caras y voluminosas y difíciles de
manejar.
•
Empalme mecánico.
Es una técnica alternativa de empalmado que no requiere una empalmadora de
fusión. Utiliza un pequeño empalme mecánico de 6cm. de largo y de 1cm. de
diámetro que une permanentemente las dos fibras ópticas.
Un empalme mecánico es un conector de fibra pequeño que alinea dos fibras
desnudas y que las asegura mecánicamente. Para amarrar permanentemente la unión
se utiliza cubiertas con resortes (snap), cubiertas adhesivas o ambas. Hay disponibles
empalmes mecánicos para fibras monomodo o multimodo, pero con mayores
pérdidas por empalme que las de empalme por fusión. Son pequeños y fáciles de usar
y convenientes para reparaciones rápidas o instalaciones permanentes. Las pérdidas
por conexión de los empalmes mecánicos son mayores que las de los empalmes por
fusión y están en el rango comprendido entre 0,1 y 0,8dB.
40
2.2.2.7 Características de la fibra óptica
•
Coberturas más resistentes.
La cubierta especial es extraída a alta presión directamente sobre el mismo
núcleo del cable, resultando en que la superficie interna de la cubierta del cable tenga
arista helicoidal que se aseguran con los subcables. La cubierta contiene 25% más
material que las cubiertas convencionales.
Uso Dual (interior y exterior): la resistencia al agua, hongos y emisiones ultra
violeta; la cubierta resistente; buffer de 900µm; fibras ópticas probadas bajo 100kpsi;
y funcionamiento ambiental extendida; contribuyen a una mayor confiabilidad
durante el tiempo de vida.
•
Mayor protección en lugares húmedos.
En cables de tubo holgado rellenos de gel, el gel dentro de la cubierta se
asienta dejando canales que permitan que el agua migre hacia los puntos de
terminación. El agua puede acumularse en pequeñas piscinas en los vacíos, y cuando
la delicada fibra óptica es expuesta, la vida útil es recortada por los efectos dañinos
del agua en contacto. Combaten la intrusión de humedad con múltiples capas de
protección alrededor de la fibra óptica. El resultado es una mayor vida útil, mayor
confiabilidad especialmente ambientes húmedos.
•
Protección anti-inflamable.
Los nuevos avances en protección anti-inflamable hacen que disminuya el
riesgo que suponen las instalaciones antiguas de Fibra Óptica que contenían cubiertas
de material inflamable y relleno de gel que también es inflamable.
41
Estos materiales no pueden cumplir con los requerimientos de las normas de
instalación, presentan un riesgo adicional, y pueden además crear un reto costoso y
difícil en la restauración después de un incendio. Con los nuevos avances en este
campo y en el diseño de estos cables se eliminan estos riesgos y se cumple con las
normas de instalación.
•
Empaquetado de alta densidad.
Con el máximo número de fibras en el menor diámetro posible se consigue
una más rápida y más fácil instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos
y espacios estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de construcción
súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los cables convencionales.
•
Características técnicas.
La fibra es un medio de transmisión de información analógica o digital. Las
ondas electromagnéticas viajan en el espacio a la velocidad de la luz.
Básicamente, la fibra óptica está compuesta por una región cilíndrica, por la
cual se efectúa la propagación, denominada núcleo y de una zona externa al núcleo y
coaxial con él, totalmente necesaria para que se produzca el mecanismo de
propagación, y que se denomina envoltura o revestimiento.
La capacidad de transmisión de información que tiene una fibra óptica
depende de tres características fundamentales:
•
Del diseño geométrico de la fibra.
•
De las propiedades de los materiales empleados en su elaboración.
•
De la amplitud espectral de la fuente de luz utilizada. Cuanto mayor sea esta
amplitud, menor será la capacidad de transmisión de información de esa fibra.
42
Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. Un cable de
10 fibras tiene un diámetro aproximado de 8 o 10mm y proporciona la misma o más
información que un coaxial de 10 tubos.
El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos,
redundando en su facilidad de instalación.
El sílice tiene un amplio margen de funcionamiento en lo referente a
temperatura, pues funde a 600ºC. La fibra óptica presenta un funcionamiento
uniforme desde -55ºC a +125ºC sin degradación de sus características.
•
Características mecánicas.
La fibra óptica, como elemento resistente dispuesto en el interior de un cable
formado por agregación de varias de ellas, no tiene características adecuadas de
tracción que permitan su utilización directa.
Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la
intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo.
La investigación sobre componentes optoelectrónicos y fibras ópticas ha
traído consigo un sensible aumento de la calidad de funcionamiento de los sistemas.
Es necesario disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la
fibra. Para alcanzar tal objetivo hay que tener en cuenta su sensibilidad a la curvatura
y microcurvatura, la resistencia mecánica y las características de envejecimiento.
Las microcurvaturas y tensiones se determinan por medio de los ensayos de:
43
•
Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que
rebasen el porcentaje de elasticidad de la fibra óptica y se rompa o formen
microcurvaturas.
•
Compresión: es el esfuerzo transversal.
•
Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.
•
Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la
existencia del forro impide que se sobrepase.
•
Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción.
•
Limitaciones térmicas: estas limitaciones difieren en alto grado según se trate
de fibras realizadas a partir del vidrio o a partir de materiales sintéticos.
Otro objetivo es minimizar las pérdidas adicionales por cableado y las
variaciones de la atenuación con la temperatura. Tales diferencias se deben a diseños
calculados a veces para mejorar otras propiedades, como la resistencia mecánica, la
calidad de empalme, el coeficiente de relleno (número de fibras por mm) o el costo de
producción.
2.2.2.8 Ventajas y desventajas de la fibra óptica
2.2.2.8.1 Ventajas
•
La fibra óptica hace posible navegar por Internet a una velocidad de dos
millones de bps.
•
Acceso ilimitado y continuo las 24 horas del día, sin congestiones.
•
Video y sonido en tiempo real.
•
Fácil de instalar.
•
Es inmune al ruido y las interferencias, como ocurre cuando un alambre
telefónico pierde parte de su señal a otra.
44
•
Las fibras no pierden luz, por lo que la transmisión es también segura y no
puede ser perturbada.
•
Carencia de señales eléctricas en la fibra, por lo que no pueden dar sacudidas
ni otros peligros. Son convenientes para trabajar en ambientes explosivos.
•
Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes.
•
El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos,
capaz de llevar un gran número de señales.
•
La materia prima para fabricarla es abundante en la naturaleza.
•
Compatibilidad con la tecnología digital.
2.2.2.8.2 Desventajas
•
Sólo pueden suscribirse las personas que viven en las zonas de la ciudad por
las cuales ya esté instalada la red de fibra óptica.
•
El coste es alto en la conexión de fibra óptica, las empresas no cobran por
tiempo de utilización sino por cantidad de información transferida al
computador, que se mide en megabytes.
•
El coste de instalación es elevado.
•
Fragilidad de las fibras.
•
Disponibilidad limitada de conectores.
•
Dificultad de reparar un cable de fibras roto en el campo.
2.2.2.9 Aplicaciones de la fibra óptica
•
Internet.
El servicio de conexión a Internet por fibra óptica, derriba la mayor limitación
del ciberespacio, su exasperante lentitud.
Para navegar por la red mundial de redes, Internet, no sólo se necesitan un
computador, un módem y algunos programas, sino también una gran dosis de
45
paciencia. El ciberespacio es un mundo lento hasta el desespero. Un usuario puede
pasar varios minutos esperando a que se cargue una página o varias horas tratando de
bajar un programa de la red a su PC.
Esto se debe a que las líneas telefónicas, el medio que utiliza la mayoría de los
50 millones de usuarios para conectarse a Internet, no fueron creadas para transportar
videos, gráficas, textos y todos los demás elementos que viajan de un lado a otro en la
red.
Pero las líneas telefónicas no son la única vía hacia el ciberespacio,
recientemente un servicio permite conectarse a Internet a través de la fibra óptica.
La fibra óptica hace posible navegar por Internet a una velocidad de 2.000
kilobits por segundos,
•
Redes.
La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a que las
ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar
información aumenta con la frecuencia. En las redes de comunicaciones se emplean
sistemas de láser con fibra óptica. Hoy funcionan muchas redes de fibra para
comunicación a larga distancia, que proporcionan conexiones transcontinentales y
transoceánicas.
Una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede
recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para recuperar su intensidad. En la
actualidad, los repetidores de fibra óptica están separados entre sí unos 100km, frente
a aproximadamente 1,5km en los sistemas eléctricos. Los amplificadores de fibra
óptica recientemente desarrollados pueden aumentar todavía más esta distancia.
46
Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área
local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan
a una serie de abonados locales con equipos centralizados como computadoras o
impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente
la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes
electro ópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas
de fibra.
Red de área local o LAN, conjunto de ordenadores que pueden compartir
datos, aplicaciones y recursos (por ejemplo impresoras). Las computadoras de una red
de área local (LAN, Local Area Network) están separadas por distancias de hasta
unos pocos kilómetros, y suelen usarse en oficinas o campus universitarios. Una LAN
permite la transferencia rápida y eficaz de información en el seno de un grupo de
usuarios y reduce los costes de explotación.
Otros recursos informáticos conectados son las redes de área amplia (WAN,
Wide Area Network) o las centralitas particulares (PBX). Las WAN son similares a
las LAN, pero conectan entre sí ordenadores separados por distancias mayores,
situados en distintos lugares de un país o en diferentes países; emplean equipo físico
especializado y costoso y arriendan los servicios de comunicaciones. Las PBX
proporcionan conexiones informáticas continuas para la transferencia de datos
especializados como transmisiones telefónicas, pero no resultan adecuadas para
emitir y recibir los picos de datos de corta duración empleados por la mayoría de las
aplicaciones informáticas.
Las redes de comunicación públicas están divididas en diferentes niveles;
conforme al funcionamiento, a la capacidad de transmisión, así como al alcance que
definen. Por ejemplo, si está aproximándose desde el exterior hacia el interior de una
gran ciudad, se tiene primeramente la red interurbana y red provisional, a
continuación las líneas prolongadas a portadoras de tráfico de más baja capacidad
47
procedente de áreas alejadas (red rural), hacia el centro la red urbana y finalmente las
líneas de abonado. Los parámetros dictados por la práctica son el tramo de
transmisión que es posible cubrir y la velocidad binaria específica así como el tipo de
fibra óptica apropiado, es decir, cables con fibras monomodo ó multimodo.
•
Telefonía.
Con motivo de la normalización de interfaces existentes, se dispone de los
sistemas de transmisión por fibra óptica para los niveles de la red de
telecomunicaciones públicas en una amplia aplicación, contrariamente para sistemas
de la red de abonado (línea de abonado), hay ante todo una serie de consideraciones.
Para la conexión de un teléfono es completamente suficiente con los
conductores de cobre existentes. Precisamente con la implantación de los servicios en
banda ancha como la videoconferencia, la videotelefonía, etc., la fibra óptica se hará
imprescindible para el abonado. Con el BIGFON (red urbana integrada de
telecomunicaciones en banda ancha por fibra óptica) se han recopilado amplias
experiencias en este aspecto. Según la estrategia elaborada, los servicios de banda
ancha posteriormente se ampliarán con los servicios de distribución de radio y de
televisión en una red de telecomunicaciones integrada en banda ancha (IBFN).
•
Otras aplicaciones.
Las fibras ópticas también se emplean en una amplia variedad de sensores,
que van desde termómetros hasta giroscopios. Su potencial de aplicación en este
campo casi no tiene límites, porque la luz transmitida a través de las fibras es sensible
a numerosos cambios ambientales, entre ellos la presión, las ondas de sonido y la
deformación, además del calor y el movimiento. Las fibras pueden resultar
especialmente útiles cuando los efectos eléctricos podrían hacer que un cable
convencional resultara inútil, impreciso o incluso peligroso. También se han
48
desarrollado fibras que transmiten rayos láser de alta potencia para cortar y taladrar
materiales.
La aplicación más sencilla de las fibras ópticas es la transmisión de luz a
lugares que serían difíciles de iluminar de otro modo, como la cavidad perforada por
la turbina de un dentista. También pueden emplearse para transmitir imágenes; en
este caso se utilizan haces de varios miles de fibras muy finas, situadas exactamente
una al lado de la otra y ópticamente pulidas en sus extremos. Cada punto de la imagen
proyectada sobre un extremo del haz se reproduce en el otro extremo, con lo que se
reconstruye la imagen, que puede ser observada a través de una lupa.
•
Servicios multimedia.
Multimedia es un término que se aplica a cualquier objeto que usa
simultáneamente diferentes formas de contenido informativo como texto, sonido,
imágenes, animación y video para informar o entretener al usuario. También se puede
calificar como multimedia a los medios electrónicos (u otros medios) que permiten
almacenar y presentar contenido multimedia. Multimedia es similar al empleo
tradicional de medios mixtos en las artes plásticas, pero con un alcance más amplio.
Se habla de multimedia interactiva cuando el usuario tiene cierto control sobre la
presentación del contenido, como qué desea ver y cuándo desea verlo. Hipermedia
puede considerarse como una forma especial de multimedia interactiva que emplea
estructuras de navegación más complejas que aumentan el control del usuario sobre el
flujo de la información.
Este concepto es tan antiguo como la comunicación humana ya que al
expresarnos en una charla normal hablamos (sonido), escribimos (texto), observamos
a nuestro interlocutor (video) y accionamos con gestos y movimientos de las manos
(animación). Con el auge de las aplicaciones multimedia para computador este
vocablo entró a formar parte del lenguaje habitual.
49
Cuando un programa de computador, un documento o una presentación
combina adecuadamente los medios, se mejora notablemente la atención, la
comprensión y el aprendizaje, ya que se acercará algo más a la manera habitual en
que los seres humanos nos comunicamos, cuando empleamos varios sentidos para
comprender un mismo objeto o concepto.
2.2.2.10 Componentes adicionales y necesarios para la fibra óptica
•
OTDR.
Es un reflectómetro óptico en el dominio del tiempo. Es un instrumento de
medición que envía pulsos de luz, a la λ deseada, para luego medir sus “ecos”, o el
tiempo que tarda en recibir una reflexión producida a lo largo de la fibra óptica.
Estos resultados, luego de ser promediada las muestras tomadas, se grafican
en una pantalla donde se muestra el nivel de señal en función de la distancia.
Luego se podrán medir atenuaciones de los diferentes tramos, atenuación de
empalmes y conectores, atenuación entre dos puntos, etc.
También se utiliza para medir la distancia a la que se produjo un corte, o la
distancia total de un enlace, o para identificar una fibra dándole una curvatura para
generar una fuga y observando en la pantalla del OTDR ver si la curva se “cae”.
•
Caja de empalme.
Se utilizan para proteger del entorno tanto el cable de fibra óptica pelado
como los empalmes, posee en un extremo unos tubos cerrados que se cortarán en su
extremo por donde deba pasar un cable, para luego sellarse con termocontraíbles. Hay
cajas para montajes interiores y exteriores.
50
La caja posee una tapa o domo que se cierra sobre la base con una abrazadera
sobre un o-ring (anillo de ronda que se utiliza como una junta para sellar una relación
ayudando a asegurar un sello hermético entre dos objetos). Sobre el domo se
encuentra la válvula de presurización, en la base se encuentran las borneras para
sujetar los elementos de tracción de los cables y la puesta a tierra que también asoma
al exterior de la caja (ver figura Nº 8).
También están los cassettes o bandejas donde se sitúan la reserva de fibra
óptica desnuda y los empalmes. Del otro lado de las bandejas hay espacio para situar
la reserva (ganancia) de buffers aunque puede existir una bandeja para tal fin.
Figura 8. Caja de empalme
•
Cordones de conexión y latiguillos de fibra óptica.
Los cordones de conexión de fibra óptica (patch cords), son análogos a los
cables de conexión eléctrica (ver figura Nº 9). Un cable de conexión de fibra óptica es
una fibra óptica de pequeña longitud con una protección ajustada y gruesa, cubierta o
chaqueta protectora y conectores en ambos extremos. La cubierta es de color naranja
si la fibra es multimodo y si es monomodo es de color amarillo. Se usa
51
principalmente para conectar el equipamiento óptico instalado con el panel de
conexión de fibra óptica.
Si partimos por la mitad un cordón de conexión, cada mitad se convierte en un
latiguillo (pigtails). Un latiguillo de fibra óptica se usa para terminar una fibra óptica
con un conector. El latiguillo se empalma a la fibra óptica (empalme mecánico o por
fusión), para proporcionar una terminación de calidad con un conector de fábrica.
Figura 9. Pigtails y patch cords
•
Panel de conexión.
Es un panel que contiene múltiples conexiones de cable. La parte trasera del
panel de cableado ha conectivo o de otro tipo de cableado que se extiende a equipos
dispares. Un panel de conexión de fibra óptica termina el cable de fibra óptica y
permite que el cable sea conectado al equipamiento mediante cordones de conexión
de fibra. Suministra un punto de acceso al equipamiento y a la planta de cable de
fibra. Las fibras individuales pueden interconectarse, probarse o intercambiarse
rápidamente entre el equipamiento óptico. Los paneles de conexión permiten también
un etiquetado fácil de las fibras y proporcionan un punto de demarcación del enlace.
El panel de conexión se diseña con dos compartimientos: uno contiene los
adaptadores y el segundo se usa para la bandeja de empalmes y el almacenamiento
del exceso de fibra. Las bandejas de administración de los cordones de conexión son
opcionales para algunos paneles de conexión y hacen posible el almacenamiento
ordenado de longitudes excesivas de cordones de conexión.
52
2.2.2.11 Topologías de red
•
Red en anillo.
Topología de red en la que las estaciones se conectan formando un anillo (ver
figura Nº 10). Cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a
la primera. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de
repetidor, pasando la señal a la siguiente estación del anillo.
En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo,
que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando
paquetes de información, de esta manera se evita pérdida de información debido a
colisiones.
Cabe mencionar que si algún nodo de la red se cae (término informático para
decir que esta en mal funcionamiento o no funciona para nada) la comunicación en
todo el anillo se pierde.
Figura 10. Topología en anillo
53
•
Red en árbol.
Topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol (ver
figura Nº 11). Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una
serie de redes en estrella interconectadas.
Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupción
en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones.
Cuenta con un cable principal (backbone) al que hay conectadas redes
individuales en bus.
Figura 11. Topología en árbol
•
Red en malla
La red en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a
uno o más de los otros nodos (ver figura Nº 12). De esta manera es posible llevar los
mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos.
54
Si la red de malla está completamente conectada no puede existir
absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus
propias conexiones con todos los demás servidores.
Figura 12. Topología en malla completa
•
Red en bus.
Topología de red en la que todas las estaciones están conectadas a un único
canal de comunicaciones por medio de unidades interfaz y derivadores (ver figura Nº
13). Las estaciones utilizan este canal para comunicarse con el resto.
La topología de bus tiene todos sus nodos conectados directamente a un
enlace y no tiene ninguna otra conexión entre nodos. Físicamente cada host está
conectado a un cable común, por lo que se pueden comunicar directamente, aunque la
ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados.
La topología de bus permite que todos los dispositivos de la red puedan ver
todas las señales de todos los demás dispositivos, lo que puede ser ventajoso si desea
que todos los dispositivos obtengan esta información. Sin embargo, puede representar
una desventaja, ya que es común que se produzcan problemas de tráfico y colisiones,
55
que se pueden paliar segmentando la red en varias partes. Es la topología más común
en pequeñas LAN, con hub o switch final en uno de los extremos.
Figura 13. Topología en bus
•
Red en estrella.
Red en la cual las estaciones están conectadas directamente al servidor u
ordenador y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de él
(ver figura Nº 14). Todas las estaciones están conectadas por separado a un centro de
comunicaciones, concentrador o nodo central, pero no están conectadas entre sí. Esta
red crea una mayor facilidad de supervisión y control de información ya que para
pasar los mensajes deben pasar por el hub o concentrador, el cual gestiona la
redistribución de la información a los demás nodos. La fiabilidad de este tipo de red
es que el malfuncionamiento de un computador no afecta en nada a la red entera,
puesto que cada ordenar se conecta independientemente del hub, el costo del cableado
puede llegar a ser muy alto.
56
Figura Nº 14. Topología en estrella
•
Red en estrella extendida.
La topología en estrella extendida (figura Nº 15) es igual a la topología en
estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central
también es el centro de otra estrella. La topología en estrella extendida es sumamente
jerárquica, y busca que la información se mantenga local.
La topología en estrella extendida tiene una topología en estrella central, en la
que cada uno de los nodos finales actúa como el centro de su propia topología en
estrella. La ventaja de esto es que el cableado es más corto y limita la cantidad de
dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central.
Figura Nº 15. Topología estrella extendida
57
2.3 Bases legales. [6]
CONATEL como organización adscrita al Ministerio de Telecomunicaciones,
es el encargado de adjudicar, reglamentar y ordenar el espectro radioeléctrico en
Venezuela en base al siguiente postulado: "El espectro radioeléctrico es el conjunto
de frecuencias que de acuerdo con la tecnología disponible, se emplean para emitir
ondas que transportan información, se trata de un recurso natural, de carácter
limitado, que constituye un bien de dominio público, sobre el cual el Estado ejerce su
soberanía".
El espectro radioeléctrico es un bien público que, según el ordenamiento legal
venezolano y el de la mayoría de los países del mundo, es administrado por el Estado
en beneficio de la sociedad.
Una sociedad democrática requiere de un sistema de comunicación social
también democrático, por lo que es responsabilidad del Estado adoptar medidas
orientadas al logro de tal fin. En este sentido, en Venezuela se ha avanzado desde el
año 2000 a través de diversas iniciativas, entre las cuales se pueden mencionar los
siguientes artículos de la Ley Orgánica de Telecomunicaciones de Venezuela.
Articulo 1.- Esta ley tiene por objeto establecer el marco legal de regulación
general de las telecomunicaciones, a fin de garantizar el derecho humano de las
personas a la comunicación y a la realización de las actividades económicas de
telecomunicaciones necesarias para lograrlo, sin más limitaciones que las derivadas
de la Constitución y las leyes.
Se excluye del objeto de esta ley la regulación del contenido de las
transmisiones y comunicaciones cursadas a través de los distintos medios de
telecomunicaciones, la cual se regirá por las disposiciones constitucionales, legales y
reglamentarias correspondientes.
58
Artículo 23.- No se requerirá habilitación administrativa para la instalación u
operación de equipos o redes de telecomunicaciones, licencia en los casos siguientes:
1. Cuando se trate de equipos de seguridad o intercomunicación que sin
conexión a redes públicas y sin utilizar el dominio público radioeléctrico, se
utilicen dentro de un inmueble o para servir a determinados inmuebles;
2. Cuando se trate de equipos que, a pesar de utilizar porciones del espectro
radioeléctrico, hayan sido calificados de uso libre por la Comisión Nacional de
Telecomunicaciones;
3. Cuando se trate de equipos o redes de telecomunicaciones de órganos de la
República, de los estados o de los municipios, cuando tales actividades se
hagan para la satisfacción de sus necesidades comunicacionales, sin que medie
contraprestación económica de terceros ni se haga uso del dominio público
radioeléctrico;
4. Cuando se trate de servicios que utilicen como soporte redes, enlaces o
sistemas de telecomunicaciones, con el objeto de ofrecer facilidades
adicionales a las definidas como atributos de las habilitaciones administrativas,
aplicando a estas facilidades procesos que hagan posibles, la disponibilidad de
información, la actuación sobre estos o la interacción con el sistema. Quedan
exceptuados los proveedores del servicio de Internet.
Parágrafo Único: mediante reglamento podrá establecerse los casos y
modalidades en que los supuestos previstos en el presente artículo requerirán la
notificación a la Comisión Nacional de Telecomunicaciones o el registro previo del
proyecto respectivo.
Articulo 69.- Corresponde a la Comisión Nacional de Telecomunicaciones, la
administración, regulación, ordenación y control del espectro radioeléctrico, de
conformidad con lo establecido en esta Ley y en las normas vinculantes dictadas por
59
la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), procurando además armonizar
sus actividades con las recomendaciones de dicho organismo.
La Comisión Nacional de Telecomunicaciones ejercerá la coordinación
necesaria para la utilización del espectro radioeléctrico en su proyección
internacional, de conformidad con esta Ley y los tratados y acuerdos internacionales
suscritos y ratificados por la República Bolivariana de Venezuela.
Artículo 75.- No se requerirá concesión para el uso del espectro radioeléctrico
en los siguientes casos:
1. Enlaces punto a punto, cuyo lapso de uso no exceda de tres (3) días
continuos.
2. Pruebas pilotos de equipos de nuevas tecnologías, que requieran el uso del
espectro radioeléctrico por un lapso que no exceda de tres (3) meses continuos
improrrogables.
3. Cuando se trate de radioaficionados que tengan la condición de tales según
esta Ley.
4. Para la utilización de equipos de uso libre, de conformidad con esta Ley.
En los casos expresados en los numerales 1 y 2 el interesado solicitará
habilitación administrativa especial de la Comisión Nacional de Telecomunicaciones,
según las particularidades y procedimiento sumario que al efecto se establezcan por
reglamento, y se pagará la tasa correspondiente por la administración y control del
uso del espectro radioeléctrico.
Artículo 126.- Se entiende por vías generales de telecomunicaciones los
elementos que permiten emplazar los medios físicos necesarios para la prestación de
servicios de telecomunicaciones, de conformidad con lo previsto en el reglamento
respectivo.
60
Toda persona que de manera exclusiva o predominante posea o controle una
vía general de telecomunicación, deberá permitir el acceso o utilización de la misma
por parte de los operadores de telecomunicaciones que se lo soliciten, cuando su
sustitución no sea factible por razones físicas, jurídicas, económicas, técnicas,
ambientales, de seguridad o de operación.
Todos los operadores tendrán el derecho de hacer uso de las vías generales de
telecomunicación existentes, en la forma y modalidades que determine la Comisión
Nacional de Telecomunicaciones, en concordancia con esta Ley, y demás
disposiciones legales aplicables.
Según providencia administrativa de fecha 05 de abril del 2006, la comisión
nacional de telecomunicaciones (CONATEL) define la agrupación de los equipos de
uso libre, destacándose la agrupación de dichos equipos en 5 categorías, el aumento
del límite de PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva) actual de 1 W a 4W para
los sistemas de espectro ensanchado y modulación digital que operen en las bandas de
2,4GHz y 5,8GHz, la ampliación de operación de los sistemas RLAN (Red de Área
Local Radioeléctrica) en la banda 5,150 - 5,350GHz de acuerdo a lo dispuesto en la
resolución 229 de la UIT-R (Unión Internacional de Telecomunicaciones
Radioeléctricas), y la inclusión de la operación de dispositivos en la banda ciudadana
(27MHz), entre otros aspectos. Cabe destacar que también mediante esta Providencia
Administrativa se reforma el título del Acto Administrativo por medio del cual fueron
dictadas las condiciones para la calificación de los equipos de uso libre.
La Ley Orgánica de Telecomunicaciones consagra la obligación para todo
aquel que posea o controle una Vía General de Telecomunicaciones de permitir el
acceso y la utilización de la misma
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