Introducción
Los medios de transmisión son una forma de comunicación donde la información es enviada o transmitida por medios distintos, estos pueden ser guiados y no guiados; los guiados pueden ser aquellos que se transmiten por un medio físico y los no guiados se transmiten por sistemas inalámbricos o por medio de ondas que son enviadas y transportadas por el aire (estas son similares a las ondas provocadas en el agua).
Los medios de transmisión se clasifican en varios tipos diversos de transporte de información como son: El par sin trenzar, Par trenzado, Cable coaxial, fibra óptica entre otros más que mencionaremos más adelante.
De igual forma estos medios de transmisión se clasifican en diversos tipos de transmisiones como lo son las sincrónica y asincrónica, serie y paralelo, simples y dúplex, digitan y analógica, y multiplicación de las cuales se verán referencian a lo largo del contenido.
En las transmisiones es muy importante saber usar un método para el envió efectivo de las señales que se van a enviar, pues si se trata de distancias cortas se necesitan medios de transmisión de gran capacidad o de velocidades de transmisiones bajas; para las señales que necesiten un largo trayecto los medios no son de alta calidad y es necesario el uso de medios de transmisión de alta velocidad y es preciso modular las señales para que cumplan una seria de rigurosas condiciones.
Las señales: las señales que se emplean en las transmisiones pueden ser definidas en tres características: según su amplitud, su frecuencia, y su fase.
Para los parámetros que definen a una señal nos concentraremos en las señales periódicas, estas son las que se repiten cada cierto tiempo.
En el transcurso del contenido hablaremos de un teorema en particular, “el teorema de Fourier” que nos indica que “cualquier función periódica se puede expresar con una suma de funciones fundamentales y términos armónicos”.
2.1.1 Medios de transmisión
2.1.1.1 Descripción de los medios de transmisión
Francisco J. Molina (2006, 2° Edición). Los medios de transmisión constituyen el soporte físico a través del cual emisor y receptor pueden comunicarse en un sistema de transmisión de datos. Distinguimos dos tipos de medios guiados y no guiados. En ambos casos la transmisión se realiza por medio de ondas electromagnéticas. Los medios guiados conducen las ondas a través de un campo físico (cables). Los medios no guiados proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan, pero no las dirigen (como es el aire).
2.1.1.1 Clasificación de los medios de transmisión
1.- Par sin trenzar (paralelo)
Este medio de transmisión esta formado por dos hilos de cobre paralelos recubiertos de un material aislante (plástico). Este tipo de cableado ofrece muy poca protección frente a interferencias, normalmente se utiliza como cable telefónico para transmitir voz analógica y las conexiones se realizan mediante un conector denominado RJ-11. Es un medio semidúplex ya que la información circula en los dos sentidos por el mismo cable pero no se realiza al mismo tiempo.
2.- Par trenzado
Douglas E. Comer (1997, 1° Edición). Es el medio guiado más barato y más usado.
Consiste en un par de cables, embutidos para su aislamiento, para cada enlace de comunicación. Debido a que puede haber acoples entre pares, estos se trenza con pasos diferentes. La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética
Este tipo de medio es el más utilizado debido a su bajo coste (se utiliza mucho en telefonía) pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisión y su corta distancia de alcance.
Con estos cables, se pueden transmitir señales analógicas o digitales.
Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias. Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsión y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas.
3.- Pares trenzados apantallados y sin apantallar
Los pares sin apantallar son los más baratos aunque los menos resistentes a interferencias (aunque se usan con éxito en telefonía y en redes de área local). A velocidades de transmisión bajas, los pares apantallados son menos susceptibles a interferencias, aunque son más caros y más difíciles de instalar.
4.- Cable coaxial
Consiste en un cable conductor interno (cilíndrico) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo. Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable.
Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a más larga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos interferencias y permite conectar más estaciones.
Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión de periféricos a corta distancia, etc.
Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales.
Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.
Para señales analógicas, se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilómetro.
5.- Fibra óptica
Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica.
Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y cubierta.
El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico. Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo.
Su rango de frecuencias es todo el espectro visible y parte del infrarrojo.
El método de transmisión es: los rayos de luz inciden con una gama de ángulos diferentes posibles en el núcleo del cable, entonces sólo una gama de ángulos conseguirán reflejarse en la capa que recubre el núcleo.
Son precisamente esos rayos que inciden en un cierto rango de ángulos los que irán rebotando a lo largo del cable hasta llegar a su destino. A este tipo de propagación se le llama multimodal. Si se reduce el radio del núcleo, el rango de ángulos disminuye hasta que sólo sea posible la transmisión de un rayo, el rayo axial, y a este método de transmisión se le llama monomodal.
Los inconvenientes del modo multimodal es que debido a que dependiendo al ángulo de incidencia de los rayos , estos tomarán caminos diferentes y tardarán más o menos tiempo en llegar al destino , con lo que se puede producir una distorsión ( rayos que salen antes pueden llegar después ) , con lo que se limita la velocidad de transmisión posible .
Hay un tercer modo de transmisión que es un paso intermedio entre los anteriormente comentados y que consiste en cambiar el índice de refracción del núcleo. A este modo se le llama multimodo de índice gradual.
Los emisores de luz utilizados son: LED (de bajo coste, con utilización en un amplio rango de temperaturas y con larga vida media) y ILD (más caro, pero más eficaz y permite una mayor velocidad de transmisión).
Alrededor de este conglomerado está la cubierta (constituida de material plástico o similar) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc.
Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN’s.
6.- Medios Inalámbricos
Francisco J. Molina (2006, 2° Edición). La comunicación inalámbrica (que no necesita de ningún tendido de cable entre el emisor y el receptor) resulta indispensable para aquellos usuarios móviles que necesitan estar continuamente “en línea”. También es de mucha utilidad cuando resulta muy costoso tender hilos de comunicación en zonas geográficas de difícil acceso.
Las comunicaciones inalámbricas consisten en el envió y recepción de electrones (o fotones) que circulan por el espacio libre (el aire). Estos electrones viajan en forma de ondas electromagnéticas que se propagan del mismo modo que las ondas del agua en un estanque.
Ondas de radio
Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden viajar largas distancias, penetran en los edificios sin problemas y viajan en todas direcciones desde la fuente emisora.
Microondas
Además de su aplicación en hornos, las microondas permiten transmisiones tanto terrestres como con satélites. Sus frecuencias están comprendidas entre 1 y 10 Ghz y posibilitan velocidades de transmisión aceptables del orden de 10 Mbps.
Ondas infrarrojas
Las ondas infrarrojas y milimétricas se utilizan mucho para la comunicación de corto alcance, en controles remotos de televisores, grabadoras de video, estéreos, etc. También es frecuente encontrar un puerto de comunicación infrarroja en los ordenadores portátiles.
Ondas de luz
Es posible comunicar dos edificios mediante un laser montado en cada azotea. La señalización óptica coherente mediante laser es unidireccional, de modo que cada edificio necesita un emisor laser y un receptor.
2.1.1.2 Tipos de medios de transmisión
Existen varios tipos de transmisión:
• Transmisión síncrona y asíncrona
• Transmisión digital y analógica
• Transmisión en serie y en paralelo.
• Transmisión simples y dúplex
• Multiplexacion
Existen dos técnicas principales para sincronizar la comunicación entre el emisor y el receptor: transmisión síncrona y transmisión asíncrona. La transmisión síncrona consiste en utilizar una señal periódica que indica los instantes en los que esta accesible cada digito. No utiliza señales de inicio y fin por lo tanto resulta alrededor de un 20 % más rápido que la asíncrona. Normal mente el emisor envía al receptor la señal de sincronización junto con la señal de datos.
Las señales analógicas se caracterizan por representar funciones continuas en el tiempo y pueden tomar cualquier valor de voltaje dentro de un rango que permita el medio de transmisión.
Las señales digitales se caracterizan por representar funciones discretas en el tiempo y solamente pueden tomar varios valores dentro de un rango. La señal común es la binaria, la cual solo puede tomar 2 valores, aunque en transmisión de datos por cableado de red son mas comunes las señales digitales con 3 o 4 valores diferentes. Este tipo de transmisión es mucho más rápido y fiable que el analógico, pero necesita un medio de transmisión de mayor calidad.
Una transmisión en serie consiste en la utilización de un único cable por el cual circula toda la información a transmitir, además de información de control, en forma de una sucesión de datos digitales o analógicos
Por su parte, la transmisión en paralelo consiste en utilizar varias líneas de comunicación, lo que permite que la información en forma de datos y control pueda circular a la vez en forma independiente.
La ventaja principal de la transmisión en serie consiste en la reducción de costes al realizar la instalación de cableado, ya que este es mas barato y, cuanto mayor sea la distancia separan a los equipos, mayor será el ahorro conseguido en caso de distancia que sea muy grande.
(Paralelo)
(Serie)
Transmisión simplex y dúplex
La transmisión de datos utilizando un medio concreto puede realizarse en dos sentidos, de un extremo al otro. Dependiendo de esta característica, existen 3 tipos de transmisión:
Simplex: la transmisión tiene un lugar en un solo sentido y, si se desea transmitir el sentido contrario será necesario poner otro cable.
Semidúplex: la transmisión se puede tener lugar en varios sentidos pero no simultáneamente. Hay que utilizar señales de control para informar si el medio esta ocupado o se puede transmitir.
Dúplex integral: La transmisión puede tener lugar en ambos sentidos al mismo tiempo siempre sobre el mismo cable.
Multiplexación: La Multiplexación es el método que consiste en compartir un mismo medio de transmisión entre varias comunicaciones. Esta característica supone la mayor economía para las compañías telefónicas, puesto que cuenta prácticamente lo mismo instalar un cable de gran capacidad que uno de menor capacidad, lazaron fundamental es que, para distancias realmente cortas, el gesto principal se encuentra en la excavación de las zanjas y montaje de los conductos y no el tipo de alambre utilizado.
Existen diferentes técnicas de Multiplexación aunque todas ellas engloban en dos tipos fundamentales:
Multiplexación por división de tiempo: se asigna en cada estación un turno de transmisión rotativo de forma que durante un periodo de tiempo transmite una estación.
Multiplexación por división de frecuencia o longitud en onda: esta técnica emplea determinadas características de la señal y el medio por el que se transmite. Se utilizan señales eléctricas u ondas electromagnéticas a cada comunicación se le asigna una frecuencia diferente.
A la hora de transmitir una señal por medio de transmisión, se presentan dos alternativas: transmitirla tal y como es o alterar alguna de sus características. Para distancias cortas, medios de transmisión de gran capacidad o velocidades de transmisión bajas, se suelen transmitir los dígitos binarios como niveles de tensión. Sin embargo, si las distancias son largas, el medio no es de calidad o se requieren velocidades altas, es preciso adaptar la señal a enviar para que cumpla una serie de condiciones.
Todo medio de transmisión está limitado por ancho de banda máximo. Esto quiere decir que, cuando circula una señal por él, es posible que existan determinados armónicos de ella que no puedan ser transportados por el medio. Esos armónicos se pierden y la señal que llega al destinatario puede haberse modificado considerablemente.
Transmisión digital
La transmisión digital también llamada transmisión en banda base, consiste en utilizar una señal que solamente puede tomar unos pocos valores de tensión dentro de un rango. Este tipo de transmisión es más rápido pero necesita de un medio que permita u mayor ancho de banda. Existen muchos métodos de codificación en banda base.
Transmisión analógica (modulación)
Se dice que una señal llamada portadora esta modulada por otra llamada moduladora cuando esta última controla algún parámetro de la primera.se podrá actuar tanto sobre la amplitud, frecuencia o fase de la señal. Al dispositivo que realiza esta conversión se le llama modem.
Existen varios tipos de modulación, dependiendo de si la señal que lleva la información es analógica o digital de si la portadora a su vez es analógica o digital.
-Modulación analógica con portadora analógica.
-Modulación digital con portadora analógica.
-Modulación analógica con portadora digital.
Problemas en la transmisión
Si la suma de todos los efectos reducidos durante el viaje de una señal por su medio no crea una gran diferencia entre la señal enviada y la recibida, conseguiremos una transmisión libre de errores. Por el contrario cuando la señal recibida difiera en el exceso de la señal transmitida, el receptor puede interpretar incorrectamente la información y decimos entonces que se produce un error de transmisión. Evidentemente no todas las señales sufren en el mismo efecto al atravesar los distintos medios; que conduzcan a las mejores condiciones de comunicación.
Uno de los problemas de transmisión más importantes, sobre todo a largas distancias es la atenuación. Esta consiste en el debilitamiento o pérdida de amplitud de la señal recibida frente a la transitimitada.la atenuación tiene un efecto proporcional a la longitud del cable: a partir de una determinada distancia, la señal recibida es tan débil que no se puede reconocer mensaje alguno.
La atenuación no solo es función de la distancia, si no también de la frecuencia, por lo que no afecta por igual a todos los armónicos que representan la señal. Los de mayores frecuencias sufren una mayor atenuación.
A este fenómeno se le conoce como distorsión de atenuación y produce, en las señales con diferentes componentes frecuenciales, una atenuación distinta para cada armónico, lo que origina que la señal recibida tenga una forma diferente de la transmitida, amén de una menor amplitud.
Otra fuente de problemas en la trasmisión es el denominado ruido impulsivo. Consiste en pulsos irregulares de corta duración y, relativamente, de gran amplitud, que son provocados por inducciones, como consecuencia de conmutaciones electromagnéticas.
2.1.1.4 Características de las señales
Una señal cualquiera viene definida por tres características: su amplitud, que es el valor máximo de de a señal en un intervalo; su frecuencia, que determina el intervalo de tiempo en que la señal se repite y su fase, que indica el intervalo de tiempo que va desde el instante inicial al primer punto donde la señal toma el valor 0.
Parámetros fundamentales que definen una señal eléctrica. Nos centraremos en señales periódicas, es decir que se repiten cada cierto tiempo.
La división en diferentes frecuencias para transmitir señales por el mismo medio al mismo tiempo necesita de unos intervalos de frecuencia reservados, también llamados banda de seguridad que se intercalan entre las bandas de transmisión para impedir que esas señales se puedan mezclar (produciendo así diafonía.)
A principios del siglo XIX, el matemático francés Jean-Baptiste Fourier demostró que sumando una cantidad (posiblemente infinita) de funciones seno y coseno, se puede construir cualquier función periódica de comportamiento razonable.
A tal descomposición se le llama serie de Fourier. Por lo tanto cualquier señal que transmita datos de duración finita se puede construir sumando las correspondientes componentes senoidales (denominadas armónicos).esto sugieren que se puedan generar formas de onda complicadas por medio de la selección cuidadosa de contribuciones de diferentes frecuencias, amplitudes y fases de señales senoidales.
El teorema de Fourier dice así: “cualquier función periódica se puede expresar mediante la suma de una función fundamental y diferentes términos armónicos”. Aplicado a señales eléctricas. Nos dice que una señal binaria está compuesta por infinitos términos armónicos o funciones senoidales. Cuantos más términos se añadan a señal, mas se parecerá a la onda cuadrada original. En trasmisiones reales, las señales no tienen por que representarse con esos infinitos armónicos y bastaran unos cuantos de ellos para que se parezca lo suficiente a la onda cuadrada.los armónicos que menos contribuyen en la formación de la señal original son aquellos que poseen una frecuencia mayor y una menor amplitud.
Conclusión
Los medios de transmisión nos sirven para facilitar la salida, traslado y llegada de señales, estos medios se clasifican en varios tipos y a según sus tipos es la facilidad con la que las señales pueden ser transmitidas.
De igual manera a según su clasificación será el coste del material con que estén hechos los medios de transmisión.
No todos los medios de transmisión envían señales por medios físicos, puesto que ya hay medios que transmiten estas señales por diversas formas como las ondas de radio o las microondas, conocidas como medios de transmisión inalámbricos.
No todos los estos tipos de medios son efectivos y mucho menos los que utilizan cables, pero rinden en un buen porcentaje; los medios inalámbricos por su parte son mucha más efectivos que los alambricos pues son menos susceptibles a interferencias ya que sus señales no suelen ser interceptadas por otras o ser interrumpidas por el ruido u otros factores.
Fuentes de consulta
Douglas E. Comer, (1997), Primera edición, Prentice Hall
Francisco J. Molina, (2206), Redes de Área Local, Segunda Edición.
Integrantes del equipo
Alonso Gracia Jhonatan Emmanuel
Izquierdo de Dios Manuel Alberto
Rodríguez Montejo Jesús Manuel
Rodríguez Córdova Mayra Guadalupe
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