ET542- Comunicaciones 1 - 2026

1 Comparación técnica general

En las unidades anteriores se estudiaron los tres medios guiados principales utilizados en redes de datos y telecomunicaciones:

1. Cable de par trenzado.
2. Cable coaxial.
3. Fibra óptica.

Todos ellos son medios guiados porque la señal se propaga a través de una estructura física. Sin embargo, cada uno posee características muy diferentes en cuanto a capacidad, alcance, inmunidad al ruido, costo, facilidad de instalación y aplicaciones.

El objetivo de esta unidad es comparar estos medios desde un punto de vista técnico y práctico, para que el alumno pueda justificar cuál conviene utilizar en distintos escenarios de comunicación.

En una red real no existe un único medio ideal. La selección depende de:

• distancia del enlace;
• ancho de banda requerido;
• ambiente electromagnético;
• costo de instalación;
• facilidad de mantenimiento;
• disponibilidad de infraestructura;
• tipo de servicio;
• escalabilidad futura;
• normas aplicables;
• equipamiento disponible.

1.1 Par trenzado

El par trenzado está formado por pares de conductores de cobre aislados y entrelazados entre sí. Es el medio más utilizado en redes LAN Ethernet de edificios, oficinas, aulas, hogares y salas técnicas.

Puede encontrarse en distintas variantes:

• UTP: sin blindaje.
• FTP: con pantalla general.
• STP: con blindaje.
• S/FTP: con pantalla general y blindaje por par.

Su principal ventaja es que resulta económico, flexible y fácil de instalar. Además, permite transmitir datos y energía eléctrica mediante tecnologías como PoE.

Sus principales limitaciones son:

• distancia reducida en Ethernet convencional;
• mayor sensibilidad a interferencias que la fibra óptica;
• diafonía entre pares;
• pérdida de inserción creciente con la frecuencia;
• menor capacidad para largas distancias.

En redes Ethernet sobre cobre, el límite típico del canal es de aproximadamente 100 m, considerando cableado permanente y patch cords.

Aplicaciones típicas

• Redes LAN.
• Puestos de trabajo.
• Telefonía IP.
• Cámaras IP.
• Access points Wi-Fi.
• PoE.
• Impresoras de red.
• Cableado estructurado horizontal.
• Sistemas de control y automatización de edificios.

1.2 Cable coaxial

El cable coaxial posee un conductor central, un dieléctrico, una malla o blindaje y una cubierta exterior. Su estructura concéntrica le otorga mejor inmunidad frente a interferencias que el par trenzado no blindado.

Históricamente fue usado en redes Ethernet antiguas, como 10BASE5 y 10BASE2, pero en redes LAN modernas fue reemplazado por par trenzado y fibra óptica.

Sin embargo, el coaxial sigue siendo importante en:

• televisión por cable;
• redes CATV;
• cablemódem;
• redes HFC;
• radiofrecuencia;
• antenas;
• CCTV;
• instrumentación de laboratorio;
• distribución de señales de video.

La diferencia fundamental respecto del par trenzado es que el coaxial se comporta de manera muy marcada como una línea de transmisión, por lo que la impedancia característica, la adaptación de impedancias, la pérdida de retorno y las reflexiones son parámetros críticos.

Los valores típicos de impedancia son:

50 Ω para RF, laboratorio, radio y antenas;
75 Ω para televisión, CATV, video y cablemódem.

Aplicaciones típicas

• CATV.
• Cablemódem.
• Redes HFC.
• Antenas.
• Radiofrecuencia.
• CCTV analógico.
• Instrumentación.
• Conexiones BNC de laboratorio.
• Sistemas de distribución de video.

1.3 Fibra óptica

La fibra óptica transmite información mediante pulsos de luz. Está formada por núcleo, revestimiento y recubrimiento de protección.

A diferencia de los medios metálicos, la fibra no transporta corriente eléctrica para la señal de datos, por lo que es inmune a interferencias electromagnéticas externas.

Sus principales ventajas son:

• muy alta capacidad;
• muy baja atenuación;
• gran alcance;
• inmunidad electromagnética;
• bajo peso;
• mayor seguridad eléctrica;
• posibilidad de enlaces de decenas, cientos o miles de kilómetros;
• escalabilidad tecnológica;
• aptitud para redes troncales y acceso FTTH.

Sus limitaciones principales son:

• requiere mayor cuidado de instalación;
• conectores y empalmes deben limpiarse y medirse correctamente;
• el equipamiento óptico puede ser más costoso;
• requiere herramientas específicas, como fusionadora, medidor de potencia, fuente óptica, VFL u OTDR;
• es sensible a curvaturas excesivas y contaminación en conectores.

Aplicaciones típicas

• Backbones.
• Redes metropolitanas.
• Redes rurales.
• FTTH.
• Enlaces entre edificios.
• Datacenters.
• Cables submarinos.
• Redes troncales de operadores.
• Enlaces de alta capacidad.
• Ambientes con fuerte interferencia electromagnética.

2 Criterios de comparación

2.1 Ancho de banda

El ancho de banda representa el rango de frecuencias que un medio puede transportar con niveles aceptables de pérdida y distorsión.

En general, a mayor ancho de banda disponible, mayor puede ser la tasa de datos. Sin embargo, la velocidad real también depende de la modulación, codificación, relación señal-ruido, estándar utilizado, longitud del enlace, calidad de instalación y equipos activos.

Comparación general:

Fórmula: capacidad teórica de Shannon

$C = B \log_2\left(1+\frac{S}{N}\right)$

Donde:

• $C$ es la capacidad máxima teórica del canal en bit/s.
• $B$ es el ancho de banda en Hz.
• $S$ es la potencia de señal.
• $N$ es la potencia de ruido.

La fórmula muestra que la capacidad aumenta cuando aumenta el ancho de banda o cuando mejora la relación señal-ruido.

2.2 Atenuación

La atenuación es la pérdida de potencia de la señal a medida que se propaga por el medio.
En cobre, la atenuación aumenta con la frecuencia y con la longitud del cable. También depende del diámetro del conductor, material, temperatura, calidad de terminación y conectores.

En fibra óptica, la atenuación es mucho menor y se expresa habitualmente en dB/km. Por eso la fibra permite enlaces mucho más largos que el par trenzado y el coaxial.

Fórmula: atenuación en dB

$A_{dB} = 10 \log_{10}\left(\frac{P_{in}}{P_{out}}\right)$

Donde:

• $A_{dB}$ es la atenuación en decibeles.
• $P_{in}$ es la potencia de entrada.
• $P_{out}$ es la potencia de salida.

Fórmula: potencia de salida

$P_{out}=P_{in} \cdot 10^{-\frac{A_{dB}}{10}}$

Fórmula: atenuación total por longitud

$A_{total} = \alpha \cdot L$

Donde:

• $A_{total}$ es la atenuación total.
• $\alpha$ es la atenuación por unidad de longitud.
• $L$ es la longitud del enlace.

2.3 Distancia máxima

La distancia máxima depende de la tecnología usada, no solamente del medio físico.
Comparación general:

La fibra óptica es claramente superior cuando la distancia es un criterio dominante.

Fórmula: retardo de propagación

$t_p = \frac{L}{v}$

Donde:

• $t_p$ es el retardo de propagación.
• $L$ es la longitud del enlace.
• $v$ es la velocidad de propagación en el medio.

En cobre o coaxial:

$v = VF \cdot c$

Donde:

• $VF$ es el factor de velocidad.
• $c$ es la velocidad de la luz en el vacío.

En fibra:

$v = \frac{c}{n}$

Donde:

• $n$ es el índice de refracción efectivo.

2.4 Inmunidad al ruido

La inmunidad al ruido es la capacidad del medio para resistir interferencias externas o perturbaciones internas.

El par trenzado reduce interferencias mediante transmisión diferencial y trenzado. El coaxial utiliza blindaje físico. La fibra óptica evita el problema de raíz porque no usa señal eléctrica para transportar datos.

Fórmula: relación señal-ruido

$SNR_{dB} = 10 \log_{10}\left(\frac{S}{N}\right)$

Donde:

• $SNR_{dB}$ es la relación señal-ruido en decibeles.
• $S$ es la potencia de señal.
• $N$ es la potencia de ruido.

Un valor mayor de SNR indica una señal más limpia respecto del ruido.

2.5 Costo

El costo debe analizarse como costo total de solución, no solamente como precio del cable.

Deben considerarse:

• costo del cable;
• costo de conectores;
• herramientas necesarias;
• mano de obra;
• certificación o medición;
• equipos activos;
• mantenimiento;
• vida útil;
• escalabilidad;
• costo de futuras ampliaciones.

Comparación general:

En enlaces cortos de oficina, el par trenzado suele ser la opción más económica. En enlaces largos o de alta capacidad, la fibra puede ser más conveniente aunque la instalación inicial sea más exigente.

2.6 Facilidad de instalación

La facilidad de instalación depende del tipo de cable, entorno y herramientas disponibles.

2.7 Aplicaciones típicas

La selección del medio se entiende mejor observando aplicaciones reales.

2.8 Mantenimiento

Cada medio requiere tareas de mantenimiento diferentes.

Par trenzado

• Mantenimiento típico:
• verificar continuidad;
• certificar enlaces;
• revisar conectores RJ45;
• controlar patch cords;
• revisar etiquetado;
• ordenar racks;
• medir NEXT, pérdida de inserción y return loss;
• evitar aplastamientos y radios de curvatura incorrectos.

Coaxial

Mantenimiento típico:

• revisar conectores;
• verificar impedancia y terminaciones;
• medir nivel de señal;
• analizar pérdida de retorno;
• detectar reflexiones;
• revisar humedad;
• controlar derivadores, splitters y amplificadores.

Fibra óptica

Mantenimiento típico:

• limpiar conectores;
• medir potencia óptica;
• medir pérdida de inserción;
• verificar empalmes;
• inspeccionar con microscopio;
• usar VFL para identificación básica;
• usar OTDR para localización de eventos;
• respetar radios de curvatura;
• documentar ODF, bandejas y fibras.

2.9 Escalabilidad

La escalabilidad representa la capacidad del medio para soportar mayores velocidades o nuevas aplicaciones en el futuro.

La fibra óptica tiene la mejor escalabilidad porque el mismo tendido físico puede soportar nuevas generaciones de transceptores, mayores velocidades, multiplexación por longitud de onda y enlaces de mayor capacidad.

Tabla comparativa general

Criterios de selección del medio

Caso 1: red de oficina

Para conectar puestos de trabajo dentro de un edificio, el medio más conveniente suele ser el par trenzado.

Justificación:

• bajo costo;
• fácil instalación;
• compatibilidad con Ethernet;
• permite PoE;
• suficiente para distancias de cableado horizontal;
• fácil mantenimiento.

Medio recomendado:

$\text{Par trenzado Cat 6 o Cat 6A}$

Caso 2: enlace entre edificios

Para conectar dos edificios separados por varios cientos de metros, el par trenzado no es adecuado para Ethernet convencional.

Medio recomendado:

$\text{Fibra óptica}$

Justificación:

• mayor alcance;
• menor atenuación;
• inmunidad a diferencias de potencial eléctrico;
• inmunidad electromagnética;
• mayor capacidad futura.

Caso 3: distribución de TV por cable o cablemódem

En este caso, el coaxial continúa siendo un medio importante.

Medio recomendado:

$\text{Cable coaxial o red HFC}$

Justificación:

• apto para RF;
• uso de canales de frecuencia;
• infraestructura existente;
• compatibilidad con CATV y cablemódem.

Caso 4: ambiente industrial con alta interferencia

En una planta industrial con motores, variadores de velocidad y tableros eléctricos, la fibra óptica suele ser la opción más robusta.

Medio recomendado:

$\text{Fibra óptica}$

Alternativa:

$\text{Cable STP/S/FTP correctamente instalado y puesto a tierra}$

Fórmulas útiles para comparar medios

Atenuación en dB

$A_{dB} = 10 \log_{10}\left(\frac{P_{in}}{P_{out}}\right)$

Potencia de salida luego de una pérdida

$P_{out}=P_{in} \cdot 10^{-\frac{A_{dB}}{10}}$

Relación señal-ruido

$SNR_{dB}=10 \log_{10}\left(\frac{S}{N}\right)$

Capacidad teórica del canal

$C = B \log_2\left(1+\frac{S}{N}\right)$

Retardo de propagación

$t_p = \frac{L}{v}$

Velocidad de propagación en cobre o coaxial

$v = VF \cdot c$

Velocidad de propagación en fibra

$v = \frac{c}{n}$

Coeficiente de reflexión

$\Gamma = \frac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}$

Return loss

$RL_{dB} = -20 \log_{10}|\Gamma|$

Presupuesto óptico simplificado

$A_{total}=A_{fibra}+A_{conectores}+A_{empalmes}+M$

Ejercicios propuestos

Ejercicio 1: comparación de atenuación

Un enlace de cobre tiene una pérdida total de:

$A_{cobre}=18 dB$

Un enlace de fibra de la misma longitud tiene una pérdida total de:

$A_{fibra}=4 dB$

Calcular cuántas veces mayor es la pérdida de potencia en el enlace de cobre respecto del enlace de fibra.

Fórmula:

$R = 10^{\frac{A_{cobre}-A_{fibra}}{10}}$

Resolución:

$R = 10^{\frac{18-4}{10}}$

$R = 10^{1.4}$

$R \approx 25.12$

Resultado:

$R \approx 25.12$

La pérdida de potencia del enlace de cobre es aproximadamente 25 veces mayor que la de la fibra.

Ejercicio 2: retardo comparativo

Comparar el retardo de propagación de un enlace de 10 km en:

cable coaxial con $VF=0.66$;

fibra óptica con $n=1.5$.

Fórmulas:

$v_{coaxial}=VF \cdot c$

$v_{fibra}=\frac{c}{n}$

$t_p=\frac{L}{v}$

Datos:

$L=10 km = 10000 m$

Coaxial:

$v_{coaxial}=0.66 \cdot 3 \times 10^8$

$v_{coaxial}=1.98 \times 10^8 m/s$

$t_{coaxial}=\frac{10000}{1.98 \times 10^8}$

$t_{coaxial}=50.5 \mu s$

Fibra:

$v_{fibra}=\frac{3 \times 10^8}{1.5}$

$v_{fibra}=2 \times 10^8 m/s$

$t_{fibra}=\frac{10000}{2 \times 10^8}$

$t_{fibra}=50 \mu s$

Resultado:

Los retardos son similares, porque ambos medios tienen velocidades de propagación del orden de:

$2 \times 10^8 m/s$

Ejercicio 3: capacidad teórica

Un medio A tiene:

$B=100 MHz$

$SNR=30 dB$

Un medio B tiene:

$B=500 MHz$

$SNR=30 dB$

Comparar la capacidad teórica de ambos.

Conversión de SNR:

$\frac{S}{N}=10^{\frac{30}{10}}=1000$

Medio A:

$C_A=100 \times 10^6 \log_2(1+1000)$

$C_A \approx 996.6 Mbit/s$

Medio B:

$C_B=500 \times 10^6 \log_2(1+1000)$

$C_B \approx 4.98 Gbit/s$

Resultado:

El medio B tiene cinco veces más capacidad teórica porque posee cinco veces más ancho de banda, manteniendo igual SNR.

Ejercicio 4: decisión técnica de medio

Se desea conectar una cámara IP ubicada a 70 m del switch. La cámara requiere alimentación eléctrica y el ambiente electromagnético es normal.

Medio recomendado:

$\text{Par trenzado con PoE}$

Justificación:

• distancia menor a 100 m;
• permite datos y alimentación;
• bajo costo;
• instalación simple.

Ejercicio 5: selección de medio para backbone

Se desea conectar dos racks ubicados en edificios separados por 600 m. Se requiere alta capacidad, baja interferencia y posibilidad de crecimiento futuro.

Medio recomendado:

$\text{Fibra óptica}$

Justificación:

• el par trenzado no cumple distancia Ethernet convencional;
• la fibra permite mayor alcance;
• tiene mejor escalabilidad;
• evita problemas de interferencia y diferencias de potencial.

Preguntas de repaso

1. ¿Por qué se dice que no existe un medio guiado ideal para todos los casos?
2. ¿Qué ventajas tiene el par trenzado en redes LAN?
3. ¿Por qué el coaxial sigue siendo útil en CATV, HFC y RF?
4. ¿Por qué la fibra óptica es superior para larga distancia?
5. ¿Qué parámetro limita más al par trenzado en altas velocidades?
6. ¿Qué significa que el coaxial tenga una impedancia característica?
7. ¿Por qué la fibra óptica es inmune a interferencias electromagnéticas?
8. ¿Cuándo conviene utilizar STP o S/FTP en lugar de UTP?
9. ¿Por qué el costo total no es solamente el precio del cable?
10. ¿Qué medio elegiría para un enlace entre edificios y por qué?
11. ¿Qué medio elegiría para una red de cámaras IP con PoE?
12. ¿Qué medio elegiría para una red FTTH?
13. ¿Qué medio elegiría para una conexión de antena de RF?
14. ¿Qué relación existe entre ancho de banda y capacidad de canal?
15. ¿Por qué la fibra óptica tiene mayor escalabilidad tecnológica?

Ideas clave de la unidad

• Los medios guiados principales son par trenzado, coaxial y fibra óptica.
• El par trenzado es el medio dominante en redes LAN y cableado horizontal.
• El coaxial sigue siendo importante en RF, CATV, HFC, video e instrumentación.
• La fibra óptica es el medio dominante para alta capacidad, larga distancia y backbone.
• El ancho de banda, la atenuación, la distancia y la inmunidad al ruido condicionan la elección del medio.
• El costo debe analizarse como costo total de solución.
• El par trenzado es económico y fácil de instalar, pero tiene distancia limitada.
• El coaxial ofrece buen blindaje y comportamiento RF, pero no es el medio habitual para LAN modernas.
• La fibra óptica exige más cuidado de instalación, pero ofrece la mayor capacidad y escalabilidad.
• La selección correcta del medio depende del escenario técnico, económico y operativo.

5 links interesantes para los alumnos

1. IEEE 802.3 Ethernet: referencia principal para estudiar Ethernet sobre distintos medios físicos, incluyendo cobre y fibra. https://standards.ieee.org/ieee/802.3/10422/ 
2. IEEE 802.3an 10GBASE-T: útil para ver cómo Ethernet de 10 Gb/s fue especificado para hasta 100 m sobre cableado balanceado. https://standards.ieee.org/ieee/802.3an/3560/ 
3. TIA ANSI/TIA-568.2-E: actualización 2024 sobre cableado balanceado de par trenzado y componentes de telecomunicaciones. https://tiaonline.org/standardannouncement/tia-publishes-new-standards-ansi-tia-568-2-e-and-ansi-tia-568-5-1/ 
4. ITU-T G.652: recomendación técnica sobre fibra óptica monomodo estándar, con uso en 1310 nm y 1550 nm. https://www.itu.int/epublications/ru/publication/itu-t-g-652-2024-08-characteristics-of-a-single-mode-optical-fibre-and-cable 
5. CableLabs DOCSIS 4.0: recurso para comprender por qué el coaxial sigue vigente en redes HFC y cablemódem multigigabit. https://www.cablelabs.com/technologies/docsis-4-0-technology