Tabla de contenido Medios y conceptos de comunicación digital..........................................3 1.1
Par de hilos de cobre trenzado...................................................3
Estructura del hilo de cobre trenzado...............................................3 Cable cruzado................................................................................... 4 Cable par trenzado no apantallado...................................................4 1.2 Características del cable de par trenzado...................................5 Ventajas y desventajas.....................................................................6 Variantes menores del cable par trenzado.......................................7 1.3
Cable coaxial............................................................................. 7
CONDUCTOR INTERIOR.....................................................................9 DIELÉCTRICO.................................................................................. 10
PAVILION DV4
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Medios y conceptos de comunicación digital. 1.1 Par de hilos de cobre trenzado. El cable de par trenzado o UTP es uno de los más utilizados en la industria de la seguridad, principalmente el denominado de Categoría 5, para el tendido redes o circuitos de CCTV. En este informe ofrecemos las características y usos de este cable, añadiendo una comparativa con otros cables utilizados en el sector. El par trenzado surge como una alternativa del cable coaxial en E1985. El par trenzado es uno de los tipos de cables de pares compuesto por hilos, normalmente de cobre, trenzados entre sí. Hay cables de 2, 4, 25 o 100 hilos e incluso de más. El trenzado mantiene estable las propiedades eléctricas a lo largo de toda la longitud del cable y reduce las interferencias creadas por los hilos adyacentes en los cables compuestos por varios pares. Los cables de pares tienen las siguientes características: • Los conductores son de cobre obtenido por procedimientos electrolíticos y luego recocido. • El aislante, salvo en los antiguos cables que era de papel, es de polietileno de alta densidad. • El paso de pareado (longitud de la torsión) es diferente para reducir desequilibrios de capacidad y por tanto la diafonía entre pares. • Los pares, a su vez, se cablean entre sí para formar capas concéntricas. • En algunos casos, los intersticios existentes entre los hilos se rellenan con petrolato, de forma que se evite la entrada de humedad, o incluso de agua, en caso de producirse alguna fisura en la cubierta del cable que, actualmente, también es de polietileno, antes era de plomo.
Estructura del hilo de cobre trenzado.
Por lo general, la estructura de todos los hilos de cables de par trenzados no difieren significativamente, aunque es cierto que cada fabricante introduce algunas tecnologías adicionales mientras que los estándares de fabricación se los permita. El cable está compuesto por un conductor interno que es el de alambre electrolítico recocido, de tipo circular, aislado por una capa de polietileno coloreado. Debajo de la aislación coloreada existe otra capa de aislación también de polietileno, que contiene en su composición una sustancia antioxidante para evitar la corrosión del cable. El conducto sólo tiene un diámetro de aproximadamente medio milímetro y más la aislación el diámetro puede superar el milímetro. Sin embargo es importante aclarar que habitualmente este tipo de cable no se maneja por unidades, sino por pares y grupos de pares, paquete conocido como cable multipar. Todos los cables del multipar están trenzados entre sí con el objeto de mejorar la resistencia de todo el grupo hacia diferentes tipos de interferencia electromagnética externa. Por esta razón surge la necesidad de poder definir colores para los mismos que permitan al final de cada grupo de cables conocer qué cable va con cual otro. Los colores del aislante están normalizados a fin de su manipulación por grandes cantidades. Determinación del cable par trenzado y colores.
Cable cruzado. Son cables que conectan dos concentradores o dos transceptores entre sí o incluso dos tarjetas (NodoNodo), cuya distancia no supere los 10 metros. El par 2 (pines 1 y 2) y el par 3 (pines 3 y 6) están cruzados (puede verse la diferente asignación a cada conector). Como regla general, el cable cruzado se utiliza para conectar elementos del mismo tipo o similares, por ejemplo, dos DTE ("Data Terminal Equipment") conectado a una LAN, dos concentradores (Hubs), dos conmutadores (Switchs) o dos enrutadores (Routers).
Cable par trenzado no apantallado. El cable par trenzado más simple y empleado, sin ningún tipo de pantalla adicional y con una impedancia característica de 100 ohmios. El conector más frecuente con el UTP
es el RJ-45, aunque también pueden usarse RJ-11, DB-25, DB-11, etc., dependiendo del adaptador de red. Es sin duda el que hasta ahora ha sido mejor aceptado, por su costo accesible y fácil instalación. Sus dos alambres de cobre torcidos aislados con plástico PVC han demostrado un buen desempeño en las aplicaciones actuales. Sin embargo, a altas velocidades puede resultar vulnerable a las interferencias electromagnéticas del medio ambiente.
1.2 Características del cable de par trenzado. Cada categoría especifica unas características eléctricas para el cable: atenuación, capacidad de la línea e impedancia. Existen actualmente ocho categorías dentro del cable UTP: • Categoría 1: Este tipo de cable está especialmente diseñado para redes telefónicas y alcanzan como máximo velocidades de hasta 4 Mbps. • Categoría 2: De características idénticas al cable de categoría 1. • Categoría 3: Es utilizado en redes de ordenadores de hasta 16 Mbps. de velocidad y con un ancho de banda de hasta 16 Mhz. • Categoría 4: Está definido para redes de ordenadores tipo anillo como token ring con un ancho de banda de hasta 20 Mhz y con una velocidad de 20 Mbps. En la actualidad existen redes que trabajan bajo esta arquitectura. En sí, este es un cable muy difícil de manipular por sus características físicas, y de un alto costo económico. Por sus características de aislamiento representa una opción viable para ambientes industriales. • Categoría 5: Es un estándar dentro de las comunicaciones en redes LAN. Es capaz de soportar comunicaciones de hasta 100 Mbps. con un ancho de banda de hasta 100 Mhz. Debe tener el NEXT de 32 dB/304,8 mts. y una gama de atenuación de 67dB/ 304,8 mts. Este tipo de cable es de ocho hilos, es decir cuatro pares trenzados. Hasta hace poco no existía un cable de la línea del UTP capaz de trabajar con alto rendimiento en ambientes industriales, tal y como si lo podía hacer el Token Ring tipo 1 (STP), a menos que el mismo UTP se colocara dentro de tuberías metálicas. En respuesta a esta necesidad surge el ScTP, que posee las mismas características de protección contra el ruido que el STP (malla metálica y forro de aluminio), al igual que sus conectores y módulos debidamente blindados. Este tipo de cable es de un costo económico bastante bajo en comparación con el
STP. La atenuación del cable de esta categoría viene dado por esta tabla referida a una distancia estándar de 100 metros. • Categoría 5e: Es una categoría 5 mejorada. Minimiza la atenuación y las interferencias. Esta categoría no tiene estandarizadas las normas aunque si está diferenciada por los diferentes organismos. La velocidad de transmisión es de 1000Mhz.
• Categoría 6: No está estandarizada aunque ya se está utilizando.Se definirán sus características para un ancho de banda de 250 Mhz. • Categoría 7: No está definida y mucho menos estandarizada. Se definirá para un ancho de banda de 600 Mhz. El gran inconveniente de esta categoría es el tipo de conector seleccionado, que es un RJ-45 de 1 pin.
Ventajas y desventajas Ventajas:
Bajo costo en su contratación.
Alto número de estaciones de trabajo por segmento.
Facilidad para el rendimiento y la solución de problemas.
Puede estar previamente cableado en un lugar o en cualquier parte. Desventajas:
Altas tasas de error a altas velocidades.
Ancho de banda limitado.
Baja inmunidad al ruido.
Baja inmunidad al efecto crosstalk.
Alto coste de los equipos.
Distancia limitada (100 metros por segmento).
Variantes menores del cable par trenzado Par trenzado cargado: Es un par trenzado al cual se le añade intencionadamente inductancia, muy común en las líneas de telecomunicaciones, excepto para algunas frecuencias. Los inductores añadidos son conocidos como bobinas de carga y reducen la distorsión. Par trenzado sin carga: Los pares trenzados son a título individual en régimen de esclavo para aumentar la robustez del cable. Cable trenzado de cinta: Es una variante del estándar de cable de cinta donde los conductores adyacentes están en modo esclavo y trenzados. Los pares trenzados son ligeramente esclavos unos de los otros en formato de cinta. Periódicamente a lo largo de la cinta hay pequeñas secciones con no trenzados habilitados conectores y cabeceras pcb para ser terminadas usando la típica técnica de cable de cinta IDC.
1.3
Cable coaxial.
Coaxiales Los cables coaxiales se pueden emplear en todas aquellas aplicaciones en las que deben transmitirse señales eléctricas a alta velocidad y sin la interferencia de otras señales espurias. Existen innumerables casos de este tipo, como ser las bajadas de antenas satelitales o de radiofrecuencia, las conexiones entre computadoras, las redes de televisión por cable, etcétera. Se define como coaxial al cable en el cual los dos conductores tienen el mismo eje, siendo el conductor externo un cilindro separado del conductor interno por medio de un material dieléctrico. El conductor externo, además de conductor de retorno, cumple la función de blindaje, con la consiguiente estabilización de los parámetros eléctricos. El empleo de cables coaxiales permite confinar la señal y limitar las pérdidas que se verifican por radiación cuando las frecuencias de las señales transmitidas sobrepasan los cientos de kHz. Los tipos de cable coaxial para las redes de área local son: Thicknet (ethernet grueso): Tiene un grosor de 1,27 cm y capacidad para transportar la señal a más de 500 m. Al ser un cable bastante grueso se hace difícil su instalación por lo que está prácticamente en desuso. Fue el primer cable montado en redes
Ethernet. Este cable se corresponde con el estándar RG-8/U, posee un característico color amarillo con marcas cada 2,5 m que designan los lugares en los que se pueden insertar los ordenadores. Thinnet (ethernet fino): Tiene un grosor de 0,64 cm y capacidad para transportar una señal hasta 185 m. Posee una impedancia de 50 ohmios. Es un cable flexible y de fácil instalación (comparado con el cable coaxial grueso). Se corresponde con el estándar RG58 y puede tener su núcleo constituido por un cable de cobre o una serie de hilos de cobre entrelazados. El cable coaxial es menos susceptible a interferencias y ruidos que el cable de par trenzado y puede ser usado a mayores distancias que éste. Puede soportar más estaciones en una línea compartida. Es un medio de transmisión muy versátil con un amplio uso. Los más importantes son: Redes de área local. Transmisión telefónica de larga distancia. Distribución de televisión a casas individuales (televisión por cable). Transmite señales analógicas y digitales, su frecuencia y velocidad son mayores que las del par trenzado. El gran inconveniente de este tipo de cable es su grosor, superior al del cable de par trenzado, lo que dificulta mucho su instalación, encareciendo ostensiblemente el coste por mano de obra. De ahí, que pese a sus ventajas, en cuanto a velocidad de comunicación y longitud permitida, no se presente de forma habitual en las redes de área local. Los elementos necesarios para la conexión del cable coaxial pertenecen a la familia denominada BNC. Los principales son:
-Conector BNC, en forma de T, conecta la tarjeta de red del ordenador con el cable de red. -Terminador, se trata de una resistencia de 50 ohmios que cierra el extremo del cable. Su finalidad es absorber las señales perdidas, y así evitar que reboten indefinidamente. -Conector acoplador, denominado barrel, utilizado para unir dos cables y así alargar su longitud.
CABLE COAXIAL
CONDUCTOR INTERIOR Juega un papel fundamental en la atenuación del cable, cuanto mas grande es su diámetro menor es la atenuación. Por otro lado, contribuye decisivamente a las propiedades de resistencia a la tracción del cable. Los conductores interiores están fabricados en dos tipos de materiales: cobre (Cu) y acero cobreado (CCS). Cu (cobre), baja resistencia eléctrica y una excelente respuesta tanto en bajas como en altas frecuencias. CCS (acero cobreado), mejor comportamiento mecánico, a costa de empeorar las características de
resistencia eléctrica y atenuación. La buena calidad del conductor central, junto con un apropiado dieléctrico, garantiza velocidades de propagación mayor del 80%, haciendo que estos cables sean totalmente compatibles con las transmisiones digitales. La baja resistencia eléctrica en DC es un importante parámetro a tener en cuenta, por ejemplo cuando el cable se utiliza para alimentar dispositivos, como los conmutadores DiSEqC o los LNB´S donde la tensión permite seleccionar la polaridad H ó V; amplificadores que han de ser alimentados a través del cable coaxial; multiswitches, etc. En relación con el conductor central, la clasificación de mejor a peor respuesta es: 1. Cobre (Cu) 2. Aluminio cobreado (CCA) 3. Acero cobreado (CCS)
DIELÉCTRICO Los cable de Televés incorporan dieléctrico expanso físico,de polietileno expandido mediante la inyección de gas en su interior Tests de durabilidad del cable coaxial, durante 21 días a 40ºC y una humedad del 93%, han demostrado que la atenuación del cable se incrementó solamente un 5 %. Otros cables en los que el polietileno se expandió por procedimientos químicos sufrieron incrementos de la atenuación de casi un 70%.
1.4 2
FIBRA OBTICA.
La fibra óptica es un medio de transmisión, empleado habitualmente en redes de datos, consistente en un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un led.
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Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisión por excelencia, al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, y también se utilizan para redes locales
donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica por sobre otros medios de transmisión.
Partes de fibra óptica.
Proceso de fabricación
Para la creación de la preforma existen cuatro procesos que son principalmente utilizados. La etapa de fabricación de la preforma puede ser a través de alguno de los siguientes métodos:
M.C.V.D Modified Chemical Vapor Deposition
Fue desarrollado originalmente por Corning Glass y modificado por los Laboratorios Bell Telephone para su uso industrial. Utiliza un tubo de cuarzo puro de donde se parte y es depositado en su interior la mezcla de dióxido de silicio y aditivos de dopado en forma de capas concéntricas. A continuación en el proceso industrial se instala el tubo en un torno giratorio. El tubo es calentado hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 1400 °C y 1600 °C mediante un quemador de hidrógeno y oxígeno. Al girar el torno, el quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo. Por un extremo del tubo se introducen los aditivos
de dopado, parte fundamental del proceso, ya que de la proporción de estos aditivos dependerá el perfil final del índice de refracción del núcleo. La deposición de las sucesivas capas se obtienen de las sucesivas pasadas del quemador, mientras el torno gira; quedando de esta forma sintetizado el núcleo de la fibra óptica. La operación que resta es el colapso, se logra igualmente con el continuo desplazamiento del quemador, solo que ahora a una temperatura comprendida entre 1700 °C y 1800 °C. Precisamente es ésta temperatura la que garantiza el ablandamiento del cuarzo, convirtiéndose así el tubo en el cilindro macizo que constituye la preforma. Las dimensiones de la preforma suelen ser de un metro de longitud útil y de un centímetro de diámetro exterior.
V.A.D Vapor Axial Deposition
Su funcionamiento se basa en la técnica desarrollada por la Nippon Telephone and Telegraph (N.T.T), muy utilizado en Japón por compañías dedicadas a la fabricación de fibras ópticas. La materia prima que utiliza es la misma que el método M.C.V.D, su diferencia con éste radica, que en este último solamente se depositaba el núcleo, mientras que en este además del núcleo de la FO se deposita el revestimiento. Por esta razón debe cuidarse que en la zona de deposición axial o núcleo, se deposite más dióxido de germanio que en la periferia, lo que se logran a través de la introducción de los parámetros de diseño en el software que sirve de apoyo en el proceso de fabricación. A partir de un cilindro de vidrio auxiliar que sirve de soporte para la preforma, se inicia el proceso de creación de ésta, depositándose ordenadamente los materiales, a partir del extremo del cilindro quedando así conformada la llamada "preforma porosa". Conforme su tasa de crecimiento se va desprendiendo del cilindro auxiliar de vidrio. El siguiente paso consiste en el colapsado, donde se somete la preforma porosa a una temperatura comprendida entre los 1.500 °C y 1.700 °C, lográndose así el reblandecimiento del cuarzo. Quedando convertida la preforma porosa hueca en su interior en el cilindro macizo y transparente, mediante el cual se suele describir la preforma. Comparado con el método anterior (M.C.V.D) tiene la ventaja de que permite obtener preformas con mayor diámetro y mayor longitud, a la vez que precisa un menor aporte energético. El inconveniente más destacado es la sofisticación del equipamiento necesario para su realización.
O.V.D Outside Vapor Deposition
Desarrollado por Corning Glass Work. Parte de una varilla de substrato cerámica y un quemador. En la llama del quemador son introducidos los cloruros vaporosos y ésta caldea la varilla. A continuación se realiza el proceso denominado síntesis de la preforma, que consiste en el secado de la misma mediante cloro gaseoso y el correspondiente colapsado de forma
análoga a los realizados con el método V.A.D, quedando así sintetizados el núcleo y revestimiento de la preforma. Entre las Ventajas, es de citar que las tasas de deposición que se alcanzan son del orden de
, lo que representa una tasa de fabricación de FO de
, habiendo sido
eliminadas las pérdidas iniciales en el paso de estirado de la preforma. También es posible la fabricación de fibras de muy baja atenuación y de gran calidad mediante la optimización en el proceso de secado, porque los perfiles así obtenidos son lisos y sin estructura anular reconocible.
P.C.V.D Plasma Chemical Vapor Deposition
Es desarrollado por Philips, se caracteriza por la obtención de perfiles lisos sin estructura anular reconocible. Su principio se basa en la oxidación de los cloruros de silicio y germanio, creando en éstos un estado de plasma, seguido del proceso de deposición interior.
Etapa de estiramiento de la preforma Cualquier técnica que se utilice que permita la construcción de la preforma es común en todos los procesos de estiramiento de ésta. La técnica consiste básicamente en la existencia de un horno tubular abierto en cuyo interior se somete la preforma a una temperatura de 2000 °C para lograr el reblandecimiento del cuarzo y que quede fijo el diámetro exterior de la FO. Este diámetro se ha de mantener constante mientras se aplica una tensión sobre la preforma. Para lograr esto, los factores que lo permiten son precisamente la constancia y uniformidad de la tensión de tracción y la ausencia de corrientes de convección en el interior del horno. En este proceso se debe cuidar que la atmósfera interior del horno esté aislada de partículas provenientes del exterior para evitar que la superficie reblandecida de la FO pueda ser contaminada, o que se puedan crear microfisuras con la consecuente inevitable rotura de la fibra. Aquí es donde también se aplica a la fibra un material sintético que generalmente es un polímero viscoso, el cual posibilita las elevadas velocidades de estirado comprendidas entre
y
, formándose así una capa uniforme sobre la fibra totalmente libre de
burbujas e impurezas. Posteriormente se pasa al endurecimiento de la protección antes descrita, quedando así la capa definitiva de polímero elástico. Esto se realiza habitualmente mediante procesos térmicos o a través de procesos dereacciones químicas mediante el empleo de radiaciones ultravioletas.
