ClearCom CAP2A03BTRI0103 Diagram
Instituto Tecnológico Argentino
Técnico en Redes Informáticas
Plan TRI2A03B
Tema: Cableado y conectoriza-
ción
Clase Nº: 3
Reservados los Derechos de Propiedad Intelectual
Archivo: CAP2A03BTRI0103.doc
Versión: 1.7 Fecha: 26/11/03
CABLEADO Y CONECTORIZACIÓN
1 TIPOS DE MEDIOS PARA LA TRANSMISIÓN DE DATOS
Hemos definido que una red es un conjunto de computadoras interconectadas entre sí, para
poder intercambiar información, compartir datos, hardware, etc.
Para lograr dicho objetivo será necesaria la implementación de algún medio para la transmisión de los datos, y básicamente podemos clasificarlos en dos grandes categorías: los medios
guiados y los medios no guiados.
Los medios guiados son cables que pueden ser de cobre, aluminio, etc. o fibras ópticas, mientras que los medios no guiados son aquellos que nos permiten enlaces abiertos, como por
ejemplo ondas de radio, infrarrojos, etc.
ESTUDIO
Las ventajas que otorgan los medios no guiados, como por ejemplo la movilidad, implica perder otros beneficios como la mayor velocidad que los medios guiados nos brindan. Por otro
lado si sólo perseguimos la velocidad, puede encarecerse demasiado la red. Por ello estudiaremos las virtudes y desventajas de los principales, para poder aplicarlos correctamente obteniendo así un equilibrio y eficiencia.
2 MEDIOS GUIADOS
2.1 TIPOS DE CABLES DE COBRE
El cable (o conductor) de cobre es una tecnología relativamente barata, fácil de instalar y
mantener. Es el medio de transmisión preferido para la mayoría de las instalaciones de redes
LAN.
Sin embargo los cables adecuados para las exigencias de una red LAN, no pueden ser construidos de cualquier forma.
Los conductores extendidos cuando conducen energía eléctrica (flujo de electrones) generan
campos magnéticos, en forma directamente proporcional al caudal del flujo eléctrico (corriente).
La información binaria (unos y ceros) transmitida por los conductores, es representada por
una corriente variable. A mayor cantidad de información por segundo que se desee transmitir
la corriente deberá cambiar de valor más rápidamente.
Esto se traduce en campos magnéticos variables de alta velocidad generados por cada conductor que conduce información.
El campo magnético presente, de no tomar precauciones y adoptar métodos constructivos
especiales, puede interferir a otros conductores, ya que el efecto es reversible, es decir que un
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campo magnético variable genera un flujo de electrones (corriente) en un conductor cercano y
hasta a sí mismo (efecto de autoinducción).
Distintas técnicas son posibles de aplicar en la construcción de los cables, para evitar estos
efectos indeseables, que terminan por limitar la velocidad máxima de transmisión y la longitud utilizable.
En las redes de área local (LAN), son muy populares los cables coaxiales y los de pares re-
torcidos, fundamentalmente por ser bastante económicos y eficientes.
2.1.1 Cables coaxiales
El cable coaxial consiste en un núcleo de cobre rodeado por un
aislante, una malla metálica y una funda protectora externa.
Las dimensiones de sus componentes determinan algunas características, como la impedancia por ejemplo. Deben tenerse en
cuenta a la hora de aplicarlo en las redes, ya que todos los componentes adicionales participantes, como las placas de red y
conectores, deben corresponderse con estas características.
Las especificaciones de los cables coaxiales se agrupan por normas, siendo la RG58 la adoptada para las redes LAN definida
por el instituto de ingenieros electrónicos y electricistas en la
norma IEEE 802.3a, más conocida como "thin" (delgada)
ETHERNET o ETHERNET 10 Base 2.
El coaxial RG58, es un cable con una impedancia de cincuenta
ohms (50 Ω), y permite construir segmentos lineales de red de
hasta 185 metros de longitud máxima.
2.1.1.1 Conectores normalizados
Para la conexión de cada nodo de la red, serán necesarios conectores norma BNC. Si bien se
los puede comprar para ser armados por distintas metodologías, la que mejor resultados da es
la del "crimpeado".
Conector BNC para
crimpear en RG58.
Conector BNC crimpeado en cable
norma RG58.
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2.1.2 Herramientas para el crimpeado
Conecto
ado
El armado de los conectores BNC requiere de herramientas especializadas. Una herramienta
permite apretar los terminales del conector BNC (crimpear), y la otra herramienta permite
cortar y pelar convenientemente el cable a las longitudes correctas.
ESTUDIO
Pinza crimpeadora para co-
nectores BNC.
2.1.2.1 Ancho de banda
El cable coaxial RG58 permite construir redes de muy bajo costo, y fue muy popular hace
algunos años. Pero las características eléctricas de este cable nos limitan la velocidad máxima
de la comunicación.
La velocidad (ancho de banda) se define en cantidad de bits transmitidos por segundo, siendo
factibles 10 Mega bits/segundo con este tipo de cable.
2.1.3 Circuitos balanceados de pares retorcidos (UTP-STP)
Los cables de pares retorcidos (UTP) son los más utilizados en la
actualidad, ya que permiten el enlace a mayores velocidades que el
cable coaxial. En la actualidad se lo emplea para enlazar nodos
desde 10 a 1000 Megabits por segundo, obteniéndose una óptima
relacion costo-performance.
Sus características eléctricas se agrupan en categorías, siendo la
Cable UTP
categoría seis la que nos permite llegar hasta los 1000 megabits por
segundo.
Cortador de cable coaxial
Son aplicables a las redes IEEE 803.3i más
conocida como Ethernet 10 Base T, IEEE 802.3u
o Ethernet 100 Base TX y IEEE 802.3ab o
Ethernet 1000 Base T.
2.1.3.1 Conectores normalizados
Los conectores apropiados para los cables UTP,
son de la norma RJ45. Son parecidos a las fichas
que se utilizan comúnmente en telefonía, pero
debe notarse que son más anchos, y tienen ocho vías de conexión.
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r RJ45 arm
2.1.3.2 Herramientas para el crimpeado
Los conectores RJ45 se arman con una pinza crimpeadora especial. El aislante protector externo, se puede quitar con un pelacables especial.
Pinza Crimpeadora RJ45
y pelacables UTP
3 FIBRA ÓPTICA
La historia de la fibra óptica se remonta al año 1972 en Inglaterra, donde se puso a prueba un
sistema de transmisión por fibra óptica. Este inicio fue muy auspicioso pues permitió en poco
tiempo imponer el uso de este medio de comunicación a nivel mundial.
Este elemento ha evolucionado a través de su corta vida, y actualmente las tecnologías de
fabricación le confieren una alta calidad y confiabilidad que aumenta con el tiempo.
La fabricación de la fibra óptica se produce a partir de la fundición de oxido de silicio, arena
y algunos otros elementos químicos hasta su fundición y aleación total, una vez fundidas se
pasa a un proceso de mezclado en donde se obtiene una composición uniforme para comenzar
a estirar el material y darle forma a la fibra óptica tal cual quedará definitivamente, en este
proceso de estirado la máquina que lo realiza va añadiendo calor en las zonas de estirado para
poder darle la uniformidad que esta necesita para la transmisión correcta de la luz.
De esto justamente se trata la fibra óptica, de la transmisión de luz por medio de un cable,
distintas ramas de la industria adoptaron la fibra óptica como medio para sus nuevos desarrollos, algunas de estas son aplicaciones son:
1. TRANSMISIONES TELEFÓNICAS
2. TELEVISIÓN POR CABLE.
3. ENLACES LOCALES DE ESTACIONES TERRESTRES.
4. AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL.
5. CONTROLES DE PROCESOS.
6. APLICACIONES DE COMPUTADORA Y TRANSMISIÓN DE DATOS.
7. APLICACIONES MILITARES.
8. APLICACIONES HOGAREÑAS.
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De todas estas nos ocuparemos de la transmisión de datos aplicadas a las redes informáticas.
Las fibras ópticas por lo general tienen un grosor de 125 Micras de diámetro (un tamaño muy
parecido al de un cabello humano), la presentación de las mismas va a depender de su aplicación y vienen agrupadas en 1, 2, 4, 6, 144 y 900 fibras. En la siguiente figura se puede ver un
ejemplo de fibras ópticas portando luz cada una de ellas.
ESTUDIO
Fibra óptica con luz
La composición de un hilo de fibra óptica consiste en un centro por donde se transmite la luz
llamado CORE o núcleo, otra capa llamada CLADDING o encamisado del núcleo y una cubierta externa protectora llamada COATING o JACKET. El objetivo del core es transmitir la
luz desde un extremo a otro del hilo o filamento, el cladding es el encargado de contener el
haz de luz dentro de un canal estrecho y evitar la dispersión de los rayos de luz hacia capas
más externas y finalmente el coating o cubierta exterior tiene como función proteger el hilo de
fibra óptica que en detalle podemos ver en la siguiente figura.
Detalle de una Fibra Óptica
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3.1 COMO FUNCIONA UNA FIBRA ÓPTICA
Como hablábamos anteriormente la fibra óptica tiene la capacidad de transmitir luz. En un
sistema de red hoy en día es común encontrar tramos de cableado de cobre y otros en donde
intervenga la fibra óptica. Con este ejemplo pasaremos a explicar la forma en que se transmite
las señales mediante la fibra y como son las comunicaciones con los sistemas de cableado
convencional.
Una fibra óptica tiene la capacidad de transportar luz por su interior pero esto solo no alcanza
y se necesitan varios elementos que cumplen diferentes funciones.
Para realizar una transmisión y recepción de información serán requeridos los siguientes elementos: una señal eléctrica para transmitir, un amplificador de señal para excitar un dispositivo capaz de traducir estas ondas en impulsos lumínicos, este generador de luz puede ser
Diodo Emisor de Luz conocido como LED por sus siglas en ingles o un emisor de luz tipo
LASER (Light Amplification by Stimulated Emisión of Radiation – Amplificación de la Luz
mediante Emisión Estimulada de Radiación), la fibra óptica como medio de comunicación
que llevará al otro extremo y un detector de luz que enviará su señal a un transductor que
tenga la capacidad de convertirla en una señal eléctrica nuevamente así completando la transmisión.
Etapa Transmisora Etapa Receptora
Señal
Eléctrica
Amplifi-
cador
Diodo
Emisor
Fibra Óptica
Diodo
Receptor
Conversor
de Señal
Señal
Eléctrica
A continuación detallaremos los emisores de luz más comunes utilizados hoy para la generación de las ondas lumínicas, LED y LASER.
LED: La utilización de este tipo de emisión de luz está dada mayormente en las fi-
bras multimodo, puesto que es más barato y más fácil de implementar pero está
limitado por su relativamente corto alcance
LASER: Este elemento genera un tipo de luz que no se dispersa y tiene una gran
potencia de emisión, por esto es utilizado para largas distancias y generalmente en
fibras Monomodo. Como desventaja se podría marcar su mayor costo frente a los
LED y la preparación del mismo en el acople.
Para poder explicar el funcionamiento de las fibras ópticas debemos primero hacer una clasificación de las mismas y detallaremos el modo en que viaja la luz en cada una de ellas, cuales
son las ventajas y desventajas y por consiguiente a que segmento comercial están orientadas.
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3.2 TIPOS DE FIBRAS
3.2.1 FIBRAS MULTIMODO
Las fibras multimodo se caracterizan por transmitir más de un rayo de luz al mismo tiempo, y
esto es posible porque los rayos que ingresan a la fibra lo hacen con pequeñas diferencias en
los ángulos de incidencia, ya dentro de la fibra se producen dos fenómenos de la óptica, la
Reflexión y la Refracción.
Para poder comprender estos fenómenos haremos que un rayo de luz que viaja por el Aire
impacte sobre la superficie del Agua, con la ayuda de la siguiente figura veremos las diferencias entre la refracción y la reflexión.
En el primer caso un ángulo de incidencia grande hace que el rayo de luz penetre en el agua,
pero esta tiene una densidad distinta a la del aire que provoca una desviación en la dirección y
un cambio de velocidad, este efecto es conocido como refracción.
En el segundo caso el ángulo de incidencia es pequeño y se produce un efecto conocido como
reflexión, el haz rebota en la superficie y sale con un ángulo igual al de ingreso sin cambiar su
velocidad ya que sigue viaje en el mismo medio (el aire).
Refracción Reflexión
Haz con ángulo de
incidencia grande
Haz con ángulo de
incidencia pequeño
Haz de luz reflejado
ESTUDIO
AIRE AIRE
AGUA AGUA
Haz de luz refractado
Como resultado de lo expuesto se desprenden dos cosas importantes, primero: que los materiales ópticos poseen ambas cualidades y que solo los diferencian los materiales con que fueron fabricados para acentuar algunas de estas dos características, segundo: el ángulo en el que
incide un rayo de luz sobre un material hará que se genere alguno de estos dos fenómenos.
Las fibras multimodo a su vez se dividen en dos grupos:
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3.2.1.1 FIBRAS MULTIMODO DE ÍNDICE FIJO
La fibra multimodo de índice fijo o escalonado tiene un funcionamiento simple. Esta fibra
está compuesta por los tres componentes antes mencionados el Core por donde viaja el rayo
de luz, el Cladding que es una cubierta de un material óptico pero de distinto grado de refracción tiene una doble función, reflejar hacia el interior los rayos con mayor ángulo de incidencia y no dejar entrar los refractados en su interior. Esta forma de viajar de los rayos genera un
efecto nocivo llamado dispersión, producido por las distintas longitudes de sus recorridos por
lo tanto si envió un paquete con información llegarán dos paquetes idénticos con una diferencia en el tiempo de arribo y esto es algo indeseable. Las diferencias de tiempo en el arribo de
la información hacen que este tipo de fibra se utilice en tramos cortos.
Fibra Multimodo de Índice Fijo
Haz de luz refractado Haz de luz reflejado
Dispersión
Fuente de Luz
Cladding Coating
Core
3.2.1.2 FIBRAS MULTIMODO DE ÍNDICE GRADUAL
Este tipo de fibra multimodo transmite el rayo de luz haciéndolo rebotar en la capa externa y
enviándolo de nuevo hacia el núcleo para comenzar un nuevo medio ciclo hacia el lado
opuesto de la fibra. Un índice de refracción gradual desde el centro hacia el Cladding hace
que los cambios de dirección de los rayos sean suaves y tengan un mínimo grado de dispersión. El resultado de este modo es una mejor recepción de la señal que en las de índice fijo.
Igual que en el caso anterior las distancias son limitadas y el uso de estas fibras está orientado
a redes con tecnología Gigabit Ethernet.
Fibra Multimodo de Índice Gradual
Fuente de Luz
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