Tipos de Cables de Red
La gran mayoría de la redes están conectadas por algún tipo de cableado, que actúa como medio de transmisión por donde pasan las señales entre los equipos. Hay disponibles una gran cantidad de tipos de cables para cubrir las necesidades y tamaños de las diferentes redes, desde las más pequeñas a las más grandes.
Existen una gran cantidad de tipos de cables. Algunos fabricantes publican un catalogo con más de 2000 tipos diferentes que se pueden agrupar en 3 grupos:
Cable Coaxial
El cable coaxial, coaxil, coaxcable o coax,1 creado en la década de 1930, es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado núcleo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla, blindaje o trenza, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante dieléctrica, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante (también denominada camisa exterior).
El conductor central puede estar constituido por un alambre sólido o por varios hilos retorcidos de cobre; mientras que el exterior puede ser una malla trenzada, una lámina enrollada o un tubo corrugado de cobre o aluminio. En este último caso resultará un cable semirrígido.
Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez más altas y a la digitalización de las transmisiones, en años recientes se ha sustituido paulatinamente el uso del cable coaxial por el de fibra óptica, en particular para distancias superiores a varios kilómetros, porque el ancho de banda de esta última es muy superior.
La elección del diseño afecta al tamaño, flexibilidad y las propiedades eléctricas del cable. Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante (o dieléctrico), un apantallamiento o blindaje de metal trenzado y una cubierta externa.
El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que constituyen la información. Este núcleo puede ser sólido (normalmente de cobre) o de hilos. Rodeando al núcleo existe una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la distorsión que proviene de los hilos adyacentes. El núcleo y la malla deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, se produciría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla, atravesarían el hilo de cobre.
El apantallamiento tiene que ver con el trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea los cables. El apantallamiento protege los datos que se transmiten, absorbiendo el ruido, de forma que no pasa por el cable y no existe distorsión de datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le llama cable apantallado doble. Para grandes interferencias, existe el apantallamiento cuádruple. Este apantallamiento consiste en dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado.
Un cortocircuito ocurre cuando dos hilos o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado. En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido del fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el efecto es menor, y casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje causan un fallo en el dispositivo y lo normal es que se pierdan los datos que se estaban transfiriendo.
Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, teflón o plástico) rodea todo el cable para evitar las posibles descargas eléctricas.
El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado; por esto hubo un tiempo en que fue el más usado.
La malla de hilos absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un sistema sencillo.
En los cables coaxiales los campos debidos a las corrientes que circulan por el interno y externo se anulan mutuamente.
Cable de Fibra Óptica
Las fibras también se usan para la iluminación e imaginería, y normalmente se envuelven en paquetes para introducir o sacar luz de espacios reducidos, como en el caso de un fibroscopio.3 Algunas fibras diseñadas de manera especial se usan también para una amplia variedad de aplicaciones diversas, algunas de ellas son los sensores de fibra óptica y los láseres de fibra.
Típicamente, las fibras ópticas tienen un núcleo rodeado de un material de revestimiento transparente con un índice de refracción más bajo. La luz se mantiene en el núcleo debido al fenómeno de reflexión interna total que causa que la fibra actúe como una guía de ondas.5 Las fibras que permiten muchos caminos de propagación o modos transversales se llaman fibras multimodo (MM), mientras que aquellas que permiten solo un modo se llaman fibras monomodo (SM). Las fibras multimodo tienen generalmente un diámetro de núcleo más grande6 y se usan para enlaces de comunicación de distancia corta y para aplicaciones donde se requiere transmitir alta potencia. Las fibras monomodo se utilizan para enlaces de comunicación más grandes que 1000 metros.
Ser capaces de unir fibras ópticas con pérdida baja es importante en la comunicación por fibra óptica.7 Esto es más complejo que unir cable eléctrico e involucra una adhesión cuidadosa de las fibras, la alineación precisa de los núcleos de las fibras y el acoplamiento de estos núcleos alineados. Para las aplicaciones que necesitan una conexión permanente se hacen empalmes de fusión. En esta técnica, se usa un arco eléctrico para fundir los extremos y así unirlos. Otra técnica común es el empalme mecánico, donde el extremo de las fibras se mantiene en contacto por medio de una fuerza mecánica. Las conexiones temporales o semi-permanentes se hacen por medio de un conector de fibra óptica especializado.
El campo de la ciencia aplicada y la ingeniería encargado del diseño y la aplicación de las fibras ópticas se llama óptica de fibras. El término fue acuñado por el físico hindú Narinder Singh Kapany, quien es ampliamente reconocido como el padre de la óptica de fibras.
Características
Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y zinc ) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor (plástico). Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.
En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.
Funcionamiento
Los principios básicos de su funcionamiento se justifican aplicando las leyes de la óptica geométrica, principalmente, la ley de la refracción (principio de reflexión interna total) y la ley de Snell.
Su funcionamiento se basa en transmitir por el núcleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se siga propagando. Esto se consigue si el índice de refracción del núcleo es mayor al índice de refracción del revestimiento, y también si el ángulo de incidencia es superior al ángulo límite.
Cable de Par Trenzado no Blindado(UTP)
Un cable es un cordón que está resguardado por alguna clase de recubrimiento y que permite conducir electricidad o distintos tipos de señales. Los cables suelen estar confeccionados con aluminio o cobre.
Cable UTP
UTP, por otra parte, es una sigla que significa Unshielded Twisted Pair (lo que puede traducirse como “Par trenzado no blindado”). El cable UTP, por lo tanto, es una clase de cable que no se encuentra blindado y que suele emplearse en las telecomunicaciones.
El cable de par trenzado fue creado por el británico Alexander Graham Bell (1847-1922). Se trata de una vía de conexión con un par de conductores eléctricos entrelazados de manera tal que logren eliminar la diafonía de otros cables y las interferencias de medios externos.
Tras la invención del teléfono, su cableado compartía la misma ruta con las líneas de energía eléctrica. Sin embargo, se producían interferencias que recortaban la distancia de las señales telefónicas.
Para evitar esto, los ingenieros comenzaron a cruzar los cables cada cierta cantidad de postes, para que ambos cables recibieran interferencias electromagnéticas similares. A partir de 1900, los cables de par retorcido se instalaron en toda la red norteamericana.
Se conoce como “código de colores de 25 pares” al sistema que se utiliza para identificar un conductor en un cableado de telecomunicaciones con cables UTP. La primera agrupación de colores sigue el orden blanco-rojo-negro-amarillo-violeta, mientras que el segundo conjunto cromático es azul-naranja-verde-marrón-gris.
El subconjunto más frecuente de estos colores es blanco-naranja, naranja, blanco-verde, azul, blanco-azul, verde, blanco-marrón y marrón.
Entre las limitaciones que presenta el cable UTP se encuentran su escasa efectividad cuando se intenta conectar puntos muy remotos, el ancho de banda de la transmisión y la velocidad. Además, tanto las interferencias como los ruidos que provengan del medio por el que pase el cable influyen en la calidad de la comunicación, por lo que es necesario, además del recubrimiento y la técnica del trenzado, amplificar la señal cada una cierta cantidad de kilómetros, que es de un promedio de 2,5 en el caso de una conexión digital y del doble para una analógica.
Por otro lado, como puntos fuertes de los cables UTP, cabe destacar que son accesibles a nivel económico y que su implementación es sencilla y eficaz para solventar muchos de los problemas que presentan las redes básicas de comunicación.
De los cables que presentan cuatro pares de trenzas suelen usarse tan sólo dos: uno que envía información y otro que la recibe. Sin embargo, ambas tareas no pueden ser realizadas simultáneamente, por lo que el tipo de conexión se considera half dúplex. Cuando, en cambio, se usan los cuatro a la vez, dichos trabajos pueden realizarse en forma paralela, y esto se conoce como full dúplex.
A menudo se confunde el cable UTP con otros similares, que se basan en la misma tecnologías, pero que presentan diferencias importantes. Con nomenclaturas también muy parecidas, los tres tipos de cables en cuestión son:
* el UTP, propiamente dicho, que se usa en distintas clases de conexiones locales. Su fabricación no es costosa y son de simple utilización, aunque una de sus desventajas es la mayor aparición de fallos que en las otras clases de cables, así como su pobre desempeño cuando la distancia es considerable y no se regenera la señal;
* el STP, o par trenzado blindado, que sí posee un recubrimiento aislante para proteger la transmisión de potenciales interferencias. Entre sus usos se cuentan las redes informáticas Ethernet y Token Ring y cabe mencionar que su precio es superior al de los UTP;
* el FTP, o par trenzado blindado globalmente, que se trata de cables protegidos contra las interferencias de una forma mucho más eficaz que el UTP.
Categorías de cables UTP
Categoría 1
El cable CAT 1 o categoría 1, es el más adecuado para las comunicaciones telefónicas. No es adecuado para transmitir datos o para trabajarlos en una red. Se utiliza sobre todo en instalaciones de cableado.
Categoría 2
El cable categoría 2, o CAT 2, es capaz de transmitir datos de hasta 4 Mbps. Se trata de cable nivel 2 y se usó en las redes ARCnet (arco de red) y Token Ring (configuración de anillo) hace algún tiempo. El CAT 2 al igual que el CAT 1, no es adecuado para la transmisión de datos en una red.
Categoría 3
El cable categoría 3, o CAT 3, es un par trenzado, sin blindar, capaz de llevar a la creación de redes 100BASE-T y puede ayudar a la transmisión de datos de hasta 16MHz con una velocidad de hasta 10 Mbps. No se recomienda su uso con las instalaciones nuevas de redes.
Categoría 4
El cable categoría 4, o CAT 4, es un par trenzado sin blindar que soporta transmisiones de hasta 20MHz. Es confiable para la transmisión de datos por encima del CAT 3 y puede transmitir datos a una velocidad de 16 Mbps. Se utiliza sobre todo en las redes Token Ring.
Categoría 5
El cable categoría 5, o CAT 5, ayuda a la transmisión de hasta 100 MHz con velocidades de hasta 1000 Mbps. Es un cable UTP muy común y adecuado para el rendimiento 100BASE T. Se puede utilizar para redes ATM, 1000BASE T, 10BASE T, 100BASE T y token ring. Estos cables se utilizan para la conexión de computadoras conectadas a redes de área local.
Categoría 5e
El cable categoría 5e o CAT 5e, es una versión mejorada sobre el de nivel 5. Sus características son similares al CAT 5 y es compatible con transmisión de hasta 10MHz. Es más adecuado para operaciones con Gigabit Ethernet y es una excelente opción para red 1000BASE T.
Categoría 6
El cable Categoría 6, o CAT 6, es una propuesta de par trenzado sin blindar que puede soportar hasta 250 MHz de transmisión. Se trata de la sexta generación del cable Ethernet. Este cable con alambres de cobre puede soportar velocidades de 1 GB. CAT 6 es compatible con el CAT 5e, CAT 6 y CAT 3. Es adecuado para redes 1000BASE T, 100BASE T y 10BASE T y posee estrictas reglas acerca del ruido del sistema y la diafonía.
Categoría 7
El cable categoría 7, CAT 7, es otro proyecto de norma que admite la transmisión de hasta 600MHz. CAT 7 es un estándar Ethernet de cable de cobre 10G que mide más de 100 metros. Es compatible con CAT 5 y CAT 6 y tiene reglas más estrictas que CAT 6 sobre el ruido del sistema y la diafonía.
Cables Ethernet CAT-5e Vs. CAT-6
Los cables categoría 5e o Cat-5e son la evolución del comúnmente usado cable estándar Cat-5, utilizado para transmitir datos entre equipos electrónicos. Los cables Cat-5e operan bajo estándares más rigurosos que los Cat-5, permitiendo hasta 100 megahercios (MHz) con una impedancia de 100 ohm, lo que deriva en tasas de transmisión más rápidas.
¿Qué es Cat-6?
El cable categoría 6 o Cat-6 es una evolución más sobre el cable Cat-5e. Está certificado para permitir velocidades de un gigabit (1.000 megabits) y sus puntas incluyen conectores 8P8c, que son similares a los conocidos RJ-45 utilizados por los cables Cat-5 y Cat-5e.
¿Por qué elegir Cat-5e?
Los cables Cat-5e permiten a una red operar a velocidades cercanas al gigabit, aunque técnicamente no están certificados para garantizar estas velocidades. Cuando no es crítico que una red alcance un gigabit de velocidad, o cuando un producto que no alcanza esta velocidad existe en la red, los cables Cat-5e ofrecen una alternativa económica a los Cat-6.
¿Por qué elegir Cat-6?
Los cables Cat-6 garantizan al usuario velocidades de gigabit y también permiten transmisiones de datos de hasta 10 gigabits por segundo. Para conseguir una red completa de un gigabit o al cumplir requerimientos que ordenan sólo soporte físico de un gigabit, Cat-6 es la opción adecuada.
Información adicional
Hay muchos estándares de cables Ethernet que van desde los Cat-3, que son ahora usados principalmente para llamadas telefónicas, hasta Cat-7, que opera a 600 MHz pero que es raramente usado.
La mayoría de los cables están certificados para ciertas velocidades hasta 100 metros de distancia. Cuando se requieren distancias mayores, la señal debe ser repetida o debe utilizarse un cable de mayor calidad.
Especificaciones para cables CAT5, CAT6 y CAT6e
Categoría 5
La Categoría 5 transmite en las frecuencias de 100 MHz proporcionando una velocidad de línea nominal de hasta 100 Mbit/s, y un cable de longitud máxima de segmento de 100 metros. La mayoría de los cables de categoría 5, diseñados para redes iniciales, sólo utilizaban dos pares trenzados. Los cables Categoría 5 más antiguos siguen constituyendo la mayor parte de la infraestructura de red del mundo.
Categoría 5e
Una especificación mejorada a la categoría 5 se introdujo más tarde. Al reducir el ruido y la interferencia de la señal, la Categoría 5e fue capaz de aumentar la velocidad de transferencia nominal a 350 Mbit/s sobre los 100 metros. El nuevo estándar también requiere que todos los cables tengan cuatro pares trenzados (todos los ocho contactos). Un esquema de codificación optimizado permite longitudes de hasta 50 metros de cable Categoría 5e para lograrlo, o cerca de las velocidades Gigabit Ethernet (1000BASE-T).
Categoría 6
La adopción generalizada de Gigabit Ethernet (1000BASE-T) requiere nuevos estándares en la industria de cables capaces de transmitir en una frecuencia más alta de 250 MHz. El cable Categoría 6 utiliza un cable de calibre más grueso, mayor blindaje y más vueltas de par por pulgada para reducir el ruido e interferencias. Las especificaciones más estrictas garantizan que 100 metros de cable Categoría 6 es capaz de velocidades de transferencia de 1000 Mbit/s. Las velocidades 10-Gigabit Ethernet se pueden alcanzar al reducir la longitud de los cables a menos de 50 metros.
Categoría 6e
La categoría 6 mejorada (6e) es una especificación aumentada y diseñada para duplicar la frecuencia de transmisión a 500 MHz. Al envolver Categoría 6e con blindaje a tierra con papel aluminio, las velocidades completas 10-Gigabit Ethernet se pueden alcanzar sin sacrificar la longitud máxima de cable de 100 metros.
Especificación de cableado de cable Ethernet
Todos los cables ethernet utilizan el estándar de cableado T568A o T568B. Mezclar múltiples cables está permitido, pero utilizar un estándar de cableado diferente en cada extremo de un solo cable resultará en un cable cruzado Ethernet.
Aplicaciones Tecnológicas
Se puede encontrar un cable coaxial:
- Entre la antena y el televisor;
- en las redes urbanas de televisión por cable e Internet;
- entre un emisor y su antena de emisión (equipos de radioaficionados);
- en las líneas de distribución de señal de vídeo (se suele usar el RG-59);
- en las redes de transmisión de datos como Ethernet en sus antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5;
- en las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos.
Antes de la utilización masiva de la fibra óptica en las redes de telecomunicaciones, tanto terrestres como submarinas, el cable coaxial era ampliamente utilizado en sistemas de transmisión de telefonía analógica basados en la multiplexación por división de frecuencia (FDM), donde se alcanzaban capacidades de transmisión de más de 10 000 circuitos de voz. Asimismo, en sistemas de transmisión digital, basados en la multiplexación por división de tiempo (TDM), se conseguía la transmisión de más de 7000 canales de 128 kbps.
El cable utilizado para estos fines de transmisión a larga distancia necesitaba tener una estructura diferente al utilizado en aplicaciones de redes locales, ya que, debido a que se instalaba enterrado, tenía que estar protegido contra esfuerzos de tracción y presión, por lo que normalmente aparte de los aislantes correspondientes llevaba un armado exterior de acero.
Par trenzado cargado – Es un par trenzado al que se le adiciona de forma intencional inductancia, la cual es bastante común en las líneas de telecomunicaciones, aunque en ciertas frecuencias existen excepciones. Estos inductores añadidos se conocen como bobinas de Pupin y logran reducir la distorsión.
Par trenzado unido – Es una variante del cable par trenzado, en donde los pares se van uniendo de manera individual, consiguiendo que el cable sea más robusto. Las especificaciones eléctricas para el cable siguen siendo las mismas, pese al manejo de rudo.
Cable trenzado de cinta – Es una variante para el estándar de cable de cinta, en el cual se utilizan conductores adyacentes, los cuales están en modo esclavo y trenzados. Respecto a los pares trenzados se anota que son esclavos ligeramente uno de los otros con un formato de cinta. De forma periódica y según se avance por la cinta, van a darse secciones pequeñas en las que no hay trenzado para garantizar que los conectores y cabeceras con circuito impreso se terminen con técnicas usuales para un cable de cinta IDC.
Referencias
https://techlandia.com/especificaciones-cables-cat5-cat6-cat6e-sobre_170356/
https://es.wikipedia.org/wiki/Cable_coaxial#:~:text=El%20cable%20coaxial%2C%20coaxil%2C%20coaxcable,tubular%2C%20llamado%20malla%2C%20blindaje%20o
