Sistemas de Transmisión

Banda Base vs. Banda Ancha

Banda base: Es un tipo de transmisión digital donde la señal se transmite sin modular y codificada. No se permite multiplexación en frecuencia; se usa todo el ancho de banda del sistema (un canal). Su principal limitación son las distancias máximas de empleo (pocos km con repetidores), aunque presenta la ventaja del ahorro en aparatos de modulación/demodulación. Se emplea para cortas distancias debido a su bajo coste.

Banda ancha: Es un tipo de transmisión de señales analógicas moduladas y multiplexadas en frecuencia. Cada canal lógico transporta información diferenciada (datos, sonido, vídeo). Permite transmitir distintas velocidades en cada canal, con distancias elevadas (varias decenas de km) y la posibilidad de usar amplificadores para aumentar la longitud total.

Medios Guiados

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

Par Trenzado

Hecho de cables de cobre trenzados por parejas sobre un alma común. Se presentan en configuraciones de 2 a 4 pares, con aislamiento individual y un aislamiento común exterior. Los conductores de cobre tienen un diámetro entre 0,4 y 0,9 mm. Es débil a las perturbaciones y suele aparecer apantallado. Existen tres tipos:

• UTP (sin blindaje)
• STP (con blindaje común)
• FTP (blindaje común y otro para cada cable trenzado)

Tiene bajo coste y ancho de banda reducido.

Cable Coaxial

Formado por dos conductores concéntricos: uno interno de cobre y otro externo como pantalla. El conductor central suele tener un diámetro de 1/5 mm. Se usa en redes mixtas fibra óptica-cable coaxial. Es poco sensible a interferencias, pero es caro, rígido y grueso. Existen versiones delgadas (RG58) y gruesas (RG59). Presenta menor atenuación por unidad de longitud, mayor respuesta en frecuencia, mejor inmunidad al ruido, pero tiene un coste más elevado y es más difícil de manejar.

Fibra Óptica

Constituida por dos cilindros coaxiales de silicio de alta pureza que transmiten información mediante la reflexión de la luz. Sus características son:

• Transmisión de luz sin interferencias
• Gran capacidad de transmisión
• Inmunidad a interferencias electromagnéticas
• Baja energía puesta en juego
• Gran ancho de banda
• Diámetro y peso reducidos
• Material totalmente dieléctrico

Se compone de un núcleo (cilindro dieléctrico) rodeado por un revestimiento (cladding) con un índice de refracción ligeramente inferior al núcleo. La propagación de la señal se basa en la refracción y reflexión de la luz.

Principio de Reflexión

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

Refracción de la Luz

El índice de refracción (n) de una sustancia es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío (c0) y en la sustancia (c). Es una constante del material y depende de la longitud de onda de la luz. En el vidrio de cuarzo, las longitudes de onda del infrarrojo (importantes para comunicaciones ópticas) muestran una disminución continua del índice de refracción al aumentar la longitud de onda.

Apertura Numérica

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

Composición de la Fibra

La fibra óptica se compone de:

• Funda exterior (buffer): 900 µm
• Revestimiento de protección (coating): 250 µm
• Funda óptica (cladding): 125 µm
• Núcleo óptico (core): 62,5 µm (multimodo), 8-10 µm (monomodo)

El núcleo óptico es la parte más interna, con alto índice de refracción (sílice, cuarzo fundido o plástico). La atenuación es despreciable. El diámetro del núcleo es de 8-10 µm en fibras monomodo y 50 µm en multimodo.

Para el envío de información se requieren medios especializados como fuentes láser, diodos láser y diodos LED.

Fibra Monomodo

Con un diámetro de 8-10 µm, solo hay un camino para la luz (longitud de onda 1300/1550 nm). Es difícil de manipular y construir, y más costosa, pero permite mayores distancias de transmisión debido a su menor atenuación y altas tasas de información (100 Ghz/km).

Fibra Multimodo

Los haces de luz viajan por múltiples caminos, reflejándose con distintos ángulos. Esto implica que no llegan todos a la vez al final de la fibra, limitando su uso a distancias cortas (<1 km). Son fáciles y económicas de diseñar (50/200 µm). La propagación de los modos depende del tipo de índice de refracción del núcleo:

• Salto de índice: Produce dispersión modal.
• Gradiente de índice: Valor máximo en el centro, decreciendo gradualmente hasta el borde externo.

El proceso de comunicación mediante fibra óptica implica:

1. Creación de una señal óptica mediante un transmisor (cercano a la fibra, puede incluir lentes).
2. Transmisión de la señal a lo largo de la fibra, garantizando su intensidad.
3. Recepción de la señal y conversión a señal eléctrica mediante una fotocélula o fotodiodo.

Ventanas de Transmisión

Longitudes de onda con atenuación reducida:

• Primera ventana: 850 nm (LED, cortas distancias, multimodo)
• Segunda ventana: 1310 nm (láser, distancias medias, multimodo/monomodo)
• Tercera ventana: 1550 nm (láser, largas distancias, monomodo)

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

Modos de Cableado

Existen diferentes modos de cableado, como:

• Zip twin cable: dos fibras (monomodo o multimodo)
• Cable de distribución de oficina: 2 a 48 fibras (monomodo o multimodo)

Cableado Específico

Se refiere a cables especiales para aplicaciones concretas, como periféricos de ordenador o cables industriales (ej: bus de campo AS-i, cables para programación de autómatas).