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Telecomunicaciones
Nota técnica NT11
Caracterización de medios de transmisión
Medios metálicos
Las principales ventajas de los medios metálicos, son:
a)
b)
c)
d)
Dispositivos simples, circuitería simple.
Tiempo de propagación reducido (flujo de electrones)
Inmunidad a alteraciones atmosféricas
Disponibilidad de múltiples técnicas que permiten el aprovechamiento óptimo
del medio.
e) Costo relativamente bajo, en relación con los medios ópticos e inalámbricos
Sus principales desventajas, son:
a) Atenuación, disminución del tamaño (amplitud, energía, potencia) de la señal,
sin afectar su forma.
b) Distorsión, alteración de las características (forma) de la señal.
c) Propensión a interferencia electromagnética
d) Ancho de banda muchas veces suficiente, pero relativamente pequeño en
comparación con los medios ópticos e inalámbricos.
En la transmisión a larga distancia, las señales suelen ecualizarse y amplificarse
en repetidores espaciados a distancias determinadas por las distorsiones y
atenuaciones esperadas de la señal. En los sistemas analógicos, los efectos del
ruido de transmisión se acumulan en repetidores sucesivos, mientras que en
sistemas digitales, estos efectos crecen aproximadamente en proporción al
número de repetidores.
Medios ópticos
Las principales ventajas de los medios ópticos son:
a) Gran capacidad de transmisión (efecto debido al gran ancho de banda y a la
frecuencia de transmisión)
b) Atenuación relativamente baja comparada con otros medios de transmisión
c) Tiempo de propagación reducido (flujo de fotones)
d) Inmunidad a interferencia electromagnética y a alteraciones atmosféricas
e) Tamaño y peso reducidos
f) Costo cada vez más competitivo
Los principales problemas que se presentan en una comunicación por fibra óptica
son la atenuación y la distorsión. Ambos fenómenos se reflejan finalmente como
alteraciones en fase, frecuencia y amplitud.
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La atenuación es la medida de la eficiencia de la fibra para transmitir la energía
luminosa sobre una distancia determinada. Se mide en dB/km en una cierta
longitud de onda, y es debida a:
a) Absorción (pérdidas en calor): intrínseca o extrínseca
b) Difusión (pérdidas en radiación), que puede ser intrínseca, o debida a
heterogeneidades del vidrio, a no idealidades en la distribución radial del índice
de refracción, o a la presencia de conectores y empalmes en el enlace.
La distorsión es el efecto de un conjunto de alteraciones en las características
(forma) de la señal, y se presenta en general en todos los componentes del
sistema (la fibra, la fuente emisora de luz, y el fotodetector).
La distorsión lineal en la fibra se debe a dispersión, que puede ser de tres tipos:
a) Modal, debida a la diferencia de velocidades de viaje de los modos que se
propagan
b) Del material, porque el vidrio es un material dispersivo; esto es, cambia su
índice de refracción con la longitud de onda; campos de diferente longitud de
onda tienen diferente velocidad de propagación en el material
c) De guía de onda, dispersión cromática debida al ancho espectral de la fuente
de luz.
También existe distorsión asociada con la fuente emisora de luz. Aún cuando la
generación de potencia óptica en un LED o un LASER es inherentemente un
proceso lineal, en el que un solo fotón es generado por cada electrón incidente,
muchos factores de muy variados orígenes causan no linealidades en este
fenómeno. La distorsión se refleja en la relación no lineal entre la potencia óptica
total de la fuente y la corriente que se le suministra.
Se ha determinado que la distorsión no lineal generada por el fotodetector es
despreciable en comparación con la de la fuente emisora de luz. El efecto
degradante en el fotodetector es el ruido, que puede ser de varios tipos:
a) Ruido cuántico (o ruido de disparo)
b) Ruido térmico (o ruido Johnson)
c) Ruido de disparo asociado con la corriente de oscuridad en el fotodispositivo.
El ruido total es simplemente la suma de estos tres efectos.
Medios inalámbricos
La principal ventaja de los medios inalámbricos en general, es la flexibilidad que
ofrecen en virtud de que no requieren de una infraestructura estática (como sería
el caso de los medios metálicos y ópticos).
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Sus principales desventajas (además de la atenuación y la distorsión inherentes a
toda transmisión) son:
a) Interferencia e intermodulación entre señales
b) Alta vulnerabilidad al fraude y a la intervención y robo de señales
c) Altamente sensibles a alteraciones atmosféricas
A continuación se presentan las características específicas para el caso de la
comunicación satelital, dada la importancia que tiene este medio actualmente, y en
virtud de que tiene características que lo hacen singular.
Las principales ventajas del medio satelital, son:
a) Ancho de banda grande (en el orden de los cientos de MHz)
b) Permite la comunicación intercontinental. Es capaz de proveer comunicación
global, incluyendo estaciones móviles (barcos, aviones, etc.), con la excepción
de las regiones polares (más allá de la latitud 81º).
c) Existen técnicas (polarización y de “spot-beaming”) que permiten reutilizar
frecuencias, lo cual es un hecho significativo dada la saturación del espectro
d) Las redes satelitales son fácilmente reconfigurables
Sus principales desventajas son:
a) Aún cuando el medio de propagación tiende a ser estable, pues gran parte del
tramo de transmisión se ubica en el espacio (fuera de la atmósfera), los efectos
atmosféricos que ocurren cerca de las estaciones de tierra afectan la
transmisión.
b) Aún cuando las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz (3 x 10 8
m/s), la distancia a los satélites geoestacionarios puede variar entre 35,794
kms para una estación terrestre situada exactamente abajo del satélite (a este
punto se le llama “ecuador”) y 41,677 kms para una estación terrestre en el
máximo hoizonte relativo del satélite. El tiempo de propagación en un sentido
(one-way delay) de una estación a otra, puede variar entre un mínimo de 0.239
segundos hasta un máximo de 0.278 segundos. El retraso considerando el
viaje completo hacia y desde el satélite (round-trip delay) varía entre 0.478
segundos y 0.556 segundos.
c) La atenuación causada por la atmósfera depende de la frecuencia y del ángulo
de elevación. Se debe a la presencia de oxígeno y vapor de agua en el aire. La
lluvia causa un incremento en la atenuación, especialmente a frecuencias
superiores a los 10 GHz.
d) Costo (inversión inicial y costos recurrentes) relativamente alto en comparación
con otros medios de transmisión
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