Cables de Cobre - Cable Coaxial

Descripción general

El cable coaxial fue, en algún momento, el cable elegido para todas las instalaciones de redes y, aún hoy se lo suele encontrar en las redes de más antigüedad. En la actualidad, es más probable que se lo utilice en las aplicaciones de TV por cable o video (vigilancia y seguridad).

El cable coaxial recibe tal denominación por su construcción. Cuando se lo mira por cualquiera de los extremos, el conductor de cobre está en el centro y está cubierto por una capa aislante, luego por una capa de blindaje y, finalmente, por una capa de revestimiento externo. Todas estas capas se colocan alrededor del eje central (el alambre de cobre), por ende, el cable se llama co-axial.

Los tipos más comunes de conectores utilizados con los cables coaxiales son el conector BNC y el conector Tipo F . El conector BNC, generalmente, se utiliza para aplicaciones de redes y video y, el conector serie F se utiliza para aplicaciones de radiofrecuencia modulada, como los sistemas de TV por cable y de entretenimiento hogareño.

Existen ciertas aplicaciones en las que el cable coaxial continúa siendo mejor que el cable de par trenzado. El cable de par trenzado tiene alambres de menor calibre (22 ó 24), por lo tanto, es menos sólido que el cobre del cable coaxial. Esto, al igual que la comodidad en el cableado, hace que el cable coaxial sea el cable preferido para muchas aplicaciones de radio transmisión, como la radio de dos vías. Actualmente, la ventaja principal del cable coaxial con respecto a otras configuraciones es la respuesta de frecuencia. El cable coaxial puede transmitir una muy amplia banda de frecuencias, desde frecuencias bajas hasta Frecuencia Ultra Alta (UHF, Ultra High Frequency) una frecuencia muy alta. Esto hace que sea en particular ventajoso para las señales de banda ancha, como las utilizadas para el sistema de TV por cable. El cable coaxial es también el cable elegido para las señales de banda ancha, como la señal de video analógico. Varios sistemas digitales de comunicación de datos modernos, como T-3, también utilizan cable coaxial.

El cable coaxial tiene varias desventajas inherentes, razón por lo que se lo ha reemplazado por cables de par trenzado en la industria de redes. A pesar de que el blindaje hace que el cable coaxial sea casi impermeable a las interferencias, los cables deben tener conexión a tierra. Si los cables no tienen una conexión a tierra apropiada, el ruido eléctrico puede interferir con la transmisión de la señal. En segundo lugar, algunos cables coaxiales (thicknet) tienen un gran diámetro, por eso no son muy flexibles y requieren conductos más grandes. Por último, las velocidades de datos que pueden soportar los cables coaxiales (10 Mbps) no pueden competir con las velocidades soportadas por los cables de Categoría 5e y los cables de par trenzado posteriores (100 Mbps a 1 Gbps y, con el tiempo, a 10 Gbps). 

Cómo funciona el cable coaxial

Sería un error describir el cable coaxial como un simple conductor interno y externo con aislamiento en el medio. Al igual que con el cable de par trenzado, la capacidad de transportar información del cable coaxial es más bien una función de la física del cable que de su disposición física. El cable coaxial forma una línea de transmisión, es decir, una red con efectos eléctricos causados por la forma física del cable. Anteriormente, las líneas de transmisión eran dos alambres paralelos con aire entre ellos que hacía de capa aislante. (Todavía se lo puede ver en la forma del cable "bifilar plano", que se utilizaba en algunas antenas de TV.)
Los campos que se desarrollaban entre los conductores paralelos transportaban la información en forma de ondas de radio que seguían el recorrido de los cables. Era necesario controlar con cuidado las diversas variables en las primeras líneas de transmisión, como el espacio entre los cables, el diámetro de los cables, la naturaleza y la calidad de los aislantes, e incluso la humedad del aire que actuaba como aislante entre ellos. Fue todo un avance cuando los científicos formularon la idea de rodear un conductor con el otro, como colocar una pequeña cañería dentro de una más grande.
El cable coaxial es más que un cable pequeño y aislado cubierto por un cable trenzado. Es una relación de espacio entre el conductor que se encuentra en el centro y el blindaje que permite que el cable coaxial transmita señales. Se debe tener cuidado al tender el cable coaxial para no apretarlo, comprimirlo o enroscarlo y así perturbar el espacio interno de los elementos. El cable coaxial es más difícil de manipular y de instalar que el cable de par trenzado. Es por eso que existe una presión constante por desarrollar nuevos formas de usar el cable de par trenzado en funciones donde antes se usaba sólo cable coaxial.
El cable coaxial viene en tres impedancias características. Se utilizan los de 50 ohmios para radio y redes (RG-58), los de 75 ohmios para video (RG-6 y RG-59), y los de 93 ohmios para ARCnet (RG-62) . Existen muchas clases de adaptadores y terminadores disponibles para cable coaxial, incluidos los conectores T, los conectores cilíndricos y los resistores de conexión. En la mayoría de los casos, los adaptadores y los terminadores para cada una de estas impedancias se conectarán físicamente entre sí. Esto no significa que tengan compatibilidad eléctrica. La impedancia de tales dispositivos se ve influenciada por el diámetro del conductor y la elección del dieléctrico. Que los dispositivos encajen físicamente no significa que se optimice el flujo de la señal.
Otro problema del cable coaxial para redes es que los conectores tienden a ser el enlace más débil. A fin de evitar problemas en una red, utilice siempre los conectores BNC que se fijan por presión en lugar de atornillarse al cable .
Estas cuestiones, y el hecho de que cualquier usuario puede afectar seriamente la red si manipula el cable de su computadora, han llevado a la desaparición del cable coaxial como cable para conectar las computadoras a las redes. Cuando un cable Ethernet se desconecta de la red, no se produce ningún cambio en la topología de la red. Esto es distinto de lo que ocurre en las redes de cable coaxial. Cuando un cable de red coaxial se desconecta de una computadora en red, la red puede dejar de funcionar o sólo algunas partes de la red continuarán funcionando. Esto es así porque la red puede depender de esa conexión para llegar a otros dispositivos o recursos de la red. 

Conexión de cables coaxiales

El video y la TV por cable, por lo general, utilizan cable coaxial de 75 ohmios y no cables de par trenzado. Saber cómo tender y trabajar con el cable coaxial ayudará a los instaladores a realizar las tareas de instalación relacionadas con la distribución de sistemas de video de vigilancia y TV por cable. Además, puede ser necesario tender un cable coaxial para proveer un cable módem. Anteriormente, se utilizaba un tipo de cable coaxial de 50 ohmios para redes con Thinnet, aunque esta práctica se ha discontinuado. Al trabajar con cable coaxial, tenga cuidado de no retorcerlo ni doblarlo. Un cable retorcido o fuertemente doblado puede sufrir cambios en la impedancia o puede generar pérdidas.
Cuando se cortan los cables coaxiales, debe dejarse un excedente de seis a ocho pulgadas para que sobresalga de la caja del toma. Esta cantidad puede enrollarse hacia el interior de la caja del toma para permitir servicios de mantenimiento futuros. Se pueden dejar extensiones mayores en la caja del toma si la caja está montada en un colector que se coloca en la pared sin caja, dejando la cavidad de la pared abierta. Asegúrese de reemplazar la etiqueta del cable si al cortar el exceso de cable ésta se corta también. La conexión de un cable coaxial requiere herramientas y técnicas especiales. Los conectores que no estén instalados correctamente pueden provocar fugas de señal (egreso de señal) y pueden hacer que interferencias no deseadas entren en el cable (ingreso de señal). Cuando una interferencia o ruido de RF entra en el cable y se transmite por el sistema de cable, se puede degradar la señal.
Las conexiones correctas empiezan con las herramientas correctas. Es posible que los instaladores necesiten más de una unidad de cada herramienta, ya que el cable coaxial viene en varios diámetros diferentes. El cable coaxial serie 59 (RG-59), generalmente, se utiliza para transmitir video de banda base o video de vigilancia y, si tiene un conductor multifilar trenzado en lugar de uno sólido unifilar central, puede ser utilizado como cable de conexión para conectar los aparatos de video y los monitores. El Quad Shield de serie 6 (RG-6) es un tipo de cable coaxial utilizado en la distribución de TV por cable. Los blindajes de malla o papel metálico sobrepuestos cumplen con la tarea de limitar la señal de cable. Se utilizan herramientas especiales cortantes para manejar el cable coaxial. La herramienta tiene dos cuchillas colocadas en diferentes profundidades. Una cuchilla corta únicamente la envoltura externa; la otra cuchilla corta la envoltura externa, la malla y una parte del aislamiento dieléctrico central. La cuchilla no debe cortar ni mellar el conductor central. Después de utilizar la herramienta cortante para cortar el cable, quite los restos de material y deje expuesta la cantidad adecuada de malla y del conductor central.
A continuación, coloque el conector adecuado en el cable y fíjelo engárcelo. Los conectores que se pueden utilizar son los conectores BNC (para video) y los conectores Tipo F (para señales de TV por cable). Las instrucciones de engarce varían según el tipo de conector y el fabricante.
Utilice un multímetro o un analizador de cable coaxial para evaluar la continuidad del cable coaxial, es decir, para encontrar roturas en el cable o resistencia excesiva. La resistencia entre el conductor central y el blindaje debe ser infinita, siempre y cuando el cable esté desconectado en ambos extremos. Si el medidor muestra una lectura de resistencia limitada (menor a 100 K-ohmios), el cable tiene un corto y el tendido de cable no pasa la prueba. La conexión de un pequeño televisor portátil a cada jack de conector F también indica la continuidad del cable y si el nivel de señal es el adecuado. Una imagen borrosa indica que el nivel de señal es demasiado bajo. Eso puede ocurrir cuando hay un cable o un conector defectuoso, o cuando se usa un cable que es demasiado largo. La mayoría de las señales de video sólo recorren cerca de 60 metros (200 pies). Las señales de TV por cable, que son ondas de radio modulada, pueden recorrer mucho más. Ambas deben amplificarse en los intevalos apropiados, pero recuerde que los amplificadores, por lo general, aumentan la señal al igual que el ruido. El resultado puede ser una imagen muy fuerte y clara, pero mala.

Video

De todas las señales que pasan por medio de los cables, la señal de video analógico es una de las más exigentes, en gran parte por el rango de frecuencia que cubre. El desafío desde la perspectiva del cableado es encontrar un tipo de cable que dé el mismo tratamiento a todas estas frecuencias. Un sistema que no haya utilizado una banda considerable de frecuencias o que haya puesto mayor énfasis en una frecuencia que en las otras hubiese dado como resultado una imagen distorsionada. Por eso, la mayoría de las señales de video se transportan en cables coaxiales, ya que éste tiene una respuesta de amplia frecuencia.Además, el cable coaxial también es bastante impermeable a los ruidos, lo que evita las distorsiones en la imagen a causa de EMI y RFI.
Existen distintas variedades de señales de video.La mayoría de éstas se denominan señales de video compuesto. Esto significa que la información de color (crominancia), la información en blanco y negro (luminancia) y la información de sincronización viajan en el mismo cable, por medio de técnicas especiales de multiplexión. Otros sistemas de video separan las señales de color de la información en blanco y negro.Estos sistemas de dos cables ofrecen un rendimiento de video superior, dado que hay mayor ancho de banda disponible para la información de color que el que existe cuando está todo concentrado en un solo cable.Sin embargo, es muy importante que las señales de color y las de blanco y negro lleguen a destino al mismo tiempo.Para lograrlo, los cables deben estar conectados con cuidado y no se deben doblar.
Incluso se pueden obtener señales de mayor calidad si se transporta la señal de video con un cable para cada una de las señales roja, verde y azul.Este tipo de video es tan frágil que no se utiliza mucho, excepto en instalaciones de producciones televisivas y en algunos entornos de gráficas computarizadas.Una vez más, es importante mantener todos los cables de la misma longitud y conectarlos con cuidado.
Video digital
Las señales de video digital son mucho más fuertes que las de video analógico, pero requieren un ancho de banda extremadamente amplio.Los instaladores deben tener especial cuidado en el enrutamiento y la conexión de los cables para la señal de video digital.A diferencia de lo que sucede con las redes de datos, los paquetes en las corrientes de video digital no se pueden retransmitir.Si no se reciben correctamente la primera vez, ya no sirven.
Otras señales de video
Las señales de video menos exigentes parecerían encontrarse en sistemas que utilizan cámaras de seguridad y sistemas de vigilancia.Sin embargo, si en algún momento la señal de video debe pasarse a una copia impresa, en el comienzo, es importante contar con un equipo y un cableado de señal de video de la mejor calidad posible.
Una instalación de cableado de alta calidad tiene especial importancia en las aplicaciones de seguridad y vigilancia, ya que dichos sistemas deben instalarse en lugares de difícil alcance, lo que hace que el pedido de servicio sea complicado y costoso. 

RF y redes inalámbricas

El cable coaxial se adapta perfectamente para conectar radiofrecuencias (RF) a antenas.El uso del cable coaxial para tales aplicaciones es casi universal. Por ejemplo, las redes inalámbricas utilizan cable coaxial para las antenas. La mayoría de los sistemas de TV por cable utilizan cable coaxial como sistema de cableado.Las principales líneas troncales que conectan al proveedor de cable con las cajas de distribución del vecindario pueden ser de fibra óptica, pero es más probable que se utilicen cables coaxiales para las conexiones entre las cajas de distribución y el usuario final.
Los conectores coaxiales más comunes son los de tipo N, BNC, y PL-259.Relativamente, es cada vez menos común instalar conectores RF en campo. Esto se debe a que dicha instalación, muchas veces, requiere de ajustes especiales al dispositivo de radio o a la antena misma.Dichos ajustes requieren de un equipo y capacitación especiales que, por lo general, están fuera del alcance del cableado estructurado.
Existe un caso en el que se utilizan conectores RF con sistemas de cableado estructurado.Dado que las redes inalámbricas, que utilizan ondas de radio en lugar de cables para transportar las señales, requieren que cada dispositivo posea una antena, se necesita un conector para unir la antena y el cable de ésta. Afortunadamente, la mayoría de los equipos relacionados con redes inalámbricas vienen con antenas y cables de antenas incluidos, y así es poco probable que un instalador deba conectar el cable.
En general, cuando se tienden cables RF, se debe tener el mismo cuidado que con otros cables (por ejemplo, hay que mantenerlos alejados de las fuentes de interferencia y se debe evitar forzar o dañar el cable). Sin embargo, un cable RF, como el cable de una antena, puede ser en sí mismo una fuente de interferencia.Esto significa que, siempre que sea posible, se lo debe mantener separado de otros cables de datos, video y comunicaciones.  

Base y banda ancha

Banda base y banda ancha son términos de redes que describen cuando determinada señal dispone de todo el cable o cuando debe compartirlo con otras señales. Cuando una señal de datos dispone de todo el cable, es un sistema de banda base. Cuando el cable está modulado con algún tipo de portadora y la señal de datos utiliza parte de esa señal para comunicarse por medio del cable, es un sistema de banda ancha. Banda base
En una red de banda base, no se utiliza la frecuencia de una portadora . La información que viaja por medio del cable sólo depende de ese cable para transportarse. Ethernet, por ejemplo, es una tecnología de red de banda base, porque todo el cable está dedicado a transportar el tráfico de la red.
Para designar el tipo de red de banda base, se utiliza lo siguiente:

• En las descripciones de redes estándar, aparece primero el ancho de banda. Los números comunes son 10 (10 Mbps), 100 (100 Mbps) y 1000 (1000 Mbps).
• El último segmento del indicador, en este caso la letra "T", generalmente, indica el tipo de medios utilizados. Por ejemplo, un sistema 10Base-T describe un sistema de 10 Mbps que funciona sobre un cable de par trenzado, y la letra "T" representa al cable de par trenzado. Otro indicador común es la letra "F", que representa la fibra óptica.
• La partícula "Base" en el indicador describe que es un sistema de banda base, en contraposición a un sistema de banda ancha.

Banda ancha
Los sistemas de transmisión por banda ancha permiten que varias señales independientes viajen en un mismo cable . Los ejemplos más obvios de tecnología de banda ancha son el acceso a Internet de alta velocidad que llega a los hogares por medio de sistemas nuevos de TV por cable (cable módem) o por línea digital del suscriptor (DSL). En ambos sistemas, se inserta una capa de ondas electromagnéticas en los medios. Luego, se utilizan uno o más canales de esa señal para transportar los mensajes.
En un sistema de TV por cable, el extremo inicial del cable, o proveedor, envía muchas señales por el cable al mismo tiempo. Los espectadores pueden seleccionar canales para ver o grabar programas y, a su vez, se reservan canales para usar con cable módem. Estas señales se mezclan en los cables del sistema de TV por cable como si fueran canales de televisión comunes, y los cable módem se conectan a estos canales. De este modo, el cable módem utiliza el servicio de banda ancha, ya que se conecta a una señal que viaja por el cable y no se conecta al cable en sí.
A diferencia de la banda base, no existe un formato estándar para indicar las especificaciones de los sistemas de banda ancha.