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Los medios de transmisión se pueden dividir en dos grandes categorías: guiados y no guiados.
7.1.- Medios guiados.
Son aquellos que proporcionan un conductor de un dispositivo a otro e incluyen cables de pares trenzados, cables coaxiales y cables de fibra óptica. Una señal viajando por cualquiera de estos medios es dirigida y contenida por los límites físicos del medio. El par trenzado y el cable coaxial usan conductores metálicos que transportan señales de corriente eléctrica. La fibra óptica es un cable de cristal o plástico que acepta y transporta señales en forma de luz.
Cable de par trenzado.
Se presenta en dos formas: sin blindaje y blindado.
Cable de par trenzado sin blindaje (UTP)
El cable de par trenzado sin blindaje (UTP, Unshieled Twisted Pair) es el tipo más frecuente de medio de comunicación. Está formado por dos conductores, habitualmente de cobre, cada uno con su aislamiento de plástico de color, el aislamiento tiene un color asignado para su identificación, tanto para identificar los hilos específicos de un cable como para indicar qué cables pertenecen a un par dentro de un manojo.
La EIA ha desarrollado estándares para graduar los cables UTP según su calidad
Conectores UTP. Los cables UTP se conectan habitualmente a los dispositivo de red a través de un tipo de conector y un tipo de enchufe. Uno de los estándares más utilizados es el RJ 45 de 8 conductores.
Cable de par trenzado blindado (STP)
El cable de par trenzado blindado (STP, Shieled Twister Pair) tiene una funda de metal o un recubrimiento de malla entrelazada que rodea cada par de conductores aislados. Esa carcasa de metal evita que penetre el ruido electromagnético y elimina un fenómeno denominado interferencia, que es el efecto indeseado de un canal sobre otro canal. El STP tiene las mismas consideraciones de calidad y usa los mismos conectores que el UTP, pero es necesario conectar el blindaje a tierra.
Cable coaxial.
El cable coaxial transporta señales con rango de frecuencias más altos que los cables de pares trenzados. El cable coaxial tiene un núcleo conductor central formado por un hilo sólido o enfilado, habitualmente de cobre, recubierto por un aislante e material dieléctrico que, a su vez, está recubierto de una hoja exterior de metal conductor, malla o una combinación de ambos, también habitualmente de cobre. La cubierta metálica exterior sirve como blindaje contra el ruido y como un segundo conductor. Este conductor está recubierto por un escudo aislante, y todo el cable por una cubierta de plástico.
Los cables coaxiales se conectan a los dispositivos utilizando conectores específicos. Unos pocos de los más empleados se han convertido en estándares, siendo el más frecuente el conector de barril o a bayoneta BNC.
Los cables coaxiales para redes de datos usan frecuentemente conectores en T y terminadores. El terminador es necesario en las topologías de bus donde hay un cable principal que actúa de troncal con ramas a varios dispositivos pero que en si misma no termina en un dispositivo, si el cable principal se deja sin terminar, cualquier señal que se transmita sobre él generará un eco que rebota hacia atrás e interfiere con la señal original. El terminador absorbe la onda al final del cable y elimina el eco de vuelta.
Fibra Óptica
La fibra óptica está hecha de plástico o cristal y transmite las señales en forma de luz.
La fibra óptica utiliza la reflexión para transmitir la luz a través del canal. Un núcleo de cristal o plástico se rodea de una cobertura de cristal o plástico menos denso, la diferencia de densidades debe ser tal que el rayo se mueve por el núcleo reflejado por la cubierta y no refractado en ella.
Modos de propagación.
La propagación de la luz por el cable puede tomar dos modos: multimodo y monomodo, y la primera se puede implementar de dos maneras: índice escalonado o de índice de gradiente gradual.
Multimodo. El modo multimodo se denomina así porque hay múltiples rayos de luz de una fuente luminosa que se mueven a través del núcleo por caminos distintos. Cómo se mueven estos rayos dentro del cable depende de la estructura del núcleo.
En la fibra multimodo de índice escalonado, la densidad del núcleo permanece constante desde el centro hasta los bordes, el rayo de luz se mueve a través de esta densidad constante en línea recta hasta que alcanza la interfaz del núcleo y la cubierta, en esa interfaz hay un cambio abrupto a una densidad más baja que altera el ángulo de movimiento del rayo. El término escalonado se refiere a la rapidez de este cambio.
La señal consiste en un haz de rayos que recorren diversos caminos, reflejándose de formas diversas e incluso perdiéndose en la cubierta. En el destino los distintos rayos de luz se recombinan en el receptor, por lo que la señal queda distorsionada por la pérdida de luz. Esta distorsión limita la tasa de datos disponibles.
La fibra multimodo de índice gradual, decrementa la distorsión de la señal a través del cable, la densidad del núcleo es variable, mayor en el centro y decrece gradualmente hacia el borde. La señal se introduce en el centro del núcleo, a partir de este punto, sólo el rayo horizontal se mueve en línea recta a través de la zona central. Los rayos en otras direcciones se mueven a través de la diferencia de densidad, con el cambio de densidad, el rayo de luz se refracta formando una curva, los rayos se intersectan en intervalos regulares, por lo que el receptor puede reconstruir la señal con mayor precisión.
Monomodo. El monomodo usa fibra de índice escalonado y una fuente de luz muy enfocada que limita los ángulos a un rango muy pequeño. La fibra monomodo se fabrica con un diámetro mucho más pequeño que las fibras multimodo y con una densidad sustancialmente menor. La propagación de los distintos rayos es casi idéntica y los retrasos son casi despreciables, todos los rayos llegan al destino juntos, y se recombinan sin distorsión de la señal.
Tamaño de la fibra y composición del cable.
Las fibras ópticas se definen por la relación entre el diámetro de su núcleo y el diámetro de su cubierta, expresadas en micras.
Fuentes de luz para cables ópticos.
La señal por la fibra óptica es transportada por un rayo de luz, para que haya transmisión, el emisor debe contar con una fuente de luz, y el receptor con una célula fotosensible. El receptor más usual es un fotodiodo, dispositivo que transforma la luz recibida en corriente eléctrica, mientras que para la emisión se usa un diodo LED o un diodo láser, siendo el primero más barato pero que produce una luz desenfocada y con un rango de ángulos muy elevado.
Conectores para fibra óptica.
Los conectores para el cable de fibra óptica deben ser tan precisos como el cable en si mismo, cualquier desalineación da como resultado que la señal se refleje hacia el emisor, y cualquier diferencia en el tamaño produce un cambio en el ángulo de la señal. Además la conexión debe completarse aunque las fibras no estén completamente unidas, pues un intervalo entre dos núcleos da como resultado una señal disipada, y una conexión demasiado presionada comprime ambos núcleos y altera el ángulo de reflexión. Los fabricantes han desarrollado varios conectores precisos y fáciles de utilizar, con forma de barril y en versiones de macho y hembra, teniendo el cable un conector macho y el dispositivo el conector hembra.
Las ventajas de la fibra óptica son: Inmunidad al ruido, menor atenuación de la señal y ancho de banda mayor. Y las desventajas: el coste, la fragilidad y la instalación y el mantenimiento.
7.2.- Medios no guiados.
Los medios no guiados o comunicación sin cable transportan ondas electromagnéticas sin usar un conductor físico, sino que se radian a través del aire, por lo que están disponibles para cualquiera que tenga un dispositivo capaz de aceptarlas.
Conceptos relacionados con las transmisiones de radio.
Propagación. Las ondas de radio utilizan cinco tipo de propagación: superficie, troposférica, ionosférica, línea de visión y espacio. Cada una de ellas se diferencia por la forma en que las ondas del emisor llegan al receptor, siguiendo la curvatura de la tierra (superficie), reflejo en la troposfera (troposférica), reflejo en la ionosfera (ionosférica), viéndose una antena a otra (línea de visión) o siendo retransmitidas por satélite (espacio). Cada banda es susceptible de uno u otro tipo de propagación:
Repetidores: para aumentar la distancia útil de las microondas terrestres, el repetidor radia la señal regenerada a la frecuencia original o a una nueva frecuencia. Las microondas forman la base de los sistemas de telefonía.
Antenas: para la transmisión y recepción de las señales de radio se utilizan distintos tipos de antenas: dipolos, parabólicas, de cornete.
Comunicación vía satélite: utiliza microondas de emisión directa y repetidores por satélite.
Telefonía celular. Para conexiones entre dispositivos móviles. Divide cada área en zonas o células, que contienen una antena y una central controlada por una central de conmutacion. La telefonía celular usa modulación en frecuencia.
7.3.- Deterioro en la transmisión.
Los medios de transmisión no son perfectos, las imperfecciones pueden causar deterioros en las señales que se transmiten. Los tipos de deterioro son:
Atenuación.
Es la pérdida de energía. Al viajar por un medio de transmisión, la señal pierde parte de su energía para vencer la resistencia del medio. En medios guiados la atenuación puede tomar la forma de calor (efecto joule). Para medir la atenuación se emplea en concepto de Decibelio, definido como la relación entre las potencias relativas de dos señales o de una señal en dos puntos distintos, la forma matemática es la expresión dB = 10 Log (P1/P2), si el valor es negativo, se ha producido una atenuación, si es positivo una amplificación.
Distorsión.
La distorsión es la variación de la forma de onda de la señal. Ocurre cuando en una señal compuesta formada por distintas frecuencias, cada componente tiene su propia velocidad de propagación y, por tanto su propio retraso. La señal en el receptor no es igual a la emitida.
Ruido.
El ruido es un añadido a la señal debido a múltiples causas: temperatura (ruido térmico a causa de movimientos aleatorios de los electrones por la temperatura), inducción electromagnética (ruido inducido por fuentes externas tales como motores), diafonía (acción de un cable sobre otro), impulsos (ruido impulsivo, debido a picos de corriente o tensión). La señal recibida es diferente de la emitida.
7.4.- Prestaciones
Los medios de transmisión son caminos por los que viajan los datos, para medir las prestaciones de los medios de transmisión se usan tres conceptos:
Rendimiento: Es la medida de velocidad con que los datos pueden pasar a través de un punto. Suponiendo una especie de pared, el rendimiento sería en numero de bits que la atraviesan en la unidad de tiempo.
Velocidad de propagación. Mide la distancia a la cual una señal de bit puede viajar a través de un medio. La velocidad de propagación de las señales electromagnéticas depende del medio y de la frecuencia de la señal.
Tiempo de propagación. Mide el tiempo necesario para que una señal o un bit viaje de un punto de un medio de transmisión a otro. El tiempo de propagación se calcula dividiendo la distancia por la velocidad de propagación. Se suele normalizar para una distancia de un kilómetro.
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