prueba del cable semestre 1 capítulo 4 jorge vásquez [email protected]
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Contenidos
• Información básica para el estudio de pruebas de cables basadas en frecuencia.
• Señales y ruido.
Preguntas.
¿Cuál es la diferencia entre las ondas sinoidales y ondasrectangulares?
¿Cuál es la diferencia entre ancho de banda digital y ancho de banda analógico?
¿Conoce los términos diafonía, paradiafonía, telediafonía y paradiafonía de suma de potencia?
¿Cómo los pares trenzados contribuyen a reducir el ruido?
¿Conoce las diez pruebas de cable de cobre definidas en TIA/EIA-568-B?
¿Cuál es la diferencia entre un cable de Categoría 5 y un cable de Categoría 6?
Ondas
Una onda es energía que circula de un lugar a otro. Haymuchos tipos de ondas, pero es posible describirlas todascon vocabulario similar.
El océano siempre presenta algún tipo de onda (las olas)detectable debido a los disturbios provocados por el vientoy la marea.
Los profesionales de redes están particularmente interesadosen las ondas de voltaje en medios de cobre, las ondas de luz en fibras ópticas, y los campos alternos eléctricos y magnéticosque se denominan ondas electromagnéticas.
ANIMACION 1OndaAmplitud o altura
Frecuencia y periodo
Ondas sinoidales y ondas rectangulares
Las ondas sinoidales, son gráficos de funciones matemáticas,son periódicas, o sea que repiten el mismo patrón a intervalosregulares; varían continuamente, o sea que no existen dospuntos adyacentes en el gráfico con el mismo valor y son representaciones gráficas de muchas ocurrencias naturalesque varían regularmente a lo largo del tiempo.
Las ondas rectangulares, al igual que las ondas sinoidales,son periódicas. Sin embargo, los gráficos de las ondasrectangulares no varían continuamente en el tiempo, estas representan señales digitales, o pulsos.
Las ondas rectangulares se pueden describir en función de su amplitud, período y frecuencia.
Exponentes y logaritmos
En de redes, existen tres sistemas numéricos importantes: Base 2: binario. Base 10: decimal. Base 16: hexadecimal.
Los números con exponentes se utilizan para representarfácilmente cifras muy grandes o muy pequeñas. Es muchomás fácil y menos propenso a errores representar mil millones numéricamente como 10^9 que como 1000000000.
Una forma de trabajar con las cifras muy grandes y muypequeñas que ocurren en las redes es trasformar las cifrasconforme a la regla, o función matemática, conocida comologaritmo.
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Decibelios
El decibelio (dB) es una unidad de medida importante parala descripción de señales de redes. El decibelio se relacionacon los exponentes y logaritmos.
Los decibelios pueden ser valores negativos lo cual representaría una pérdida de potencia a medida que la ondaviaja o un valor positivo para representar una ganancia enpotencia si la señal es amplificada.
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Señales en tiempo y frecuencia
Uno de los hechos más importantes de la era informática esque los datos que simbolizan caracteres, palabras, fotografías,videos o música se pueden representar electrónicamentemediante configuraciones de voltaje en cables y dispositivoselectrónicos.
Un osciloscopio es un dispositivo electrónico importante quese utiliza para observar señales eléctricas como, por ejemplo,las ondas de voltaje y pulsos. El eje "x" en el gráfico representael tiempo y el eje "y" representa el voltaje o la corriente.
El análisis de las señales con un osciloscopio se denominaAnálisis de dominio temporal, porque el eje “x”, o dominio dela función matemática, representa el tiempo.
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Señales analógicas y digitales en t y f
Para entender la complejidad de las señales de redes y delas pruebas de cable, examine cómo las señales analógicas varían en función del tiempo y de la frecuencia. Piense en una onda sinusoidal eléctrica de una sola frecuencia, cuya frecuencia es detectable por el oído humano.
La combinación de varias ondas sinoidales, es una onda resultante más compleja que una onda sinusoidal pura.
Imagine una señal compleja, como una voz o un instrumentomusical. Si hay presentes muchos tonos diferentes, serepresentaría un espectro continuo de tonos individuales.
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El ruido en tiempo y frecuencia
El ruido es un concepto importante en los sistemas decomunicación, incluyendo las LAN, en este sentido seentiende por ruido señales indeseables.
El ruido puede provenir de fuentes naturales y tecnológicas, y se agrega a las señales de datos en los sistemas decomunicación.
Posiblesfuentes de ruido
-Cables cercanos que transportan señales de datos
-Interferencia de radiofrecuencia (RFI)
-Interferencia electromagnética (EMI)
-Ruido de láser en la transmisión o recepciónde una señal óptica ANIMACION 8
Ancho de banda
Ancho de banda
Ancho de banda analógico
Ancho de banda digital
Frecuencias de un sistemaelectrónico analógico.
Frecuencias de radio o unamplificador electrónico.
La unidad de medida esel hercio.
Mide la información quepuede fluir en un períodode tiempo determinado.
La unidad de medida esel bits por segundo (bps).
Señales en cables de cobre y fibra óptica
En los cables de cobre, las señales de datos se representan por niveles de voltaje que equivalen a unos y ceros binarios.
Los niveles de voltaje se miden respecto de un nivel de referencia de cero voltios tanto en el transmisor como en el receptor, denominado tierra de señal
Tipos básicos decables de cobre
Blindados
No blindados
El cable coaxial
Par trenzado blindado (STP)
Par trenzado no blindado (UTP).
Atenuación en medios de cobre
La atenuación es la disminución de la amplitud de una señalsobre la extensión de un enlace. Los cables muy largos y lasfrecuencias de señal muy elevadas contribuyen a una mayoratenuación de la señal.
La atenuación en un cable se mide con un analizador de cable,usando las frecuencias más elevadas que dicho cable admite.La atenuación se expresa en decibelios (dB) usando númerosnegativos. Los valores negativos de dB más bajos indican unmejor rendimiento del enlace.
Factores que contribuyen a la atenuación, la resistencia delcable de cobre convierte en calor a parte de la energía eléctricade la señal; la señal también pierde energía cuando se filtrapor el aislamiento del cable y la impedancia por conectoresdefectuosos.
Si un conector no está instalado correctamente con undeterminado cable, tendrá un valor de impedancia distintoal del cable. Esto se conoce como discontinuidad en laimpedancia o desacoplamiento de impedancias.
La combinación de los efectos de una señal atenuada con las discontinuidades en la impedancia en un enlace de comunicación se conoce como pérdida de inserción.
El correcto funcionamiento de una red depende de unaimpedancia característica y constante en todos los cablesy conectores, sin discontinuidades en la impedancia a lolargo de todo el sistema de cables.
Fuentes de ruido en medios de cobre
El ruido consiste en cualquier energía eléctrica en el cablede transmisión que dificulte que un receptor interprete losdatos enviados por el transmisor. En la actualidad, lacertificación TIA/EIA-568-B de un cable exige que se haganpruebas de varios tipos de ruido.
La diafonía es la transmisión de señales de un hilo a otrocircundante. Cuando cambia el voltaje en un hilo, segenera energía electromagnética. El hilo transmisor irradia esta energía como una señal de radio de un transmisor. Los hilos adyacentes del cable funcionan como antenas que reciben la energía transmitida.
Cuando la diafonía es provocada por una señal de otrocable, se conoce como acoplamiento de diafonía. La diafoníaes más destructiva a frecuencias de transmisión elevadas.
Los instrumentos de prueba de cables miden la diafoníaaplicando una señal de prueba a un par de hilos. El analizador de cables mide la amplitud de las señales diafónicas no deseadas inducidas sobre los otros pares de hilos del cable.
Los cables de par trenzado están diseñados para aprovechar los efectos de la diafonía para minimizar el ruido. Al colocar conectores en los extremos de los cables UTP, se debe minimizar el destrenzado de los pares de hilos.
Tipos de diafonía
Existen tres tipos distintos de diafonía: Paradiafonía (NEXT) Telediafonía (FEXT) Paradiafonía de suma de potencia (PSNEXT)
La paradiafonía (NEXT) se computa como la relaciónentre la amplitud de voltaje de la señal de prueba y laseñal diafónica, medida en el mismo extremo del enlace.Esta diferencia se expresa como un valor negativo endecibelios (dB). Los números negativos bajos indican másruido.
Estándares de prueba de cables
Diez parámetros de prueba principales que se debenverificar para que un enlace de cable cumpla con losestándares TIA/EIA son: •Mapa de cableado •Pérdida de inserción •Paradiafonía (NEXT) •Paradiafonía de suma de potencia (PSNEXT) •Telediafonía del mismo nivel (ELFEXT) •Telediafonía del mismo nivel de suma de potencia• (PSELFEXT) •Pérdida de retorno •Retardo de propagación •Longitud del cable •Sesgo de retardo
•La falla de par invertido ocurre cuando un par de hilos estácorrectamente instalado en un conector, pero invertido enel otro conector.
•Una falla de cableado de par dividido ocurre cuando un hilo de un par se cruza con un hilo de un par diferente. Esta mezcla entorpece el proceso de cancelación cruzada y hace el cable más susceptible a la diafonía y la interferencia.
•Las fallas de cableado de pares transpuestos se producen cuando un par de hilos se conecta a pins completamente diferentes en ambos extremos.
Otros parámetros de prueba
La pérdida de inserción se mide en decibelios en el extremomás lejano del cable. El estándar TIA/EIA exige que un cabley sus conectores pasen una prueba de pérdida de inserciónantes de que se pueda usar dicho cable en una LAN, comoenlace para comunicaciones.
La diafonía se mide en cuatro pruebas distintas:
1-Un analizador de cable mide la NEXT aplicando una señal de prueba a un par de cables y midiendo la amplitud de lasseñales de diafonía recibidas por los otros pares de cables.
2-La prueba de telediafonía de igual nivel (ELFEXT) mide FEXT. La ELFEXT de par a par se expresa en dB como la diferencia entre la pérdida FEXT medida y la pérdida de inserción del par de hilos cuya señal está perturbada por la FEXT.
3-La telediafonía de igual nivel de suma de potencia(PSELFEXT) es el efecto combinado de ELFEXT de todoslos pares de hilos.
4-La pérdida de retorno es una medida en decibelios de losreflejos causados por discontinuidades en la impedancia entodos los puntos del enlace.
Parámetros basados en tiempo
El retardo de propagación es una medición simple deltiempo que tarda una señal en recorrer el cable que seestá probando. El retardo en un par de hilos depende desu longitud, trenzado y propiedades eléctricas.
Prueba de fibra óptica
Un enlace de fibra óptica consta de dos fibras de vidrio separadas que funcionan como recorridos de datos independientes. Una fibra transporta las señales transmitidasen una dirección, en tanto que la otra transporta señalesen dirección contraria.
Los enlaces de fibra óptica están sujetos al equivalente ópticode la discontinuidad en la impedancia de UTP.
Al igual que con el cable UTP, los conectores mal instaladosson la principal causa del reflejo de luz y de la pérdida depotencia de la señal en las fibras ópticas.
En un enlace de fibra óptica, se debe calcular la cantidadaceptable de pérdida de potencia de señal que puede ocurrir sin que resulte inferior a los requisitos del receptor. A estecálculo se le conoce como presupuesto de pérdida del enlace óptico.
Un instrumento para probar fibra, conocido como fuente de luz y medidor de potencia, verifica si el presupuesto de pérdida del enlace óptico ha sido excedido.
Para probar cables e indicar donde ocurren las discontinuidades ópticas un OTDR indicará la ubicación de las conexiones defectuosas que se deberán reemplazar. Una vez corregidas las fallas, se debe volver a probar el cable.
Un nuevo estándar
El 20 de junio de 2002, se publicó el suplemento para laCategoría 6 (o Cat 6) en el estándar TIA-568. El título oficialdel estándar es ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1. Este nuevo estándarespecifica el conjunto original de parámetros de rendimientoque deben ser probados para los cableados Ethernet, así como también los puntajes de aprobación para cada una deestas pruebas. Los cables certificados como Cat 6 debenaprobar las diez pruebas.
Un cable Cat 6 debe tener la capacidad de transportarfrecuencias de hasta 250 MHz y debe presentar nivelesinferiores de diafonía y pérdida de retorno.
Cuestionario final.
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¿Qué tipo de cable se necesita para conectar un terminaly un puerto de consola?
¿Cómo se representan los unos y los ceros binarios en las instalaciones de fibra óptica?
¿Qué problema se asocia con la falta de impedancia en elcableado de cobre?
¿Cuáles son los factores que deben tomarse en cuenta paralimitar la atenuación de señal en un tendido de cableEthernet de gran longitud?
¿Qué frecuencias utiliza un analizador de cables para medirla atenuación?
