Señales, Atenuación, Reflexión y Ruido en Sistemas de Telecomunicaciones

Señales en Sistemas de Comunicaciones

Propagación de una Señal

Propagar significa desplazar en forma de energía.

Velocidad de Propagación

La velocidad de propagación depende casi exclusivamente del medio de transmisión. Por ejemplo, las señales luminosas se propagan más rápido. Este medio de transmisión determina la velocidad debido a:

  • La naturaleza propia del medio.
  • La geometría o estructura del medio.
  • La frecuencia propia de los pulsos de la señal.

Tiempo de Latencia

Es el tiempo que tarda un bit en desplazarse ida y vuelta.

Rtt a-b = lat/2

Rtt b-a = lat/2

Todos los sistemas de telecomunicaciones presentan una latencia. Si esta está controlada, el sistema funciona correctamente. Si la latencia aumenta, los pulsos interfieren con otros pulsos y la información se destruye. Si el tiempo de propagación (Rtt) es demasiado largo, se debe diagnosticar la red. El tiempo promedio de latencia en una LAN debe ser de 1 ms. Para una WAN, menor a 150 ms se considera aceptable y el tiempo máximo es de 300 ms.

Para tiempos mayores a este, la red presentará pérdida de paquetes (información).

Causas del Retardo

La principal causa de retardo son los medios de transmisión debido a una mala calidad en general: mala calidad de cable, mala calidad en los empalmes, etc.

Otro fenómeno que interfiere o dificulta el tiempo en una red es la congestión. La congestión en la red se debe a altos volúmenes de información que están siendo introducidos por los hosts a la red. En redes de transporte se generan cuellos de botella en los nodos de enrutamiento.

Si el tiempo de propagación de 1 bit es demasiado corto, es posible que se deba reducir la velocidad de los bits (buffering) para que el resto de equipamiento pueda interpretar la información.

Atenuaciones

La atenuación se define básicamente como la pérdida de energía de la señal transmitida. El principal fenómeno que afecta la atenuación es la distancia. La atenuación es un fenómeno que no se puede evitar, pero sí se puede lograr que ese valor sea el menor posible controlando la calidad y la naturaleza de la transmisión.

Reflexión

La reflexión se produce generalmente en señales eléctricas. Es cuando los pulsos de luz tropiezan con una discontinuidad y se produce un efecto de retorno de la energía. Si la reflexión no es controlada, esta energía interfiere con bits posteriores. Dependiendo de la calidad de los componentes, la reflexión será o no un problema.

Reflectometro Óptico (OTDR)

Evitamos la reflexión en la red con calidad en el uso de los componentes.

Otro fenómeno que ocasiona reflexión es el desacople de impedancias. Se lo evita empleando elementos que sean del mismo tipo.

Ruidos

Son señales no deseadas que se suman a la señal útil. Ninguna señal eléctrica puede producirse libre de ruido. Es importante mantener la SNR (Signal to Noise Ratio) lo más alta posible.

El BER (Bit Error Rate) es la cantidad de bits perdidos por unidad de tiempo.

Fuentes de Ruido que Afectan a las Redes Ethernet (Redes LAN)

NEXT (Near-End Crosstalk)

Diafonía: la interferencia de una señal sobre otra, como escuchar la radio del radiotaxi.

Paradiafonía: interferencia entre sistemas cercanos, por ejemplo, al mismo tiempo escuchar la conversación del vecino.

El NEXT es la paradiafonía de los sistemas de red (la interferencia entre cables). El ruido NEXT se lo cuantifica en dB.

Campos opuestos se cancelan, es por esto que los diseñadores han optado por hacer el trenzado de cables.

Para certificación de cables se utilizan el NEXT A y el NEXT B.

Ruido Térmico

El ruido térmico está presente en toda transmisión sobre par de cobre. No se puede evitar, es a causa del movimiento aleatorio de electrones. Por lo general es relativamente insignificante (ruido blanco, ruido rosa).

Ruidos de Línea

Son el tipo de ruido que más afectan a las redes. Se producen por las líneas de alimentación AC y por las conexiones a tierra de referencia. La electricidad en general afectará a los datos si no es tratada correctamente. Estos ruidos afectan el desempeño global de la red. Evitar siempre los trayectos en paralelo y si existen, cruces de 90 grados.

Existen ciertos dispositivos que introducen ruido a las líneas de alimentación AC como ser monitores CRT, motores de inducción (licuadoras, taladros), sistemas de radio y reactancias. Estos elementos provocarán errores en los sistemas informáticos. Son ruidos difíciles de controlar. Este problema se complica aún más si la computadora carece de una referencia a tierra.

Ruidos EMI – RFI

Son ruidos de fuentes externas que atacan la calidad de la señal. Generalmente incluyen sistemas de iluminación, motores eléctricos, sistemas de transmisión inalámbrica (radios, microondas, routers inalámbricos, teléfonos celulares).

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