Banda Ancha Wireless
Sistemas de
Radioenlaces
En esencia, las comunicaciones electrónicas son la transmisión,
recepción y procesamiento de información usando circuitos electrónicos. La información
se define como el conocimiento, la sabiduría o la realidad y puede ser en forma
analógica, tal como la voz humana, información sobre la imagen de video, o
música, o en forma digital (etapas discretas), tales como números codificados
en binario, códigos alfanuméricos, símbolos gráficos, códigos operacionales del
microprocesador o información de base de datos. Toda la información debe
convertirse a energía electromagnética, antes de que pueda propagarse por un
sistema de comunicaciones electrónicas.
En la figura 21 se muestra un diagrama simplificado de un sistema
de comunicaciones electrónicas mostrando la relación entre la información de la
fuente original, el transmisor, el medio de transmisión (conducto), el
receptor, y la información recibida en el destino.
Un sistema de comunicaciones electrónicas consiste de tres
secciones primarias: un transmisor, un medio de transmisión y un receptor. La
información original puede originarse
de una variedad de fuentes diferentes y puede ser de forma digital o analógica.
Fig. 21 – Elementos de la Comunicación.
Las ondas de radio y microondas son formas de energía
electromagnética que son comúnmente descritas por el término de radiofrecuencia
o RF. Las emisiones de RF y los fenómenos asociados pueden ser discutidos en
términos de energía, radiación o campos. La radiación es definida como la
propagación de energía a través del espacio en forma de ondas o partículas. La
radiación electromagnética puede ser descrita como ondas de energía eléctrica y
magnética moviéndose conjuntamente a través del espacio. Está ondas son
generadas por el movimiento de cargas eléctricas tales como en un objeto
conductor metálico o antena por ejemplo, el movimiento alternante de cargas en
una antena usado para la difusión de radio y televisión o en la antena de una
estación de base celular generan ondas electromagnéticas que son radiadas desde
el transmisor y que son recibidas por una antena tal como una antena de techo,
antena de radio de automóvil o una antena de teléfono celular. El término campo
magnético es usado para indicar la presencia de energía electromagnética en un
lugar dado. El campo RF puede ser descrito en términos de potencia de campo
eléctrico y/o magnético en un lugar dado.
Como cualquier fenómeno relacionado con ondas la energía
electromagnética está caracterizada por una longitud de onda y una frecuencia.
La longitud de onda (lambda) es la distancia cubierta por un ciclo completo de
onda electromagnética. La frecuencia es el número de ondas electromagnéticas
pasando a través de un punto dado en un segundo.
Las ondas electromagnéticas viajan a través del espacio a la
velocidad de la luz, y la longitud de onda y frecuencia de una onda
electromagnética están relacionados por una ecuación matemática simple:
frecuencia por longitud de onda es igual a la velocidad de la luz. (f x lambda
= C).
La antena “Dispositivo eléctrico que cumple con la propiedad
conductora (alambre) de permitir el paso de una señal eléctrica que se induce
en ella.
Las ondas electromagnéticas son señales que se encuentran formadas
por la interacción de los campos magnéticos y eléctricos creados por la
interacción de la corriente eléctrica establecidas por la presencia de una
carga eléctrica.
Estas ondas electromagnéticas se propagan en el medio ambiente a
la velocidad de la luz y siempre en línea recta. La antena emplea el voltaje y
la corriente de una línea de transmisión o de los campos E y H que provienen de
una guía de ondas para “lanzar” un frente de onda electromagnético (EM) al
vació o a un medio local. La antena actúa como un transductor que permite
igualar la línea de transmisión o la guía de ondas al medio que rodea la
antena.
Fig. 22 – Polarización de Antena
Cuando se habla de radio-enlace (ver figura 23), sé esta tratando
con dos factores importantes: El transmisor y el receptor. Siendo un enlace a
través del medio ambiente, se establecen ciertos parámetros.
Fig. 23 – Radio Enlace
En un sistema básico de telecomunicaciones o radio-enlace, se
tiene como principal objetivo la M.T.P (Máxima Transferencia de Potencia), para
ello se requiere él acople completo de impedancias de dicho sistema , es decir:
·
Acople del transmisor (Tx), con la línea de transmisión (LT).
·
Acople de la línea de transmisión (LT), con la antena de transmisión (Atx).
·
Acople de la antena de recepción (ARx), con la línea de transmisión (LT).
·
Acople de la línea de transmisión (LT), con el receptor (Rx).
Si estos acoples no se cumplen puede aparecer el fenómeno de la
onda reflejada. “De acuerdo con el teorema M.T.P., todo sistema de
comunicaciones debe tener un buen acoplamiento de impedancias.. Si no existe
acoplamiento optimo, la onda incidente observa un reflejo de señal, que se
retransmite de nuevo al transmisor en forma de onda reflejada. Por lo tanto es una
señal indeseable debido al desacoplo de impedancias y crea el efecto acumulado
de ondas estacionarias”.
1.- Onda Superficial ó Onda Terrestre.
2.- Onda Directa.
3.- Onda Reflejada.
4.- Onda Difractada.
5.- Onda Dispersión.
6.- Onda Ionosférica.
Tipos de Ondas
-
Ondas Celestes: Llamadas también Troposféricas
-
Ondas Espaciales: Llamadas también Ionosféricas
-
Ondas Terrestres: Llamadas también Superficiales
La mayoría de las comunicaciones que ocurren se efectúan por
debajo de la capa ionosfera exceptuando vía satélite.
Los sistemas de comunicaciones electrónicos pueden diseñarse para
manejar la transmisión solamente en una dirección, en ambas direcciones pero
sólo uno a la vez, o en ambas direcciones al mismo tiempo. Estos se llaman
modos de transmisión los cuales son:
Simplex (SX):
Con la
operación simplex, las transmisiones pueden ocurrir sólo en una dirección. Los
sistemas simplex son, algunas veces, llamados sistemas de un sentido, sólo para
recibir o sólo para transmitir.
Half-Duplex (HDX):
Con
una operación half-duplex, las transmisiones pueden ocurrir en ambas
direcciones, pero no al mismo tiempo. A los sistemas half-duplex, algunas veces
se les llaman sistemas con alternativas de dos sentidos, cualquier sentido, o
cambio y fuera.
Full-Duplex
Con
una operación full-duplex, las transmisiones pueden ocurrir en ambas
direcciones al mismo tiempo. A los sistemas de full-duplex algunas veces se les
llama líneas simultaneas de doble sentido, duplex o de ambos sentidos.
Transmisor de Radio de Microondas.
En el transmisor de microondas es una red de preénfasis procede al
desviador de FM. La red de preénfasis proporciona un impulso artificial a la amplitud
de las frecuencias de banda base más altas. Esto permite que las frecuencias de
banda base (Señal compuesta que modula la portadora de FM y puede incluir uno o
más de los siguientes: Canales de banda de voz con multicanalización por
división de frecuencia y tiempo, teléfono de imágenes o vídeo compuesto con
calidad de radiodifusión, datos de banda ancha) más altas le modulan la fase.
Receptor de Radio de Microondas FM
En el receptor de microondas FM, la red de separación de canal proporciona
el aislamiento y filtración necesarios para separar canales individuales de
microondas y dirigirlos a sus respectivos receptores. El filtro pasa-bandas, el
mezclador de AM, el oscilador de microondas convierten descendentemente las
frecuencias de IF y pasan al demodulador de FM, una red de preénfasis restaura
la señal de banda base a su amplitud original contra las características de las
frecuencias.
Repetidores de Radiomicroondas de FM
La distancia permisible entre un transmisor de microondas FM y su
receptor de microondas asociado depende de algunas variables del sistema, como
la potencia de salida del transmisor, el umbral de ruido del receptor, terreno,
condiciones atmosféricas, capacidad del sistema, objetivos de confiabilidad y
las expectativas de funcionamiento.
Típicamente, esta distancia está entre 15 y 40 millas. Los
sistemas de microondas de largo alcance abarcan distancias considerables más
largas que éstas. En consecuencia, un sistema de microondas de un solo brinco,
no es adecuado para la mayoría de las aplicaciones prácticas del sistema.
Con los sistemas que son más de 40 millas o cuando las
obstrucciones geográficas, como una montaña, bloquean la ruta de espalda o en
tandem con el sistema. La estación del repetidor recibe transmisión, se
necesitan los repetidores (ver figura 19). Un repetidor de microondas es un
receptor y un transmisor colocados espalda con una señal, la amplifica, le da
nueva forma y luego retransmite la señal al siguiente repetidor o estación
terminal que sigue hacia abajo en la línea.
Antenas
de Microondas.
Las antenas utilizadas para UHF (0,3 a 3 GHz) y microondas (1 a
100 GHz) tienen que ser altamente directivas. Una antena tiene una ganancia
aparente porque concreta la potencia irradiada en un haz angosto en lugar de
enviarlo en forma uniforme en todas las direcciones, y el ancho del haz se
reduce con los incrementos en la ganancia de la antena.
Toda la energía electromagnética emitida por una antena de
microondas no se difunde en la dirección del lóbulo principal (haz), parte se
concentra en los lóbulos laterales, que pueden ser de interferencia en o desde
otras trayectorias de señales de microondas.
El reflector parabólico, es probablemente el componente más básico
para una antena parabólica. Los reflectores parabólicos se asemejan a la forma
de un plano; por tanto, a veces se les llaman antenas parabólicas de plato o
solo antenas de plato. Para comprender como funciona un reflector parabólico,
es necesario primero comprender la geometría de una parábola.
Una antena parabólica consiste de un reflector parabólico
iluminado con energía de microondas irradiada por un sistema de alimentación
localizado en el punto focal. Si se radia energía electromagnética hacia el
reflector parabólico desde el foco, todas las ondas irradiadas viajan la misma
distancia para cuando lleguen a la directriz, sin importar desde que punto de
la parábola se hayan reflejado.
Ancho
de Banda
El ancho de banda se define como aquella gama de señales cuyas frecuencias se encuentran comprendidas entre dos señales características cuyas frecuencias son llamadas frecuencias de corte, frecuencia de corte superior y frecuencia de corte inferior.
Soluciones
inalámbricas
Son redes en la cual los medios de unión entre las estaciones no
son cables.
Sus principales ventajas son que permiten una amplia libertad de
movimientos, facilidad en la reubicación de las estaciones de trabajo evitando
la necesidad de establecer cableado y rapidez en la instalación. Algunas de las
técnicas utilizadas en las redes inalámbricas son: infrarrojos, microondas,
láser y radio.
En los últimos años el mercado de las soluciones inalámbricas ha
incrementado el volumen de negocio y según todas las previsiones, se espera que
continúe en ascenso a pesar de algunos factores en su contra que frenan este
desarrollo como los problemas de seguridad y la diversidad de estándares.
Se espera que el crecimiento venga impulsado por la tecnología
Wi-Fi, así como por la mayor presencia de las tarjetas multiprotocolo, capaces
de operar en estándares diversos como el 802.11b a, b y g. De hecho, en Estados
Unidos esto ya se está produciendo ya que el protocolo
802.11b, convive con el 802.11a, que ofrece un mayor ancho de banda. Además,
esta opción tiene la ventaja de proteger las inversiones de la obsolescencia y permite administrar el ancho
de banda en función del uso o localizaciones.
La evolución del mercado de la movilidad vendrá dada sin lugar a
dudas por tres "actores" fundamentales en este mercado: los
dispositivos móviles, las redes wireless y las aplicaciones móviles. De los
primeros podemos decir que cada vez son más potentes y para los próximos años
se espera que los PC incorporen plataformas y tecnologías móviles y los
portátiles se acerquen cada vez más al PC, hasta que compartan la misma
tecnología. Se espera que esto mismo ocurra con el resto de dispositivos
móviles, que converjan poco a poco hacia la compatibilidad total con el PC, a
medida que su capacidad vaya incrementándose. Y por otro lado aparecerán nuevos
dispositivos móviles que se adaptarán mejor a las necesidades de cada tipo de empresa.
La tecnología utilizada en una red inalámbrica, para la
comunicación de datos entre equipos situados dentro de una misma área (interior
o exterior) de cobertura es Wi-Fi (Wireless Fidelity). WI-FI es un conjunto de
estándares para redes inalámbricas basado en las especificaciones IEEE 802.11.
Las redes inalámbricas transmiten y reciben datos a través de
ondas electromagnéticas, lo que supone la eliminación del uso de cables.
Las ventajas en las comunicaciones que brinda Wi-FI debido a la eliminación
de los cables son:
-
Movilidad: desde cualquier sitio dentro de su cobertura, incluso
en movimiento.
-
Fácil instalación: más rapidez y simplicidad que la extensión de
cables.
-
Flexibilidad: permite el acceso a una red en entornos de difícil
cableado.
-
Facilidad: permite incorporar redes en lugares históricos sin
necesidad de extender cable.
-
Adaptabilidad: permite frecuentes cambios de la topología de la
red y facilita su escalabilidad.
-
Facilita la ampliación de nuevos usuarios a la red, sin necesidad
de nuevos cables y permite la organización de redes en sitios cambiantes o
situaciones no estables (lugares de emergencia, congresos, sedes temporales,
etc.).