INTERFAZ ELECTRICA

-INTRODUCCIÓN:

Para comenzar podemos clasificar los sistemas de comunicación físicos dependiendo de su medios de transmisión. La transmisión de datos entre un emisor y un receptor siempre se realiza a través de un medio de transmisión. Estos pueden clasificarse en:

-Guiados:La transmisión se realiza confinada a un elemento de transmisión. Estos pueden a su vez, ser:

• Punto a punto: se emplea para conectar directamente dos equipos.
• Multipunto: varios equipos intervienen en la comunicación.

-No Guiados: como por ejemplo la radio.

1-MEDIOS DE TRANSMISIÓN:

El propósito de la capa física consiste en transportar el flujo original de bits de una  máquina a otra. Hay varios medios de transmisión sobre los que se puede llevar a cabo este propósito.

1.1-MEDIOS DE TRANSMISIÓN CON CABLE:

-Par Trenzado:

Medio de transmisión más antiguo, que aún es muy usado hoy en día. Consiste en dos hilos de cobre aislados, de 1 mm de espesor aproximadamente.Los conductores se trenzan en forma helicoidal para reducir la interferencia eléctrica con respecto a los pares cercanos que se encuentran a su alrededor. Su aplicación más común es el sistema telefónico. Cuando hay muchos pares trenzados en paralelo,recorriendo una distancia considerable, éstos se agrupan y se cubren con una malla protectora. Los pares trenzados pueden usarse para transmisión analógica o digital, y su ancho de banda depende del trenzado del cable y de la distancia que recorre. En muchos casos, pueden obtenerse transmisiones de varios Mbits por segundo sobre distancias de pocos kilómetros.

-Cable Coaxial:

El cable coaxial es otro medio típico de transmisión. Hay dos tipos de cable coaxial, el cable coaxial de 50,que se usa en la transmisión digital y el cable coaxial de 75 que se emplea para la transmisión analógica. El cable de 50 o también se conoce como cable coaxial de banda base,mientras que el 75 se denomina cable coaxial de banda ancha .


El cable coaxial consta de un alambre de cobre en su parte central o núcleo. Este se encuentra rodeado por un material aislante.A su vez,el material aislante esta recubierto por un conductor que suele presentarse como una malla trenzada.Por ultimo,dicha malla esta recubierta por una capa de plástico protector.De este diseño en forma de capas concéntricas es de donde se deriva el nombre.

El cable coaxial produce una buena combinación de un gran ancho de banda con una alta inmunidad al ruido.El ancho de banda que puede alcanzarse depende de la longitud del cable y del tipo,pudiendo ser de hasta 450 MHz. Así un cable de 50 y de 1 Km de longitud permite obtener velocidades de hasta 10 Mbps en banda base y hasta 150 Mbps en transmisiones en banda ancha sobre cables de 75.

Por otro lado, la señal eléctrica se propaga,según el tipo cable,a una velocidad que varia entre el 66 % y el 80 % de la velocidad de la luz.La atenuación de los cables varia entre los 20 y los 60 dB/100 m a 400 MHz.

-Fibra Óptica:

Los avances en el campo de la tecnología óptica han hecho posible la transmisión de información mediante pulsos de luz.Un pulso de luz puede utilizarse para indicar un bit de valor 1,y  su ausencia un bit de valor cero.La luz visible tiene una frecuencia de alrededor de 108 Mhz,por lo que el ancho de banda de este tipo tiene un potencial enorme.

Un sistema de transmisión óptica tiene 3 componentes: el medio de transmisión, la  fuente de luz y el detector:

-El medio de transmisión es una fibra ultradelgada de vidrio o silicio fundido. También existen fibras fabricadas con polímeros plásticos de calidad inferior a las de vidrio.

-La fuente de luz puede ser un LED o un diodo láser; cualquiera de los dos emite luz cuando se le aplica una corriente eléctrica. 
-El detector es un fotodiodo que genera un pulso eléctrico en el momento en el que recibe un rayo de luz.

La fibra óptica esta compuesta por dos medios transparentes de distinto índice de refracción ,un núcleo y un revestimiento que lo envuelve.Finalmente se cubre el conjunto con una cubierta opaca .Así, los rayos que incidan por encima del angulo critico van a quedar atrapados dentro del núcleo de la fibra, y pueden propagarse a lo largo de varios Kilómetros sin apenas tener perdidas.

Dado que cualquier rayo de luz incidente, por encima del ángulo crítico, se reflejará internamente,existirá una gran cantidad de rayos diferentes rebotando a distintos ángulos. A esta situación se la conoce como fibra multimodo.

Si el índice de refracción es uniforme en todo el núcleo  la fibra se denomina de indice de escala y los haces rebotaran bruscamente en el punto de contacto del núcleo con el revestimiento,que tiene un indice de refracción diferente.Si el indice de refracción del núcleo varia gradualmente,aumentando poco a poco hacia el centro del mismo ,la fibra se denomina de indice gradual y los haces de luz son conducidos de forma suave hacia el interior de la fibra,sin que reboten bruscamente reduciendo así las perdidas en la propagación del haz.

Si el diámetros se reduce hasta que sea semejante al valor de la longitud de onda de la luz,la fibra actúa como una guía de ondas,y la luz propaga en linea recta sin rebotar,produciendo así una fibra monomodo.

Estas fibras necesitan diodos láser para su excitación se asegura una mayor eficiencia y pueden usarse en distancias muy largas.

Entre las principales ventajas cabe destacar las siguientes:

a)Mayor velocidad de propagación de la señal.La señal luminosa se propaga a la velocidad de la luz.
b) Mayor capacidad de transmisión. En la actualidad se pueden hacer transmisiones de hasta 1 Gbps en distancias de 1 Km.
c) Inmunidad ante interferencias electromagnéticas.
d) Menor atenuación. 5 a 20 dB/km a 400 Mhz.
e) Mayor ancho de banda.
f) Tasas de error menores. 1 error por cada 109 bits frente a 1 por cada 106 en los cables eléctricos.
g)No hay riesgos de cortocircuitos o daños de origen eléctrico.
h)Peso mucho menor.

i)Menor diámetro y mas flexibles lo que facilita su instalación.

j)Es mas difícil realizar escuchas sobre una fibra óptica que sobre un cable eléctrico.
K)Se pueden emplear varios canales empleando longitudes de onda diferentes simultáneamente  sobre la misma fibra.
l)Tiene mayor resistencia a los ambientes corrosivos que los cables eléctricos.
m)Las materias primas para su fabricación son abundantes.
n)Su vida media es mucho mas larga que la de un cable eléctrico.

También existen desventajas pero en mucho menor escala:

a)Precio.
b)Dificultad en la realización de las instalaciones ya que su conexionado requiere personal y herramientas especializados.

1.2-MEDIOS DE TRANSMISIÓN SIN CABLE:

Estos no utilizan un medio físico para transportar la información,ya que para ello utilizan ondas de radio.

-Satélites:

Cabe señalar que los primeros satélites de comunicaciones se emplearon de forma experimental por la NASA en los años 60.

En la actualidad este tipo de comunicación puede imaginarse como si tuviéramos un enorme repetidor de microondas en el cielo.Esta constituido por uno o mas dispositivos receptor-transmisor,cada uno de los cuales escucha una parte del espectro,amplificando la señal de entrada y retransmitiendo a otra frecuencia para evitar los efectos de interferencia.

El flujo hacia la tierra puede ser muy amplio y cubrir una parte significativa de la superficie terrestre,o bien ser pequeño y cubrir un área de unos cientos de Kilómetros de diámetro,en este ultimo caso se conocen como configuración VSAT(Very Small Aperture Terminal).

Habitualmente la mejor órbita de los satélites para sus comunicaciones es una órbita geoestacionaria que justamente coincide con el cuadrante mas utilizado,en el que se encuentra sobre EE.UU y Europa.

Debido a su gran potencia,los satélites de TV necesitan un espacio de 8º. Hay una gran competencia por el uso de los mismos .Dos satélites que operen en bandas de frecuencia distintas,si pueden ocupar la misma ranura espacial.

Existieron acuerdos internacionales para el uso de ranuras orbitales y frecuencias.En la actualidad estás bandas(3GHz y 5Ghz) asignadas para la comunicación están superpobladas porque también se utilizan por los proveedores de servicios portadores para enlaces terrestres de microondas.

Las bandas que siguen a las anteriores son las 12-14 GHz,el problema mas significativo de estas bandas son las lluvias.

Un satélite típico divide su ancho de banda de 500 MHz en unos  12 receptores-transmisores de un ancho de banda de 36MHz cada uno.Cada par puede emplearse para codificar un flujo de información de 500Mbps , 800 canales de voz digitalizada de 64 Kbps,o bien ,otras combinaciones diferentes.

El canal se separa en el tiempo,primero una estación y luego otra,y así sucesivamente.El sistema se denomina de multiplexión por división en el tiempo.Cabe destacar que estos satélites poseen múltiples antenas y pares receptor-transmisor.Cada haz e información proveniente del satélite puede enfocarse sobre una área muy pequeña de forma que pueden hacerse simultáneamente varias transmisiones hacia o desde el satélite.A estas transmisiones se les llama traza de ondas dirigidas.

La información transmitida a través del satélite sufre un retardo adicional como consecuencia de la larga distancia que debe de recorrer la señal.Este tiempo de extremo a extremo oscila entre 200ms y 300ms.

Otra propiedad interesante del envio de datos por satélite es su difusión.Todas las estaciones incluidas las de debajo del área del haz ,pueden recibir la comunicación,incluso las estaciones piratas.Las implicaciones en cuanto la privacidad son inmediatas.Es necesario alguna forma de encriptación para mantener el secreto de las comunicaciones privadas.

Enlace de difusión de microondas Vía Satélite:

Enlace de comunicación  punto a punto de microondas vía satélite:

Respecto a los fenómenos que dificultan las comunicaciones vía satélite ahí que destacar:

-El movimiento aparente en 8 de los satélites de la órbita geoestacionaria debido a los balanceos de la tierra en su rotación .
-Los eclipses de sol en los que la tierra impide que los satélites puedan cargar baterías con sus células solares y los transistos solares.


-Enlaces por Radio y Microondas:

Todas las frecuencias del espectro radioeléctrico pueden ser utilizadas para la transmisión de datos,aunque las microondas resultan especialmente adecuadas.

En aplicaciones de comunicaciones a larga distancia se han empleado la transmisión por radio de microondas.Las antenas parabólicas se pueden montar sobre torres para enviar un haz de señales a otra antena a decenas de kilómetros de distancia El sistema es muy utilizado en transmisiones telefónicas o de vídeo. Cuanto mas alta sea la torre mayor es el alcance,ya que se propaga sobre todo en linea recta.

La transmisión mediante microondas trabaja en una escala de de 2 a 40 GHz. Estas frecuencias se han dividido en bandas portadoras de uso militar,gubernamental.....Con una torre de 100 metros puedes llegar a cubrir distancias de 100Km la atenuación es tanto mayor cuanto mayor sea la frecuencia de transmisión.