La fibra óptica consiste en un hilo largo, delgado y flexible de vidrio o de otro material transparente (generalmente, materiales plásticos), capaz de conducir en su interior un rayo luminoso (rayo láser). Se consigue con ello un sistema de transmisión unidireccional, que acepta una señal eléctrica, la convierte, la transmite mediante pulsos de luz y la recupera en el destino para volver a convertirla en señal eléctrica.
En un cable de fibra óptica se pueden distinguir dos partes con distinto índice de refracción: el núcleo (es macizo y se encuentra en el interior del cilindro de fibra óptica) y el revestimiento (es la parte exterior de la fibra y tiene un índice ligeramente inferior al del núcleo). Los sistemas de fibra óptica disponibles actualmente pueden transmitir del orden de los 1.000 Mbps.
Sus principales características son: un gran ancho de banda, con una atenuación pequeña, e inmunidad frente a las interferencias electromagnéticas (debido a la naturaleza luminosa de la señal transmitida). Además, el espacio entre repetidores es mucho mayor que en el caso del cable coaxial, lo cual contribuye a la reducción del coste total de la instalación.
Dentro de sus principales desventajas está su alto coste, tanto de su instalación como de las interfaces que requieren.
La utilización de la fibra óptica se justifica en aquellos casos en los que la velocidad de transmisión necesaria sea muy alta, de manera que uno de sus principales usos es la interconexión de redes de área local. También puede ser interesante la instalación de la fibra óptica en sistemas de tiempo real, en los que la velocidad de transmisión es un factor decisivo, o en redes de área local con un gran tráfico de datos. Figura 7.
Fig 7. Fibra óptica.
La transmisión vía satélite utiliza microondas, de forma que antes de pasar a explicar cómo se realiza dicha transmisión se explicará el fundamento de la transmisión de datos utilizando microondas.
Los sistemas de microondas se basan en la utilización de ondas electromagnéticas de frecuencias altas (entre 1 y 2,5 GHz). Se cumple que cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el ancho de banda disponible y, por tanto, se podrá utilizar un mayor número de canales al mismo tiempo.
El inconveniente de este tipo de sistemas es que la propagación de la señal es de tipo óptico (debido a la longitud de onda tan pequeña que tienen estas señales), lo cual quiere decir que para que se pueda realizar la transmisión entre dos antenas, ambas deben ser visibles, ya que cualquier obstáculo físico haría que la transmisión no fuera posible. Además, fenómenos atmosféricos como la lluvia, niebla o nieve dificultan la propagación de las señales microondas.
Debido a esto, las distancias entre la antena emisora y la receptora suelen ser inferiores a 50 km, incluso utilizando antenas parabólicas dicha distancia no supera los 100 km. La utilización de los satélites viene a solucionar en cierta forma el problema que se presentaba en el caso de los sistemas microondas terrestres, ya que los obstáculos naturales pueden ser superados utilizando como estación intermedia un satélite.
Debido a esto, la función principal que realizan los satélites es servir como repetidor; en estos casos la frecuencia de la señal puede ser superior a 2,5 GHz, permitiendo por tanto un mayor ancho de banda.
Los satélites suelen presentar las siguientes características:
— Siguen una órbita estacionaria. Esto quiere decir que su posición respecto a la Tierra no varía. Para conseguir esto el satélite tiene que tener el mismo período de rotación que la Tierra. Esto se consigue a una altura aproximada de 35.784 km. La razón de que los satélites tengan que ser geoestacionarios es para «estar a la vista» de las estaciones de Tierra en todo momento (condición imprescindible para la transmisión de microondas), ya que si variaran su posición podría ocurrir que alguna de las estaciones terrestres no pudiera transmitir.
— Si dos satélites utilizan la misma banda de frecuencias y están suficientemente cerca interferirán entre sí. Para evitar esto deben estar separados 4 grados (desplazamiento angular medido desde la Tierra).
El funcionamiento básico de un satélite es el siguiente:
1. Reciben los datos procedentes de la Tierra a una frecuencia determinada.
2. Amplifica la señal si la transmisión es analógica o la repite en caso de que sea digital.
3. Retransmite los datos con otra frecuencia a la estación destino.
Un único satélite puede operar con varias frecuencias de banda, cada una de éstas se llama «canal transpondedor» o simplemente «transpondedor».
Dentro de las principales ventajas que presentan los satélites está que el satélite no sólo permite enviar los datos a una estación concreta, sino que es capaz de transmitirla a una amplia zona terrestre pudiendo ser captada por varias estaciones.
Las características más importantes de las comunicaciones vía satélite son las siguientes:
1. Permite una gran cantidad de comunicaciones. Una estación satélite puede dar servicio a varios millares de canales de voz.
2. Permite transmisión de radiodifusión. Esto es muy útil en la prestación de servicios como correo electrónico y sistemas distribuidos.
3. El coste de transmisión es independiente de la distancia entre los lugares entre los que se produce la transmisión, ya que las estaciones reciben servicio del mismo satélite de comunicaciones.
4. El retraso de propagación es importante, ya que los datos tienen que ir al satélite desde la estación emisora y desde éste a la estación destino (la distancia que tienen que recorrer los datos es muy grande).
5. Puede haber problemas de seguridad debido a la característica de radiodifusión antes mencionada, ya que antenas ajenas a la transmisión pueden captar la transmisión de los datos (esto mismo ocurre en las transmisiones de radio).
Este último medio de transmisión se basa en la modulación de alguno de los parámetros del rayo láser, como podría ser la amplitud, la frecuencia, la fase o la polarización basándose en los datos que se pretende enviar. El funcionamiento básico de este tipo de transmisión consistiría en modular el rayo láser en función de los datos a transmitir, de forma que cuando el rayo láser llegue al destino se demodula éste para extraer la información que se pretendía mandar.
Con este medio de transmisión se consiguen anchos de banda del orden de 100 MHz y, como ya se ha comentado, cuanto mayor ancho de banda, mayor capacidad de transmisión permite el medio. Por tanto, en cuanto a esta capacidad de transmisión el rayo láser puede ser bastante interesante. El principal inconveniente que presenta es que la transmisión directa por espacio es bastante complicada, ya que puede sufrir una gran atenuación en determinadas condiciones físicas: niebla, lluvia, aire polucionado, etc.; debido a esto, su principal utilización consiste en la transmisión entre satélites.
PERTURBACIONES
La comunicación a través de cualquier medio se ve expuesta a numerosas inclemencias que afectan al contenido final de la información recibida. El conocimiento de estos fenómenos permite detectarlos, evitarlos o corregirlos. Por tanto, es necesario definirlos y se comienza de la forma más genérica.
Se define como perturbación todo conjunto de actuaciones externas e internas sobre el sistema de transmisión, que provocan que la señal recibida por la fuente colectora no sea exactamente igual a la enviada por la fuente emisora. Una perturbación puede ser generada en el interior del sistema de transmisión (sistema perturbado) o provenir del exterior, de otro sistema, que se denomina sistema perturbador.
Existen varios tipos de perturbaciones, que se pueden clasificar en los siguientes grupos:
En general, tanto las distorsiones como la diafonía son perturbaciones internas, mientras que el ruido y las interferencias son externas. No obstante, algunos tipos de diafonía y ruido pueden considerarse perturbaciones externas e internas, respectivamente.
Las distorsiones se producen siempre en presencia de la señal; las diafonías, ruidos e interferencias existen, en cambio, con independencia de la presencia de la señal.
Existe una diferencia fundamental entre los ruidos y los otros tipos de perturbaciones; en efecto, los ruidos puede decirse que tienen siempre carácter aleatorio, sea en su aparición, sea en sus características de amplitud o de fase.
En cambio, las distorsiones y diafonías tendrán normalmente el carácter de las señales originadas por las fuentes de los sistemas de transmisión perturbado y en su caso perturbador.
Esta perturbación es propia de sistemas de Transmisión que utilizan como medio de transmisión líneas metálicas sin blindaje y es debido al acoplamiento electromagnético entre dichas líneas. No obstante, la aplicación de este término es apropiada cuando se trata de perturbaciones producidas entre sistemas homogéneos. Las perturbaciones producidas por otros sistemas de distinta naturaleza se consideran como ruidos o interferencias.
Se pueden definir como todo tipo de señal que no fue enviada desde la fuente, pero, por estar presente dentro de la banda de la señal transmitida y con niveles perceptibles, perturba la recepción de ésta. Bajo esta denominación general podrían entrar algunas perturbaciones de las ya vistas, aunque, debido a que actúan bajo mecanismos bien diferentes a los otros ruidos, se ha considerado conveniente separarlas. Así pues, una vez excluidas las distorsiones y las diafonías, al resto de las posibles perturbaciones de origen electromagnético que aparezcan sobre la señal se denominarán ruidos.
Tipos de ruidos
— Ruido térmico. Es una perturbación de carácter aleatorio que aparece de forma natural en los conductores por agitación térmica de los electrones; es dependiente de su temperatura, aumentando la potencia del mismo con ella. Se suele denominar ruido blanco debido a que, en la gama de frecuencias particular de trabajo, se puede considerar con densidad espectral uniforme.
El ruido térmico es independiente de la frecuencia. No obstante en telefonía, al medirlo, se realiza una ponderación dando a cada frecuencia un peso en función del efecto producido en el oído humano. El nivel de ruido se expresa en dBmW, que representa la relación en decibelios entre la potencia de ruido y la de una señal de 1 mW, tomada como nivel de referencia.
— Ruido impulsivo. Es de carácter aleatorio en cuanto a su aparición; suele darse como impulsos de corta duración, de amplitud variable, pero comparable con la señal, con un amplio espectro de frecuencias. Es producido normalmente por inducciones, consecuencia de conmutaciones electromagnéticas.
— Ruido de interferencia. Es el tipo de ruido producido sobre una línea de comunicaciones, por otras circundantes o, en general, por cualquier fuente de radiación electromagnética que, por la proximidad, afecta negativamente. Todo el mundo ha sufrido alguna vez la intromisión de ruidos al utilizar el teléfono, producidos por la presencia cercana de una emisora de radio.
Habitualmente se evita con un adecuado blindaje de la línea de comunicaciones.
— Ruido de cuantificación. Es inherente a los métodos de transmisión de señales previamente cuantificadas, como es el de la codificación de señales analógicas mediante señales digitales.
Interferencia es un término particularmente utilizado en sistemas radioeléctricos y que, en principio, puede atribuirse a alguno de los tipos de ruido ya comentados. No obstante, se aplica específicamente a aquellos casos de influencia de sistemas radioeléctricos, cuyo espectro incluya frecuencias perturbadoras para un determinado sistema radioeléctrico, por coincidir sobre la banda de transmisión de éste.
Algunos casos de ruidos de tipo atmosférico o cósmico pueden ser considerados como interferencias (por ejemplo las descargas eléctricas).
Es una perturbación frecuente de la red telefónica conmutada. Consiste en una señal de las mismas características que la original, pero atenuada y retardada respecto a la misma. Se produce por desequilibrio en los transformadores híbridos de conversión de dos a cuatro hilos, así como en cualquier punto en que existe una reflexión de energía por desadaptación de impedancias. Este fenómeno cobra especial importancia cuando la distancia es grande, como en comunicaciones intercontinentales por cable submarino o vía satélite.
