teoria de comunicaciones11
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA–SISTEMASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA–SISTEMASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
MG. ING. JAVIER CAMILO POMA PALACIOSMG. ING. JAVIER CAMILO POMA PALACIOSPAMPAS -2015PAMPAS -2015
MG. ING. JAVIER CAMILO POMA PALACIOSMG. ING. JAVIER CAMILO POMA PALACIOSPAMPAS -2015PAMPAS -2015
Teoría de Comunicaciones Teoría de Comunicaciones Teoría de Comunicaciones Teoría de Comunicaciones
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
5000 : A.C. PREHISTORIA .
1865 : Se crea la International Telegraph Union (UIT). 1876 : Alexander Graham Bell. nace la TELEFONÍA .
1887 : Telegrafía Inalámbrica, Heinrich Hertz comprueba la Teoría de Maxwell
1896 : Marconi Tecnología de Comunicaciones
Inalámbricas (Radio difusion comercial - la radio). 1923-1938 : La TELEVISIÓN desarrollada por investigadores
EE.UU., URSS y la Gran Bretaña.
HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
1962-1966 : El nacimiento de las comunicaciones digitales de alta velocidad.
1964 : Se crea la empresa INTELSAT (International Telecommunications Satellite Organization).
1971 : Primer microprocesador comercial fabricado por Intel. modelo 4004 (2,300 transistores).
1981 : Nace la TELEFONÍA CELULAR .1993 : En EU, comienza la Telefonía Celular con
Tecnología Digital.
HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
PERÚ
1920: Se Funda la Compañía Peruana de Teléfonos (CPT).1947: Se promulga el Reglamento General de Telecomunicaciones.1968: Se crea el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) 1969: Crea, la Empresa Nacional de Telecomunicaciones (ENTEL-
PERÚ).1971: Se promulga la Ley General de Telecomunicaciones1994: se privatizan las empresas CPT y ENTEL-PERU, ganador
TELEFONICA-España.1994: Se crea OSIPTEL – FITEL.
2005: Ingresa la operadora Italiana de telefonía hoy CLARO.
HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
PERÚ
2011: MTC aprueba proyecto piloto presentado por
OSIPTEL/FITEL: sistema de Información y Comunicación para el
Desarrollo Rural.
2012: se lanza el primer nano satélite- INICTEL-UNI.
2015: Ingresa la operadora ENTEL-Chile a nivel nacional.
HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES HISTORIA DE LAS COMUNICACIONES
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Elementos de un Sistema de Elementos de un Sistema de
ComunicacionesComunicaciones
Un sistema de comunicación, en forma general, está constituido por los siguientes elementos básicos:
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
FUENTE:Es el que origina el mensaje-Voz humana.-Una imagen de televisión.-Un mensaje de texto.-Simplemente datos.Esta se conoce como señal de Banda Base.
TRANSMISOR:Convierte la señal de banda base en otra señal, con características más óptimas para ser enviadas por el canal.
Elementos de un Sistema de Elementos de un Sistema de ComunicacionesComunicaciones
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
CANAL DE COMUNICACIONES: Es el medio de transmisión:-Un alambre.-Un Cable Coaxial. -Guía de ondas. -Fibra óptica-Enlace de radio.
RUIDO/INTERFERENCIAS:Son agentes externos a nuestro sistema que añaden o modifican la información que se está transmitiendo.
Esto puede ser causado por los equipos utilizados, alambres, conductores, atmósfera, etc.
Elementos de un Sistema de Elementos de un Sistema de ComunicacionesComunicaciones
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
RECEPTOR: Procesa la señal proveniente del canal y la transforma en banda base, intentando eliminar la interferencia o ruido introducido.
DESTINATARIO: Es la unidad a la que se entrega el mensaje.
Elementos de un Sistema de Elementos de un Sistema de ComunicacionesComunicaciones
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Elementos de un Sistema de Elementos de un Sistema de
ComunicacionesComunicaciones
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Espectro ElectromagnéticoEspectro Electromagnético
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
12
Espectro ElectromagnéticoEspectro Electromagnético
1 Mm300 Hz
10 km30 kHz
100 m3 MHz
1 m300 MHz
10 mm30 GHz
100 m3 THz
1 m300 THz
luz visibleVLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF infrarojos UV
transmisión ópticacable coaxialpartrenzado
VLF = Very Low Frequency UHF = Ultra High FrequencyLF = Low Frequency SHF = Super High FrequencyMF = Medium Frequency EHF = Extra High FrequencyHF = High Frequency UV = Ultraviolet LightVHF = Very High Frequency
Las comunicaciones móviles utilizan el espectro UHF (300-3000 MHz)
Servicio telefónico
Radio AM
Cable coaxial
Radio FM y televisión
Satélite
Microondas terrestres
Fibra óptica
Par trenzado
Radio
Microondas
Infrarojo Ultavioleta
Visible
10 2 Hz 10 3 10 4 10 5 106 107 10 8 10 9 10 10 1011 1012 10 13 1014 1015 1016
Espectro ElectromagnéticoEspectro Electromagnético
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
14
Utilización del Espectro RadioeléctricoUtilización del Espectro Radioeléctrico
Diversas bandas de frecuencia se han reservado para distintos fines
30 KHz 300 KHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3000 MHz
151 Khz 433 Khz520 Khz
1605 Khz2,3 Mhz
26,1 Mhz88 MHz
108 Mhz470 Mhz
854 Mhz
Onda LargaOnda Media Onda Corta
Radio FM
TV
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Enlace directoEnlace directo
Camino de transmisión entre dos dispositivos en el cual la señal se propaga directamente del transmisor al receptor sin dispositivos intermedios.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Punto a punto y multipuntoPunto a punto y multipunto
Un medio guidado de transmisión puede ser punto a punto o multipunto.
Punto a punto, si se provee un enlace directo
entre 2 dispositivos y estos son los únicos
dispositivos que comparten el medio.
Multipunto, cuando más de dos dispositivos
comparten el medio.
Configuración transmisiones guidadasConfiguración transmisiones guidadas
Transmisor/Receptor medio
Amplificador/Repetidor medio
Transmisor/Receptor
medio medioAmplificador/Repetidor
Transmisor/Receptor
Transmisor/Receptor
Transmisor/Receptor
Transmisor/Receptor
Punto a punto
Multipunto
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Tipos transmisiónTipos transmisión
SimplexHalf-duplexFull-duplex
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Transmisión tipo SimplexTransmisión tipo Simplex
Se usa cuando los datos son transmitidos en una sola dirección
Ejemplo: radio
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
Se usa cuando los datos transmitidos fluyen en ambas direcciones en forma alternada.
Se necesita una sincronía Ejemplo: teléfono
Transmisión tipo Half DuplexTransmisión tipo Half Duplex
STOP
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
Es usado cuando los datos a intercambiar fluyen en ambas direcciones simultáneamente
Ejemplo: chat.
Transmisión tipo Full-DuplexTransmisión tipo Full-Duplex
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Medios guiadosMedios guiados
• También conocidos como medios con guía o medios “duros”
• Las ondas son guiadas a lo largo de un camino físico
• Ejemplos
– Par trenzado
– Cable coaxial
– Fibra óptica
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
Coaxial DelgadoCoaxial GruesoUTP ( Nivel 3, 4 y 5)Fibra óptica
1805001002000-3000
MEDIO LONGITUD mts.
Características de medios guiadosCaracterísticas de medios guiados
Medio de Transmisión
Tasa de transmisión total
Ancho de banda
Espacio entre repetidores
Par trenzado 4 Mbps 250 kHz 2-10 kmCable Coaxial 500 Mbps 350 MHz 1-10 kmFibra óptica 2 Gbps 2 GHz 10-100 km
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Medios no GuiadosMedios no Guiados
• También conocidos como medios sin guía Proveen un medio para la transmisión de ondas electromágneticas pero sin guiarlas
• Ejemplos:
– Aire (espacio)– Agua– Vacío
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
Datos Análogos Datos DigitalesBanda de Frecuencia Nombre Modulación Ancho de Banda Modulación Tasa de
TransmisiónAplicaciones Principales
30 - 300 kHz Low Frecuency (LF) Generalmente no práctica
ASK, FSK, MSK
0.1 - 100 bps Navegación
300 - 3000 kHz Medium Frequency (MF) AM A 4 kHZ ASK, FSK, MSK
10 - 1000 bps Radio AM comercial
3 - 30 MHz High Frequency (HF) AM, SSB A 4 kHZ ASK, FSK, MSK
10 - 3000 bps Radio de onda corta (CB)
30 - 300 MHz Very High Frequency (VHF) AM, SSB; FM 5 kHz a 5 MHz FSK, PSK A 100 kbps Televisión VHF, radio FM
300 - 3000 MHz Ultra High Frequency (UHF) FM, SSB A 20 MHz PSK A 10 Mbps Televisión UHF, microondas terrestre
3 - 30 GHz Super High Frequency (SHF) FM A 500 MHz PSK A 100 Mbps microondas terrestre, microondas satélite
30 - 300 GHz Extremely High Frequency (EHF) FM A 1 GHz PSK A 750 Mbps Experimental
Bandas de Comunicación no GuiadasBandas de Comunicación no Guiadas
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Ejemplos Medios Comunicación Ejemplos Medios Comunicación
Par trenzadoEl cable coaxialLa fibra ópticaRadio Frecuencia InfrarojoSatelitalMicroondas
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Par TrenzadoPar Trenzado
Amplificadores
Cables trenzados
ConectorRJ45
ConectorRJ45
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Ventajas del Par TrenzadoVentajas del Par Trenzado
Amplia reducción de la interferencia mutua (crosstalk)
Casi todos los teléfonos se conectan con estos cables
Inducción uniforme de ruido Bajo costo Ancho de banda típico: 250 KHz Dos tipos UTP y STP
UTP: Unshielded Twisted Pair (par trenzado sin blindaje)
STP: Shielded Twisted Pair (introducido por IBM)
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Par Trenzado: UTPPar Trenzado: UTP
• UTP fue estandarizado por el comité de la IEEE 802.3 en Octubre de 1990.
• UTP para LANs es clasificado como:– Categoría 3 - usado para LANs a 10 Mbps (4 pares)– Categoría 4 - usado para LANs a 16 Mbps (4 pares)– Categoría 5 - usado para LANs a 100Mbps (4 pares,
mayor número de vueltas).
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Par trenzado: característicasPar trenzado: características
• Consiste de dos cables de cobre aislados ordenados en espiral (helicoidal).
• Cada par de cables actúa como un solo canal de comunicaciones.
• Normalmente, un cable contiene un conjunto de pares trenzados.
• Cables para larga distancia pueden contener hasta cientos de pares.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
Par # 2 conectado a pin 1 y 2:
Pin 1 color: blanco/naranja
Pin 2 color: naranja
Par # 3 conectado a pin 3 y 6:
Pin 3 color: blanco/verde
Pin 6 color: verde
Los 2 pares trenzados restantes se conectan como sigue:
Par # 1
Pin 4 color: azul
Pin 5 color: blanco/azul
Par # 4
Pin 7 color: blanco/marrón
Pin 8 color: marrón
Cable fast ethernetCable fast ethernet
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Imágenes Cable UTPImágenes Cable UTP
Cable UTP
ConectorRJ45
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
La punta ESTANDAR se vera así: La punta CRUZADA se vera así:
Cables Cruzados / CrossoverCables Cruzados / Crossover
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Par Trenzado: usosPar Trenzado: usos
• Es el medio más común para la transmisión digital y analógica.
• Actualmente forma la dorsal del sistema telefónico. • Asimismo, usado para conformar el cableado en
edificios para la conexión e interconexión de LANs.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Características de transmisiónCaracterísticas de transmisión
• Usado para transmitir señales analógicas y digitales. • Para señales analógicas es necesario amplificar cada 5 ó
6 Km. • En señales digitales es necesario repetir cada 2 ó 3 km.• Comparado con otros medios de transmisión, el par
trenzado está limitado en distancia, ancho de banda y tasa de transmisión.
• El medio es muy susceptible a la interferencia y al ruido ya que se acopla fácimente con campos electromagnéticos.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Atenuación para medios guiados de transmisiónAtenuación para medios guiados de transmisión
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Características de transmisiónCaracterísticas de transmisión
• Para transmisión analógica punto a punto, es posible alcanzar un ancho de banda de 250 kHz.
• Para la transmisión de voz, la atenuación es de aprox. 1 dB/Km.
• Un estándar común para las líneas telefónicas es una pérdida máxima de 6 dB; de aquí que 6 Km representa una distancia máxima de cobertura por segmento.
• Para líneas digitales punto a punto, es posible alcanzar algunos Mbps como tasa de transmisión.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Cable CoaxialCable Coaxial
Consta de un alambre duro en su parte central, recubierto por tres capas más
Núcleo de Cobre
Material Aislante
ConductorExterno malla
Cubierta de plástico
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Características C. CoaxialCaracterísticas C. Coaxial
Tiene mejor blindaje que el par trenzado. Puede abarcar tramos más largos a velocidades
mayores. Las dos clases más usadas son:
el cable de 50 ohms: usado para transmisión digital el cable de 75 ohms: usado para transmisión analógica
Diferencias basadas en factores históricos y no técnicos.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• Debido a su blindaje, es menos susceptible a interferencias y crosstalk que el par trenzado.
• Tiene problemas de atenuación, ruido térmico y ruido intermodular (este último sólo en el caso de usar FDM).
• El ancho de banda típico de un cable coaxial es equivalente al de 10,800 canales de voz, i.e., 60 MHz (Baseband).
• Existen cables coaxiales con un ancho de banda de 350 MHz (Broadband).
Características C. CoaxialCaracterísticas C. Coaxial
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• Telefonía de larga distancia (rápidamente suplantado por fibra óptica, microondas y satélite).
• Distribución de señal de TV (CATV, Community Antenna Television).
• Redes de área local.• En 1983 se empleó cable coaxial de alto rendimiento
para el sistema transatlántico submarino TAT-7, manejando hasta 9,000 llamadas telefónicas de manera simultánea.
Cable Coaxial: usosCable Coaxial: usos
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Cable Coaxial: usosCable Coaxial: usos
Usando FDM (Multiplexado por División de Frecuencia) un cable coaxial puede transportar hasta 10,000 canales de voz de manera simultánea.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Fibra ÓpticaFibra Óptica
Fibra delgada de vidrio o plástico que sirve de guía de ondas luminosas
En la fibra, la información viaja en forma de impulsos de luz (forma digital)
luz incidenteen la fibra
n1
n2
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Características principalesCaracterísticas principales
• Núcleo: sección interna formada por una o más fibras finas, de material de vidrio o plástico.
• Revestimiento: recubre a cada una de las fibras del núcleo y posee propiedades ópticas diferentes.
• Cubierta protectora: Material de plástico que recubre a una o más fibras revestidas. Sirve para proteger contra corrosión, humedad, etc.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• Mayor ancho de banda
• Baja atenuación• Insensibilidad a interferencia electromagnética• Mayor espacio entre repetidores• Menor espacio• Menor peso• Medio seguro y confiable
Características principalesCaracterísticas principales(comparadocon par trenzado y cable coaxial)(comparadocon par trenzado y cable coaxial)
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Fibra óptica: usosFibra óptica: usos
• Troncales de largo alcance• Troncales metropolitanas• Enlaces locales• Redes de área local• Troncales de intercambio rural• Cable submarino
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Troncal de largo alcanceTroncal de largo alcance
• Incrementándose en redes telefónicas• 1500 Km de longitud (20,000 a 60,000 canales
de voz).• Compiten económicamente con microondas.• US Sprint, uno de los mayores proveedores de
comunicación de larga distancia, fue el primero en utilizar fibra óptica para el 100% de su tráfico.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Troncal metropolitanaTroncal metropolitana
• 12.5 Km de longitud (100,000 canales de voz).
• La mayoría de las instalaciones se hacen en conductos subterráneos sin repetidores uniendo redes telefónicas de áreas metropolitanas.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Enlaces localesEnlaces locales
• Fibra que va directamente de la central al suscriptor.
• La fibra óptica comienza a desplazar los medios UTP y coaxial para ofecer servicios completos, capaces de manejar no sólo voz y datos sino también imagen y video.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Redes de área local Redes de área local
• Estándares recientes han sido establecidos para operar sobre fibra óptica.
• Capacidad de transmisión superior a los 100 Mbps.
• Soporta cientos y en ocasiones miles de estaciones dentro de una organización.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Fibra Óptica: Características de TxFibra Óptica: Características de Tx
• Transmite una señal codificada por emisión de luz a través de reflexión total interna.
• La reflexión total interna puede ocurrir en cualquier medio transparente con un índice de refracción mayor que el índice del medio que lo rodea.
• La fibra óptica actúa como guía de onda con frecuencias en el rango 1014 a 1015 Hz, el cual cubre el espectro visible y parte del infrarojo.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• Un haz de luz emitido por una fuente entra al núcleo. • Los rayos con ángulos poco profundos son reflejados y
propagados a lo largo de la fibra.• Los demás rayos son absorbidos por el material del
medio que lo rodea.
• De acuerdo con el ángulo de incidencia del haz de luz, la onda luminosa puede seguir diferentes trayectorias.
Fibra Óptica: Características de TxFibra Óptica: Características de Tx
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Cono de AceptaciónCono de Aceptación
Eje de la fibra
RecubrimientoNúcleo
• La luz puede entrar en la fibra si está contenida dentro de un cierto ángulo llamado “cono de aceptación”.
• El cono está en función de los índices de refracción de los materiales con que está construida la fibra.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• Lo anterior corresponde al modo de propagación multimodo, haciendo referencia a la variedad de ángulos reflejados
• Cuando el radio del núcleo es reducido, el número de ángulos reflejados es menor
• Reduciendo el núcleo lo suficiente, sólo un ángulo o modo es propagado: el del rayo axial (Modo unimodal de propagación). Tiene un mejor desempeño que la propagación multimodal
Fibra Óptica: Características de TxFibra Óptica: Características de Tx
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• Modo multimodal– Existen múltiples caminos de propagación– Cada camino tiene longitud diferente, por lo tanto
tiempos diferentes para atravesar la fibra– Los elementos que componen la señal se separan,
ocasionan distorsión y limitan la tasa de transmisión• Modo monomodal
– Distorsión de los elementos que componen la señal original no se presenta
– Puede operar a 100 GHz (pruebas de laboratorio)
Fibra Óptica: Características de TxFibra Óptica: Características de Tx
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
Fibra Óptica: Fuentes de LuzFibra Óptica: Fuentes de Luz
• Existen dos tipos de fuentes de luz para fibra óptica:– LED (Light Emitting Diode)– ILD (Injection Laser Diode)
• Ambos son dispositivos que emiten un haz de luz al aplicar un voltaje.
• El LED es menos costoso , opera sobre un rango más alto de temperatura y tiene un mayor tiempo de vida.
• El ILD es más eficiente pues puede alcanzar mayores tasas de transmisión.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• La mayoría de las aplicaciones actuales, utilizan LEDs a 850 nm.
• Es económica pero limitada a 100 Mbps y algunos Kms.• Para alcanzar mayores distancias y mejores tasas de
transmisión se uitilizan LEDs o ILDs a 1300 nm.• Las tasas más altas y máximas distancias se alcanzan sólo
con ILDs a 1500 nm.
Fibra Óptica: Características de TxFibra Óptica: Características de Tx
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
Fibra Óptica: ReceptoresFibra Óptica: Receptores
El detector en el punto de recepción es llamado fotodiodo y su función es convertir la señal luminosa en señal eléctrica.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
0
1
2
3
4
5
790 820 850 880
(nm)
El espectro de operación del láser es más angosto que el del LED. Típicamente de 1 a 6 nm para el primero y de 25 a 40 nm para el segundo.
LED
LASER
P (mW)
Fibra Óptica: Características de TxFibra Óptica: Características de Tx
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
Característica Técnica
LED LASER
Potencia óptima emitida
Baja Alta
Potencia vs. long de onda
Grande Pequeño
Direccionalidad de la luz
Menor Mayor
Confiabilidad Mayor Menor
Vida útil Aprox 1,000,000 hrs Aprox 100,000 hrs
Necesidad de circuitos estabilizadores y de enfriamiento
NO SI
Ruido modal Bajo AltoCosto Bajo Alto
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Fibra Óptica: DiámetrosFibra Óptica: Diámetros
• En fibra monomodo, el diámetro del núcleo es 6 veces mayor a la longitud de onda de la luz
• Diámetros comunes del núcleo de una fibra óptica son: 3 a 8, 50, 62.5 y 100 micras
• El diámetro de la cubierta varía entre 100 y 300 m.
• ¿Cuál es el diámetro del núcleo correspondiente a una fibra unimodal, si estamos utilizando una longitud de onda de 800 nm?
D > 6 x (800 x 10-9) = 4.8 m, podemos tomar D=5 micras
• El rango de 3 a 8 micras corresponde a fibra unimodal
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• Unimodal de vidrio
– 500 MHz < B < 40 GHz
– Troncales interurbanas (láser)
– Segmentos de cientos de Kms sin repetidores
• Multimodal índice gradual de vidrio
– 150 MHz < B < 2 GHz
– Troncales urbanas y de medio alcance
– Segmentos de decenas de Kms sin repetidores
• Multimodal de vidrio
– 6 MHz < B < 25 MHz
– Enlaces locales
– Segmentos de algunos Kms sin repetidores
Tipos de Fibra Óptica ComercialesTipos de Fibra Óptica Comerciales
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Microondas TerrestresMicroondas Terrestres
• La antena parabólica es la antena de microondas más común
• La antena es fija y situada a una altura importante para transmitir sobre obstáculos posibles
d = 7.14 (Kh) ½
• d: distancia; h: altura; K: factor relacionado con la curvatura de la tierra
• Un par de antenas deben de ser visibles mutuamente
• Por ejemplo, una antena a una altura de 100 m puede estar a una distancia de 82 Km de la segunda antena
• Para alcanzar mayor distancia se utilizan antenas como repetidores
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Microondas Terrestres: UsosMicroondas Terrestres: Usos
• Telecomunicaciones de larga distancia como alternativa al cable coaxial para la transmisión de televisión y voz.
• Soporta, al igual que el cable coaxial, altas tasas de transmisión sobre distancias largas.
• Requiere menos amplificadores o repetidores que el cable coaxial, para la misma distancia.
• Se ha incrementado significativamente el uso de los microondas terrestres para el establecimiento de enlaces cortos punto a punto entre dos edificios.
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• Lo anterior puede ser usado para implementar circuitos cerrados de TV o un enlace de datos entre dos redes locales.
• Una aplicación potencial es proveer la transmisión de datos digitales para una región pequeña (radio < 10 Km).
• A esta aplicación se le conoce como distribución de datos locales y aparece como una alternativa al uso de líneas telefónicas para transmisión digital
Microondas Terrestres: UsosMicroondas Terrestres: Usos
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
Banda (GHz)
Ancho de Banda (MHz)
Tasa de Transmisión (Mbps)
2
6
11
18
7
30
40
220
12
90
90
274
• Las frecuencias más comunes usadas para la transmisión de datos están en el rango de 2 a 40 GHz.
Microondas: Características de TxMicroondas: Características de Tx
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES Microondas: Características de TxMicroondas: Características de Tx
• La atenuación es uno de los principales problemas en la transmisión de datos usando microondas. La pérdida se calcula como:
L = 10 log (4d/)2 dB• d: distancia; : longitud de onda.• Por lo tanto, repetidores o amplificadores son colocados
a distancias relativamente grandes. De 10 a 100 Km.• La atenuación se incrementa con fenómenos
meteorológicos (v.g. lluvia) y es más notorio arriba de 10 GHz
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• La interferencia también es un problema importante• Las bandas más comunes para comunicación de larga
distancia son 4 GHz y 6 GHz• La congestión actual en estas bandas ocasionaron que la
banda 11 GHz se empezara a usar• La banda 10 GHz está reservada para la distribución
local de datos\• Microondas con frecuencias más elevadas están siendo
utilizadas para enlaces cortos punto a punto entre edificios. Típicamente, la banda 22 GHz es usada
Microondas: Características de TxMicroondas: Características de Tx
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
• Las frecuencias elevadas para microondas tienen mayores problemas de atenuación, por lo que no son adecuadas para distancias largas.
• Por otro lado, son adecuadas para distancias cortas.• Finalmente, entre mayor sea la frecuencia, las antenas
pueden ser menores y más baratas.
Microondas: Características de TxMicroondas: Características de Tx
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
70
Tendencias de evolución
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
E. P. DE
INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
UNHFIES
GraciasGracias