Departamento de Sistemas de Comunicación y Control
Redes y Comunic Comun ica acion ci one es
Solucionario
Tema 7: 7: Medi Medio o de tra tr ansmi ns misi sión ón
Tema 7: Medio de transmisión
Resumen
El medio de transmisión esta debajo del nivel físico.
Un medio guiado proporciona un conducto físico de un dispositivo a otro. El cable de par trenzado, el coaxial y la fibra óptica son los tipos más populares de medios guiados.
Un cable de par trenzado está formado por dos hilos de cobre aislados retorcidos juntos. El cable de par trenzado se usa para la comunicación de voz y de datos.
Un cable coaxial está formado por un conductor central y un blindaje. Los cables coaxiales pueden llevar señales de frecuencia más alta que un cable de par trenzado. Se usan en redes de TV por cable y redes Ethernet tradicionales.
Los cables de fibra óptica están formados por un núcleo interno de vidrio o plástico rodeado por un revestimiento y todo ello cerrado dentro de una funda exterior. Los cables de fibra óptica transportan la señal de datos en forma de luz. La señal se propaga por el núcleo interno por reflexión. Las transmisiones de fibra óptica se están volviendo cada vez más populares debido a su resistencia al ruido, baja atenuación y gran ancho de banda. Se usan en redes troncales, redes de TV por cable y redes Ethernet rápidas.
Los medios no guiados (espacio abierto) transportan ondas electromagnéticas sin usar un conductor físico.
Los datos inalámbricos se transmiten mediante propagación en superficie, propagación por el cielo y propagación por línea de vista. Las ondas inalámbricas se pueden clasificar como ondas de radio, microondas, o infrarrojos. Las ondas de radio son omnidireccionales; las microondas son
7.3
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unidireccionales. Las microondas se usan para teléfonos móviles, satélites y comunicaciones en redes de área local inalámbricas.
Las ondas infrarrojas se usan para comunicación de corto alcance como la que se produce entre un PC y un periférico. También se pueden usar para LAN en interiores.
7.4
Tema 7: Medio de transmisión
Problemas resueltos
Problema 1 ¿Cuál es la posición del medio de transmisión en el modelo OSI o en el de I nternet? Solución: El medio de transmisión está alojado bajo el nivel físico y controlado por dicho nivel. Se podría decir que el medio de transmisión pertenece al nivel cero.
Problema 3 ¿En que se distinguen los medios guiados de los medios no guiados? Solución: Los medios guiados tienen fronteras físicas, es decir, proporcionan un conducto físico de un dispositivo a otro. Los medios no guiados son el espacio abierto, no usan ningún conducto físico.
Problema 5 ¿Cual es la ventaja principal del trenzado en el cable de par trenzado? Solución: Si los dos cables son paralelos, el efecto de las señales no deseadas no es el mismo en ambos cables porque están en posiciones distintas en relación a las fuentes de ruido o de interferencias. Esto da como resultado una diferencia en el receptor. Retorciendo los cables, se mantiene el balance, de esta forma el trenzado hace posible que ambos cables se vean afectados igualmente por las influencias
7.5
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externas. Esto significa que el receptor, que calcula la diferencia entre ambos, no recibe señales no deseadas. Estas señales se cancelan entre si en gran parte.
Problema 7 ¿Cuál es el objetivo del revestimiento de la fibra óptica? Solución: El núcleo de cristal o plástico se rodea con un revestimiento de cristal o plástico menos denso. La diferencia de densidad de ambos materiales debe ser tal que el rayo de luz que se mueve a través del núcleo sea reflejado por la cubierta en lugar de ser refractado por ella. Revestimiento Núcleo Núcleo
Emiso
Receptor
Revestimiento
Figura 7.1. Ejercicio 7.7
Problema 9 ¿En que se distingue la propagación por el cielo a la propagación en línea de vista? Solución: En la propagación por el cielo las ondas de radio se radian hacia arriba en la ionosfera y son entonces reflejadas de nuevo hacia la superficie de la Tierra. En la propagación en línea de vista las señales son transmitidas en línea recta de antena a antena.
Problema 11
7.6
Tema 7: Medio de transmisión
Usando la Figura 7.2 (Figura 7.6 del libro) tabule la atenuación (en dB) de un UTP de calibre 18 para las frecuencias: dB a 1 kHz, dB a 10 kHz y dB a 100 kHz y distancias: 1 Km, 10 Km, 15 Km y 20 Km.
FIGURA 7.2. Figura 7.6 del libro. Rendimiento UTP.
Solución: Dist ancia
dB a 1 KHz
dB a 10 KHz
dB a 100 KHz
1 Km
-1
-1.5
-3
10 Km
-10
-15
-30
15 Km
-15
-22.5
-45
20 Km
-20
-30
-60
TABLA 7.1. Tabla a rellenar en el problema 7.11.
Problema 13 Si la potencia al comienzo de un cable UTP de calibre 18 de 1 Km es 200 mw, ¿cuál es la potencia final para las frecuencias 1 kHz, 10 kHz y 100 kHz? Use los resultados del Ejercicio 11. 7.7
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Solución: Usando los datos de la Tabla 7.1 se puede encontrar la potencia para diferentes frecuencias: 1 KHz
dB = −1
P2 = P1 ×10−1/10= 158.86 mw
10 KHz
dB = −1.5
P2 = P1 ×10−1.5/10= 141.59 mw
100 KHz
dB = −3
P2 = P1 ×10−3/10= 100.24 mw
Los datos muestran que se reduce la potencia cinco veces, lo cual puede no ser aceptable para algunas aplicaciones.
Problema 15 Use la Figure 7.3 (Figura 7.9 del libro de texto) para tabular la atenuación (en dB) de un cable coaxial de 2.6/9.5 mm para las frecuencias: dB a 1 kHz, dB a 10 kHz y dB a 100 kHz y distancias: 1 Km, 10 Km, 15 Km y 20 Km. Use los resultados para inferir que el ancho de banda de un cable coaxial disminuye cuando se incrementa la distancia.
7.8
Tema 7: Medio de transmisión
FIGURA 7.3. Figura 7.9 del libro. Rendimiento de un cable coaxial.
Solución:
TABLA 7.2. Tabla a rellenar en el problema 7.15.
Como se muestra en la Tabla 7.2 para un valor máximo específico de atenuación, la frecuencia más alta disminuye con la distancia. Si se considera que el ancho de banda comienza en cero, se puede decir que el ancho de banda decrece con la distancia. Por ejemplo, si toleramos un máximo de atenuación de 50 dB (pérdida), entonces, se puede dar la siguiente lista de distancias versus ancho de banda: Distancia
Ancho de Banda
1 Km
100 KHz
10 Km
1 KHz
15 Km
1 KHz
20 Km
0 KHz
Problema 17 Calcule el ancho de banda de la luz para los siguientes rangos de longitud de onda (asuma una velocidad de propagación de 2 × 10 8 m): a. 1000 a 1200 nm b. 1000 a 1400 nm Solución:
7.9
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Podemos usar la fórmula f = c / λ para encontrar la correspondiente frecuencia para cada longitud de onda como se muestra a continuación (c es la velocidad de propagación): a. B = [(2 × 108)/1000×10−9] − [(2 × 108)/ 1200 × 10−9] = 33 THz
b. B = [(2 × 108)/1000×10−9] − [(2 × 108)/ 1400 × 10−9] = 57 THz
Problema 19 Use la Figura 7.2 (Figura 7.6 del libro) para tabular la atenuacion (en dB) de una fibra óptica para las frecuencias: dB a 800 nm, dB a 1000 nm y dB a 1200 nm y distancias: 1 Km, 10 Km, 15 Km y 20 Km. Solución:
TABLA 7.3. Tabla en el problema 7.19.
Problema 21 Un rayo de luz se mueve de un medio a otro menos denso. El ángulo crítico es de 60 grados. Dibuje el camino del rayo de luz a través de ambos medios cuando el ángulo de incidencia es: a. 40 grados. b. 60 grados. c. 80 grados. 7.10
Tema 7: Medio de transmisión
Solución:
FIGURA 7.4. Solución ejercicio 21.
a. El ángulo de incidencia (40 grados) es más pequeño que el ángulo crítico (60 grados). Se tiene refracción. El rayo de luz entra dentro de un medio de menor densidad. b. El ángulo de incidencia (60 grados ) es el mismo que el ángulo crítico (60 grados Se tiene refracción. El rayo de luz viaja sobre la superficie a lo largo de la interfaz. c. El ángulo de incidencia (80 grados) es más grande que el ángulo crítico (60 grados). Se tiene reflexión. El rayo de luz vuelve hacia el medio más denso.
7.11
