Par Trenzado 56u72

Comunicaciones PAR TRENZADO Pedro Jara Maldonado e-mail: [email protected]

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA Ingeniería Electrónica Abstract: In this paper, we analyze the twisted pair cable, a cable that is widely used in telecommunications, their study is required for an electrical engineer to understand its functioning and usefulness.

PALABRAS CLAVE: Cobre, transmisión, medio, interferencia.

trenzado es un cable de dos hilos entrelazados en forma de espiral para la comunicación entre un transmisor y un receptor.

I INTRODUCCIÓN

III DESCRIPCIÓN FÍSICA

En este ensayo analizaremos el par trenzado como medio de transmisión físico. Este cable compuesto de material de cobre es excelente para la transportación de información entre un transmisor y un receptor. A este cable (al igual que el cable coaxial y la fibra óptica) se lo clasifica dentro del grupo de los medios de transmisión guiados porque las ondas se transmiten a lo largo de un camino o medio físico. Existen los medios de transmisión no guiados que son los medios inalámbricos.

El cable de par trenzado se compone de la siguiente manera:    

II DEFINICIONES 

Existen diversas definiciones de varios autores acerca de lo que es el par trenzado que a continuación describiremos:

Par de hilos de cobre embutidos en un aislante y trenzados entre sí. El grosor de los hilos varía, alrededor de un milímetro, así como el número de vueltas por pulgada. Los hilos suelen ser de cobre. El trenzado se utiliza para evitar las interferencias con cables compuestos por varios hilos adyacentes, así como las interferencias externas. Un cable suele llevar varios hilos como por ejemplo 4 u 8.

En la figura 1, vemos un modelo de par trenzado. Como podemos ver en la figura tenemos dos cables aislados independientemente, trenzados a veces están embutidos en un cable y normalmente se los instala en edificios en construcción.

“El cable está compuesto por un par de hilos de cobre embutidos en un aislante y trenzados entre sí (twisted pair)” (2). “El cable de par trenzado es unos de los más comunes y económicos de los que se utilizan como medio de interconexión en una red de telecomunicaciones” (1).

La longitud de trenzado puede depender mucho de la distancia, pero dicha longitud puede variar entre 0,4 y 0,9mm.

El par trenzado es el medio guiado más económico y a la vez más usado. Consiste en dos cables de cobre embutidos en un aislante, entre cruzados en forma de espiral (3). Figura 1: Par trenzado Entonces basándonos en las definiciones de tres autores, podemos darnos cuenta que el par 1

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En la figura 2 y 3, vemos que dicho cable trenzado puede ser de 2 hilos, de 4 hilos o incluso hasta ocho hilos.

Un par trenzado puede ofrecer hasta 1 MHz de ancho de banda para la señalización analógica punto a punto. Lo que permite transportar un buen número de canales de voz.

Figura 2: Cable de dos hilos

Figura 3: Cable de 4 hilos IV CARACTERÍSTICAS DE TRANSMISIÓN En cuanto a las características mencionar las siguientes: 

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podemos Figura 4: Atenuación en los medios guiados típicos V APLICACIONES

Posee escasa inmunidad frente a las interferencias producidas por campos electromagnéticos externos y frente al ruido impulsivo. Es de bajo costo y de amplio uso en distintas partes de la red. Posible presencia de diafonía (interferencias electromagnéticas). Ancho de banda máximo reducido. La resistencia eléctrica del par disminuye cuando mayor es el diámetro del conductor. Se usan para transmitir tanto señales analógicas como señales digitales. Para señales analógicas, se necesitan amplificadores cada 5 o 6 km. Para transmisión digital se requieren repetidores cada 2 o 3 km. Permite menores distancias, menor ancho de banda y menor velocidad de transmisión. En la figura 4, vemos en el par trenzado la fuerte dependencia de la atenuación con la frecuencia. Se caracteriza por su gran susceptibilidad a las interferencias y al ruido, debido a su fácil acoplamiento con campos electromagnéticos externos.

Este tipo de cable tiene las siguientes aplicaciones: 

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Es el utilizado en las instalaciones telefónicas. En las redes telefónicas públicas se denominan pares de abonado o también bucle de abonado. Es el más utilizado tanto para señales analógicas como digitales. Es el medio de transmisión más usado en el tendido de redes de comunicación dentro de edificios. En señalización digital, el par trenzado es igualmente el más utilizado. Los pares trenzados se utilizan para las conexiones al conmutador digital o a la PBX digital, con velocidades de 64 kbps. Se utiliza también en redes de área local dentro de edificios para la conexión de computadoras personales, con una velocidad de entre 10 Mbps, 100 Mbps hasta 1 Gbps. Para aplicaciones de larga distancia el par trenzado se puede utilizar a velocidades de 4 Mbps o incluso mayores. Su costo es menor y a la vez sencillo de manejar pero esta limitado en términos de

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la figura 6 la relación entre algunos de los calibres más importantes y su diámetro en milímetros.

VI DETALLES CONSTRUCTIVOS Y OPERATIVOS Para su fabricación debemos tomar en cuenta lo siguiente: 

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Su estructura es la de uno o varios conductores aislados, trenzados de a pares en espiral, y protegidos por una cubierta de polietileno o poli cloruro de vinilo u otro material aislante. En la figura 5, vemos como esta construida la sección de unos de los conductores del par trenzado. Para evitar la interferencia externa, los pares trenzados se construyen blindados, es decir, recubiertos por una capa metálica entre los aislamientos. Esto eleva el costo pero permite aumentar el rendimiento y la transmisión digital de datos a grandes velocidades. En la figura 3 anterior, los dos hilos generalmente son de reserva.

Figura 6: Relación de calibres y diámetros en mm según la AWG Los valores empleados normalmente para estas funciones son los correspondientes a los calibres 22 y 24; especialmente este último. Detalles constructivos de los conductores Los conductores son en general de alambre de cobre electrolítico recocido y de sección circular. Tienen una resistencia máxima normalizada de 0,017241 Ohms x mm2/m, a 20°C de temperatura. VIII CLASIFICACIÓN DE LOS PARES TRENZADOS Se dispone de cuatro tipos que son el cable sin pantalla UTP (Unshield Twisted Pair), el apantallado STP (Shielded Twisted Pair), el cable FTP (Foiled Twisted pair) y cable S-UTP. STP (Shielded Twisted Pair) En este tipo los conductores del cable de cobre van trenzado por parejas y cada pareja de estos está cubierta por una capa metálica que hace de pantalla (vista en la figura 7). Es adecuado para grandes distancias y velocidad por su menor atenuación y menos sensibilidad a las interferencias. Normalmente dispone de 4 pares y tiene una impedancia de 120 a 150 ohmios. Los cuales los podemos clasificar de la siguiente manera:

Figura 5: Componentes de un conductor de cable telefónico VII NORMALIZACIÓN DE CABLES Según la American Wire Gauge (AWG), en valores enteros denominados calibres y tienen su correlación en mm o en pulgadas, observamos en

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Clase D+ 100 Mhz Clase E 300 Mhz Clase F 600 Mhz

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Figura 7: Partes de un cable STP UTP (Unshield Twisted Pair)

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Que quiere decir “Cables de pares trenzados sin apantallar”. Son de bajo costo, facilidad de tendido, utilizado en telefonía. La tendencia es a utilizar UTP, aunque la normativa permite menor cantidad de pares, lo usual es que un cable UTP tenga 8 hilos conductores formando cuatro pares trenzados. La impedancia de estos es de 100 ohmios.

compuesto por cuatro pares de cables de cobre trenzados, con una trenza cada diez centímetros. A 10 Mbps, posee una atenuación de 13.1 dB cada 100 m. UTP – categoría 4: Este cable es el más usado para telefonía digital. Permite velocidades binarias de hasta 20 Mbps y la instalación de Redes de Área Local con tecnologías Token Ring de 16 Mbps o Ethernet. Está compuesto por cuatro pares de cables de cobre trenzados. UTP – categoría 5: Este cable es utilizado para voz y datos; acepta hasta 100 Mbps de velocidad binaria. Permite la instalación de Redes de Área Local con tecnología Token Ring o Ethernet. Está compuesto por cuatro pares de cables de cobre trenzados, con una trenza por cada centímetro. Cada 100 m, posee una atenuación de 8,2 dB a 16 Mbps y de 22,0 dB a 100 Mbps.

Características del cable UTP En la actualidad se recomienda utilizar el cable UTP – categoría 5 en razón de que la diferencia de precios es mínima y las Redes de Área Local a 100 Mbps se han convertido ya en el nuevo estándar en redes locales.

Se clasifican en 5 categorías usando la denominación numérica del 1 al 5. Tienen características de calidad diferentes en cuanto a su aislamiento exterior. Estos cables se conocen con el nombre de “plenum” y están construidos para que en caso de fuego produzcan una llama pequeña y con mínimo humo.

Cable FTP (Foilded Twisted Pair) Se trata de un cable UTP envueltos todos por una lámina metálica que hace pantalla.

Las características de cada categoría son las siguientes:

Cable S-UTP 

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UTP – categoría 1: Este cable se utiliza exclusivamente en telefonía analógica y no es apto para la transmisión de datos. Está compuesto por un solo par de cables de cobre trenzado. UTP – categoría 2: Este cable se utiliza en telefonía analógica y digital; acepta velocidades binarias de hasta 4 Mbps. Está compuesto por cuatro pares de cables de cobre trenzados. UTP – categoría 3: Este cable se utiliza para voz y datos; acepta hasta 10 Mbps de velocidad binaria. Permite la instalación de Redes de Área Local con tecnologías Token Ring de 4 Mbps o Ethernet. Está

Es un cable cubierto por una malla y una lámina metálica. La característica principal de un cable desde el punto de vista de la transmisión de información es la atenuación. Pues ésta se produce por la pérdida de energía radiada al ambiente, por lo que cuanto mas apantallado esta un cable menor es esta, por tanto el cable UTP de categoría mas alta tiene menor atenuación, ya que el mayor número de vueltas le da un mayor apantallamiento y menor atenuación tiene el cable STP o el cable coaxial. Por otro lado la atenuación depende de la frecuencia de la señal transmitida, a mayor 4

Comunicaciones frecuencia mayor atenuación cualquiera que sea el tipo de cable. Como veremos en la tabla 1, que nos muestra la atenuación de varios tipos de cable a diferentes frecuencias:

Tabla 1: Comparación de pares trenzados apantallados y sin apantallar IX CONCLUSIONES En conclusión, el cable par trenzado es un cable de gran utilidad, ya que por sus características, ayuda que la información de un transmisor a un receptor o viceversa, llegue sin mayores contratiempos evitando las interferencias electromagnéticas. X BIBLIOGRAFÍA [1] Teleinformática para ingenieros en sistemas de información, Antonio Ricardo Castro Lechtaler y Rubén Jorge Fusario, volumen 2, segunda edición, editorial reverté s.a. [2] Redes de datos, Manuel Fernández Barcell, Universidad de Cádiz, Tema VIII: Medios de transmisión, pdf [3] Comunicaciones y redes de computadores, Stallings William, séptima edición, editorial: Pearson, Prentice Hall, 2004

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