Medio de transmision
Un medio de transmisión es un sistema o sustancia que puede mediar en la propagación de señales con fines de telecomunicaciones. Las señales normalmente se imponen en una onda de algún tipo adecuado para el medio elegido. Por ejemplo, los datos pueden modular el sonido y un medio de transmisión para los sonidos puede ser el aire, pero los sólidos y los líquidos también pueden actuar como medio de transmisión. El vacío o el aire constituyen un buen medio de transmisión de ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. Si bien no se requiere sustancia material para que las ondas electromagnéticas se propaguen, tales ondas generalmente se ven afectadas por los medios de transmisión que atraviesan, por ejemplo, por absorción, reflexión o refracción en las interfaces entre los medios. Por lo tanto, se pueden emplear dispositivos técnicos para transmitir o guiar ondas. Así, se utiliza una fibra óptica o un cable de cobre como medio de transmisión.
La radiación electromagnética se puede transmitir a través de un medio óptico, como fibra óptica, o a través de cables de par trenzado, cable coaxial o guías de ondas de placas dieléctricas. También puede atravesar cualquier material físico que sea transparente a la longitud de onda específica, como agua, aire, vidrio u hormigón. El sonido es, por definición, la vibración de la materia, por lo que requiere un medio físico para su transmisión, al igual que otros tipos de ondas mecánicas y energía térmica. Históricamente, la ciencia incorporó varias teorías del éter para explicar el medio de transmisión. Sin embargo, ahora se sabe que las ondas electromagnéticas no requieren un medio de transmisión físico y, por lo tanto, pueden viajar a través del "vacío" de espacio libre. Las regiones del vacío aislante pueden volverse conductoras para la conducción eléctrica a través de la presencia de electrones, huecos o iones libres.
Medio óptico
Telecomunicaciones
Un medio físico en las comunicaciones de datos es la ruta de transmisión por la que se propaga una señal. Muchos tipos diferentes de medios de transmisión se utilizan como canal de comunicaciones.
En muchos casos, la comunicación se realiza en forma de ondas electromagnéticas. Con medios de transmisión guiados, las ondas son guiadas a lo largo de un camino físico; ejemplos de medios guiados incluyen líneas telefónicas, cables de par trenzado, cables coaxiales y fibras ópticas. Los medios de transmisión no guiados son métodos que permiten la transmisión de datos sin el uso de medios físicos para definir la ruta que toma. Ejemplos de esto incluyen microondas, radio o infrarrojos. Los medios no guiados proporcionan un medio para transmitir ondas electromagnéticas pero no las guían; ejemplos son la propagación a través del aire, el vacío y el agua de mar.
El término enlace directo se utiliza para hacer referencia a la ruta de transmisión entre dos dispositivos en la que las señales se propagan directamente desde los transmisores a los receptores sin dispositivos intermedios, aparte de los amplificadores o repetidores que se utilizan para aumentar la intensidad de la señal. Este término puede aplicarse tanto a medios guiados como no guiados.
Símplex frente a dúplex
Una transmisión puede ser símplex, semidúplex o dúplex completo.
En la transmisión símplex, las señales se transmiten en una sola dirección; una estación es un transmisor y el otro es el receptor. En la operación semidúplex, ambas estaciones pueden transmitir, pero solo una a la vez. En operación full-duplex, ambas estaciones pueden transmitir simultáneamente. En este último caso, el medio transporta señales en ambas direcciones al mismo tiempo.
Tipos
En general, un medio de transmisión se puede clasificar como
- lineal, si diferentes ondas en cualquier punto particular en el medio pueden ser superpuestos;
- atado, si es finito en extensión, de lo contrario sin límites;
- uniforme o homogénea, si sus propiedades físicas no se cambian en diferentes puntos;
- isotropic, si sus propiedades físicas son las mismas en diferentes direcciones.
Hay dos tipos principales de medios de transmisión:
- medios guiados—Las ondas se guían a lo largo de un medio sólido como una línea de transmisión;
- medios de comunicación sin guía—La transmisión y la recepción se logran mediante una antena.
Uno de los medios físicos más comunes utilizados en redes es el cable de cobre. Alambre de cobre para transportar señales a largas distancias usando cantidades relativamente bajas de energía. El par trenzado sin blindaje (UTP) son ocho hilos de alambre de cobre, organizados en cuatro pares.
Medios guiados
Par trenzado
El cableado de par trenzado es un tipo de cableado en el que dos conductores de un solo circuito se trenzan entre sí con el fin de mejorar la compatibilidad electromagnética. En comparación con un solo conductor o un par balanceado sin trenzar, un par trenzado reduce la radiación electromagnética del par y la diafonía entre pares vecinos y mejora el rechazo de la interferencia electromagnética externa. Fue inventado por Alexander Graham Bell.
Cable coaxial
- Vaina de plástico exterior
- Tejido escudo de cobre
- Insulador dieléctrico interno
- Cobre núcleo
Cable coaxial, o coax (pronunciado) es un tipo de cable eléctrico que tiene un conductor interior rodeado por una capa aislante tubular, rodeado por un escudo conductor tubular. Muchos cables coaxiales también tienen una funda o cubierta exterior aislante. El término coaxial proviene del conductor interno y el blindaje externo que comparten un eje geométrico. El cable coaxial fue inventado por el físico, ingeniero y matemático inglés Oliver Heaviside, quien patentó el diseño en 1880.
El cable coaxial es un tipo de línea de transmisión que se utiliza para transportar señales eléctricas de alta frecuencia con pérdidas bajas. Se utiliza en aplicaciones tales como líneas telefónicas troncales, cables de redes de Internet de banda ancha, buses de datos informáticos de alta velocidad, transporte de señales de televisión por cable y conexión de transmisores y receptores de radio a sus antenas. Se diferencia de otros cables apantallados porque las dimensiones del cable y los conectores se controlan para proporcionar una separación entre conductores precisa y constante, necesaria para que funcione de manera eficiente como una línea de transmisión.
Fibra óptica
La fibra óptica, que se ha convertido en el medio de transmisión más utilizado para las comunicaciones a larga distancia, es una delgada hebra de vidrio que guía la luz a lo largo de su longitud. Cuatro factores principales favorecen la fibra óptica sobre el cobre: velocidades de datos, distancia, instalación y costos. La fibra óptica puede transportar grandes cantidades de datos en comparación con el cobre. Se puede ejecutar durante cientos de millas sin necesidad de repetidores de señal, lo que a su vez reduce los costos de mantenimiento y mejora la confiabilidad del sistema de comunicación porque los repetidores son una fuente común de fallas en la red. El vidrio es más liviano que el cobre, lo que permite una menor necesidad de equipos de levantamiento pesado especializados al instalar fibra óptica de larga distancia. La fibra óptica para aplicaciones de interior cuesta aproximadamente un dólar por pie, lo mismo que el cobre.
Multimodo y monomodo son dos tipos de fibra óptica de uso común. La fibra multimodo utiliza LED como fuente de luz y puede transportar señales a distancias más cortas, unos 2 kilómetros. El modo único puede transportar señales a distancias de decenas de millas.
Una fibra óptica es una fibra flexible y transparente fabricada estirando vidrio (sílice) o plástico con un diámetro ligeramente más grueso que el de un cabello humano. Las fibras ópticas se utilizan con mayor frecuencia como un medio para transmitir luz entre los dos extremos de la fibra y encuentran un amplio uso en las comunicaciones de fibra óptica, donde permiten la transmisión a distancias más largas y con anchos de banda más altos (velocidades de datos) que los cables eléctricos. Se utilizan fibras en lugar de hilos metálicos porque las señales viajan por ellas con menos pérdidas; además, las fibras son inmunes a las interferencias electromagnéticas, un problema que sufren excesivamente los hilos metálicos. Las fibras también se utilizan para la iluminación y la obtención de imágenes y, a menudo, se envuelven en paquetes para que puedan usarse para llevar luz o imágenes fuera de espacios reducidos, como en el caso de un fibroscopio. Las fibras especialmente diseñadas también se utilizan para una variedad de otras aplicaciones, algunas de ellas son sensores de fibra óptica y láseres de fibra.
Las fibras ópticas normalmente incluyen un núcleo rodeado por un material de revestimiento transparente con un índice de refracción más bajo. La luz se mantiene en el núcleo por el fenómeno de reflexión interna total que hace que la fibra actúe como guía de ondas. Las fibras que admiten muchas rutas de propagación o modos transversales se denominan fibras multimodo, mientras que las que admiten un solo modo se denominan fibras monomodo (SMF). Las fibras multimodo generalmente tienen un diámetro de núcleo más ancho y se usan para enlaces de comunicación de corta distancia y para aplicaciones donde se debe transmitir alta potencia. Las fibras monomodo se utilizan para la mayoría de los enlaces de comunicación de más de 1000 metros (3300 pies).
Poder unir fibras ópticas con baja pérdida es importante en la comunicación por fibra óptica. Esto es más complejo que unir alambres o cables eléctricos e implica la división cuidadosa de las fibras, la alineación precisa de los núcleos de las fibras y el acoplamiento de estos núcleos alineados. Para aplicaciones que exigen una conexión permanente, es común un empalme por fusión. En esta técnica, se usa un arco eléctrico para fundir los extremos de las fibras. Otra técnica común es un empalme mecánico, donde los extremos de las fibras se mantienen en contacto por fuerza mecánica. Las conexiones temporales o semipermanentes se realizan mediante conectores de fibra óptica especializados.
El campo de la ciencia aplicada y la ingeniería relacionado con el diseño y la aplicación de fibras ópticas se conoce como fibra óptica. El término fue acuñado por el físico indio Narinder Singh Kapany, ampliamente reconocido como el padre de la fibra óptica.
Medios no guiados
Radio
La propagación de radio es el comportamiento de las ondas de radio a medida que viajan, o se propagan, de un punto a otro, o en varias partes de la atmósfera. Como forma de radiación electromagnética, al igual que las ondas de luz, las ondas de radio se ven afectadas por los fenómenos de reflexión, refracción, difracción, absorción, polarización y dispersión. Comprender los efectos de las condiciones variables en la propagación de radio tiene muchas aplicaciones prácticas, desde la elección de frecuencias para las emisoras internacionales de onda corta hasta el diseño de sistemas de telefonía móvil confiables, la navegación por radio y la operación de sistemas de radar.
En los sistemas prácticos de transmisión por radio se utilizan diferentes tipos de propagación. Propagación con visibilidad directa significa ondas de radio que viajan en línea recta desde la antena transmisora hasta la antena receptora. La transmisión de línea de vista se utiliza para la transmisión de radio de alcance medio, como teléfonos celulares, teléfonos inalámbricos, walkie-talkies, redes inalámbricas, transmisión de radio y televisión FM y radar, y comunicación satelital, como la televisión satelital. La transmisión con visibilidad directa en la superficie de la Tierra está limitada a la distancia al horizonte visual, que depende de la altura de las antenas transmisora y receptora. Es el único método de propagación posible en frecuencias de microondas y superiores. En frecuencias de microondas, la humedad en la atmósfera (desvanecimiento por lluvia) puede degradar la transmisión.
A frecuencias más bajas en las bandas MF, LF y VLF, debido a la difracción, las ondas de radio pueden curvarse sobre obstáculos como colinas y viajar más allá del horizonte como ondas superficiales que siguen el contorno de la Tierra. Estas se llaman ondas de superficie. Las estaciones de radiodifusión de AM utilizan ondas terrestres para cubrir sus áreas de escucha. A medida que la frecuencia disminuye, la atenuación con la distancia disminuye, por lo que las ondas terrestres de muy baja frecuencia (VLF) y extremadamente baja frecuencia (ELF) se pueden utilizar para comunicarse en todo el mundo. Las ondas VLF y ELF pueden penetrar distancias significativas a través del agua y la tierra, y estas frecuencias se utilizan para comunicaciones con minas y comunicaciones militares con submarinos sumergidos.
En frecuencias de onda media y onda corta (bandas MF y HF), las ondas de radio pueden refractarse desde una capa de partículas cargadas (iones) en lo alto de la atmósfera, llamada ionosfera. Esto significa que las ondas de radio transmitidas en ángulo hacia el cielo pueden reflejarse hacia la Tierra más allá del horizonte, a grandes distancias, incluso a distancias transcontinentales. Esto se llama propagación de ondas celestes. Es utilizado por radioaficionados para hablar con otros países y estaciones de radiodifusión de onda corta que transmiten internacionalmente. La comunicación Skywave es variable, dependiendo de las condiciones en la atmósfera superior; es más confiable por la noche y en el invierno. Debido a su falta de confiabilidad, desde la llegada de los satélites de comunicación en la década de 1960, muchas comunicaciones de largo alcance que antes usaban ondas aéreas ahora usan satélites.
Además, existen varios mecanismos de propagación de radio menos comunes, como la dispersión troposférica (troposcatter) y la onda ionosférica de incidencia casi vertical (NVIS), que se utilizan en sistemas de comunicación especializados.
Codificación digital
La transmisión y recepción de datos normalmente se realiza en cuatro pasos:
- Al final de la transmisión, los datos se codifican a una representación binaria.
- Una señal de portador se modula según especifica la representación binaria.
- En el extremo receptor, la señal de portador se desmodula en una representación binaria.
- Los datos se descifran de la representación binaria.
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GFDL (desambiguación)
Teleférico (ferrocarril)
Plano posterior