Aspectos Fisicos de las Transmisiones: El Módem.

Un módem, en su concepción mas tradicional, es un dispositivo que acepta datos digitales de una computadora o terminal digital y los convierte en analógicos, mas adecuados para la transmisión por las lineas telefónicas. Cuando estas señales se reciben en el receptor son convertidas a su formato digital original.

TIPOS DE MODULACIÓN

• La modulación ASK suele utilizarse en enlaces por fibras ópticas.
• La modulación FSK suele utilizarse en enlaces asíncronos. Es el sistema ideal para operar a baja velocidad. Sin embargo, tiene una desventaja: el gran ancho de banda que consume.
• La modulación PSK es el método mas eficiente para transmitir datos binarios en presencia de ruido. La desventaja es que el diseño de emisor y receptor se complica extraordinariamente.

Bastantes módems suelen utilizar modulación QAM o modulación en amplitud de cuadratura. Es un método bastante eficiente para obtener le máximo rendimiento de un ancho de banda limitado. Esta técnica es una combinación de la modulación en amplitud y fase.

TECNOLOGÍAS xDSL

DSL son las siglas de Digital Subscriber Line. Delante de estas siglas suele ponerse otra letra que identifica la familia especifica de DSL:

• RADSL (Rate Adaptive DSL)
• G.Lite (Version reducida de ADSL)
• ADSL (Asymmetric DSL)
• VDSL (Ver high speed DSL)

Se trata de aprovechar el mismo cableado del teléfono analógico para la transmisión de datos a Internet a alta velocidad estableciendo dos canales de comunicación sobre la misma linea física.

Aspectos Fisicos de las Transmisiones: Los Medios de Transmision

El medio de transmisión es el soporte físico que facilita el transporte de la información. Es una parte fundamental de la comunicación de datos.
Cada medio de transmisión tiene unas ventajas e inconvenientes. En todo caso, hay una serie de factores que deben tenerse en cuenta a la hora de elegir un medio de transmisión.

• Tipo de instalación en la que es mas adecuado.
• Topología que soporta.
• Fiabilidad y vulnerabilidad.
• Influencia de las interferencias.
• Economía y facilidad de la instalación.
• Seguridad. Facilidad para intervenir el medio.

SISTEMAS DE CABLEADO. LOS CABLES PARES

Constituyen el modo mas simple y económico de todos los medios de transmisión. Sin embargo, presentan una serie de inconvenientes. En todo conductor, la resistencia eléctrica aumenta al disminuir la sección del conductor, por lo que hay que llegar a un compromiso entre volumen y peso y la resistencia eléctrica del cable. Esta resistencia esta afectada directamente por la longitud máxima. Cuando se sobrepasan ciertas longitudes, hay que acudir al uso de repetidores para restablecer el nivel eléctrico de la señal.

Los conductores de estos cables necesitan estar apantallados para ser menos sensibles a las interferencias y diofonias producidas por la inducción electromagnética.

• Cable UTP: UTP son las siglas de Unshielded Twisted Pair. Es un cable de pares trenzado sin recubrimiento metálico externo, de modo que es sensible a las interferencias; sin embargo al estar trenzado, compensa las inducciones electromagnéticas producidas por las lineas de mismo cable. Es importante guardar la numeración de los pares; de lo contrario, el efecto del trenzado no sera eficaz, dsiminuyendo sensiblemente o incluso impidiendo la capacidad de transmisión. Es un cable barato, flexible y sencillo de instalar. Tiene una impedancia de 100 ohmios.
• Cable STP: STP son las siglas de Shielded Twisted Pair. Este cable es semejante al UTP salvo que tiene un recubrimiento metálico para evitar las interferencias externas que debe ser conectado a tierra de la instalación. Por tanto, es un cable mas protegido pero menos flexible que el UTP. El sistema trenzado es identico al UTP y tiene una impedancia de 150 ohmios.

EL CABLE COAXIAL

Presenta propiedades mucho mas favorables frente a interferencias y la longitud de la linea de datos, de modo que el ancho de banda puede ser mayor. Esto permite una mayor concentración de las transmisiones analógicas, o bien una mayor capacidad de las transmisiones digitales.

LA FIBRA ÓPTICA

La fibra óptica permite transmisiones de señales luminosas. Es sensible a interferencias electromagnéticas externas.

Por otra parte, la luz ambiental es una mezcla de señales de muchas frecuencias distintas, por lo que no es buena fuente de transmisión de datos. Son necesarias fuentes especializadas:

• Fuentes laser. A partir de la decada de los 60 se descubre el laser, una fuente luminosa de alta coherencia, es decir, que produce luz de una unica frecuencia y toda la emision se produce en fase.
• Diodos de LED. Son semiconductores que producen luz cuando son excitados electricamente.

La composicion de este cable consiste basicamente de un nucleo, un revestimiento y una cubierta externa protectora.

Actualmente se utilizan tres tipos de fibras opticas para la transmision de datos.

• Fibra monomodo. Permite la transmision de señales con ancho de banda hasta 2Ghz. La luz viaja por la fibra siguiendo un unico camino. La dimension tipica del nucleo de esta fibra es de 8'3 micras.
• fibra multimodo de indice gradual. Permite transmisiones de hasta 500 Mhz.
• Fibra multimodo de indice escalonado. Permite transmisiones de hasta 35mhz.

SISTEMAS INALAMBRICOS

Estos sistemas se utilizan en ocasiones en las redes de area local por la comodidad y flexibilidad que presentan: no son necesarios complejos sistemas de cableado.

LOS SATELITES ARTIFICIALES

En ausencia de atmosfera, las transmisiones inalambricas son mucho mas fiables, lo que permite muy altas frecuencias y transmisiones de alta capacidad. La transmision via satelite de un punto de la Tierra a su antipoda se haria imposible sin la existencia de plataformas orbitales que intercomuniquen varios satelites.

Como en el espacio vacio la probabilidad de obstaculo es mucho menor que en la comunicacion tierra-satelite, se permiten velocidades aun mayores, llegandose a los 100ghz.

Pero tiene dos problemas principales: el elevado coste que esto supone y el retardo producido en las transmisiones de las señales originado por las grandes distancias que estas deben recorrer.

SISTEMAS INALAMBRICOS LMDS, MMDS, WLL Y WiMAX

En los ultimos años se ha visto un resurgir de las comunicaciones inalambricas, especialmente telefonia movil y, mas recientemente redes de area local. En particular, se empieza a utilizar LMDS, MMDS, WLL y mas recientemente WiMAX.

Aspectos Fisicos de las Transmisiones: Multiplexación.

La multiplexación es una técnica utilizada en comunicaciones por la que se hace convivir en una canal señales procedentes de emisores distintos y con un destino en un conjunto de recepciones también distintos. En suma, se trata de hacer compartir un canal físico, estableciendo sobre el varios canales lógicos.

CONCENTRACIÓN Y MULTIPLEXACIÓN

Es fácil confundir la concentración con la multiplexación porque tienen bastantes parecidos. De hecho, ambas se definen practicamente con el párrafo de arriba.

En el caso de la multiplexación, la capacidad de transmisión del canal común debe ser mayor o igual que la suma de las capacidades de transmisión de cada uno de los emisores. En la concentración esto no es necesario, habría que organizar un sistema de espera que arbitrara las comunicaciones.

MULTIPLEXACIÓN EN LA FRECUENCIA

En este tiempo de multiplexación, llamada también FDM, los canales lógicos que comparten el único canal físico se establecen por multicanalizacion en la frecuencia, es decir, a cada canal lógico se le asigna una banda de frecuencia centrada en una señal portadora sobre la que se modulara el mensaje que utilice ese canal.

MULTIPLEXACIÓN EN EL TIEMPO

En el caso de la multiplexación en el tiempo, también llamada TMD, los canales lógicos se asignan repartiendo el tiempo de uso del canal físico entre los distintos emisores estableciendo "slots" o "ranuras temporales".

Aspectos Fisicos de las Transmisiones: Fisica de la Comunicación

A continuación, expondré algunas cuestiones necesarias para comprender como son los procesos de comunicación.

LIMITACIONES DEL ANCHO DE BANDA.

Puesto que la modulación significa un desplazamiento del espectro del mensaje, cuanto mayor sea el ancho de banda de mensaje, mayor debe ser la frecuencia de la señal portadora. Así para enviar un mensaje que contenta mucha información, necesitaremos frecuencias portadoras altas.

EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Se trata del mapa de posibles frecuencias de que disponemos para señales electromagnéticas. En principio, es un continuo de frecuencias, aunque la tecnología impide la utilización de algunas de ellas.

Aspectos Fisicos de las Transmisiones: La Modulacion

El dispositivo que modula y remodula la señal digital y analógica respectivamente se llama módem. No debemos confundir un módem con un transductor. Este proceso es necesario para la transmisión de las señales.

Es clara la modulación de las señales, pero precisemos en primer lugar un concepto que sera utilizado posteriormente:

La longitud de onda, es un parámetro físico de las señales periódicas que multiplicado por la frecuencia proporciona la velocidad de preparación de la señal en el canal. Así por ejemplo en el caso de una señal electromagnética, propagándose por el vacio se cumple que:
siendo:

V la velocidad de la luz en m/s.
A es la longitud de onda.
F es la frecuencia en herzios de la señal propagada.

TIPOS DE MODULACIÓN

• Modulación en amplitud o modulación AM o ASK: consiste en un desplazamiento del espectro de la frecuencia del mensaje. El receptor tiene que fijarse en la amplitud de la señal, porque en ese parámetro viaja la información.

• Modulación en frecuencia o modulación FM o FSK: la información del mensaje reside en la frecuencia, por tanto, para que el receptor interprete bien el mensaje tendrá que hacer un análisis de la frecuencia que le llega en cada momento en la señal portadora.

• Modulación en fase o modulación PM o PSK: la modulación en fase consiste en codificar la información de mensaje en la fase de la señal portadora.

MODULACIÓN POR PULSOS Y CODIFICADA

La modulación por pulsos es semejante a la onda continua, sustituyendo la señal portadora sinusoidal por un tren de pulsos. Es una modulación mas apropiada para las tecnicas de transmision digitales, aunque puede consumir un mayor ancho de banda.

En las transmisiones por módem frecuentemente se transmiten varios bits por pulso, codificados en fase y en amplitud simultaneamente. Un ejemplo de ello es la modulación QAM.

Aspectos Fisicos de las Transmisiones: Conceptos Previos.

LAS SERIES Y LAS INTEGRALES DE FOURIER

Uno de los mayores progresos científicos que la humanidad ha experimentado ha sido el descubrimiento de la matemática lineal, es decir, del principio de superposición. Consiste en que en una amplia variedad de experimentos se cumple que el efecto causado sobre una suma de señales equivalente a la suma de los efectos producidos sobre cada señal por separado.

Lo que viene a quedar una formula así:
F(x+y)=F(x)+F(y)

SEÑALES SINUSOIDALES

Es manifiesta la importancia que tienen las funciones trigonométricas (senos y cosenos) en la matemática de la teoría de la comunicación. Esta es la razón por la que en este apartado pretendemos estudiar las características de este tipo de funciones.

Dada la función:
f(t)=a*sin(wt+fase)

Siendo:

Amplitud: es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo.

Frecuencia: es una medida que se utiliza generalmente para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo.

Fase: La fase indica la situación instantánea en el ciclo, de una magnitud que varía cíclicamente.

Periodo: indica el tiempo necesario para que se vuelva a repetir la estructura periódica de la señal y se mide en segundos.


LEY DE OHM:

Todas las señales eléctricas sufren una disminución de su nivel energético cuando se transmiten por cualquier medio de transmisión. Esta atenuación se rige por la ley de Ohm, que relaciona la tensión eléctrica entre los extremos del material y la intensidad de corriente eléctrica que lo atraviesa. Al cociente entre esa tensión y la intensidad se le llama resistencia eléctrica.

Aveces esa resistencia no es una contaste sino que depende de la frecuencia de la señal eléctrica que ese material debe transportar. Cuando consideramos este ultimo fenómeno, hablamos de impedancia en vez de resistencia, que es un concepto mas generalizado que el de resistencia.

Así tenemos que:

R=V/I

Siendo:

R la resistencia o impedancia, que se mide en ohmios.
V es la tensión eléctrica, que se mide en voltios.
I es la intensidad, que se mide en amperios.


EL DECIBELIO

Es la ganancia de un sistema, medida por la proporción entre las potencias de salida y de entrada, generalmente medida en Decibelios (dB).