mbrica29-08-2012 - Universidad Tecnológica de la Selva

Comunicación inalámbrica
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Este artículo trata sobre los aspectos sociales de las comunicaciones inalámbricas con
enfoque en las nuevas tecnologías. Para la tecnología de la comunicación inalámbrica que
existe desde principios del siglo XX, véase Radiocomunicación.
Esquema del funcionamiento de una red inalámbrica.
La comunicación inalámbrica o sin cables es aquella en la que extremos de la
comunicación (emisor/receptor) no se encuentran unidos por un medio de propagación
físico, sino que se utiliza la modulación de ondas electromagnéticas a través del espacio. En
este sentido, los dispositivos físicos sólo están presentes en los emisores y receptores de la
señal, entre los cuales encontramos: antenas, computadoras portátiles, PDA, teléfonos
móviles, etc.1
Contenido
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1 Aspecto histórico y generalidades
2 Aspectos tecnológicos
3 Campos de utilización
4 Algunos problemas asociados con la tecnología inalámbrica
5 Equipo inalámbrico
6 Véase también
7 Referencias

8 Bibliografía
Aspecto histórico y generalidades
Nuestra naturaleza humana nos hace desenvolvernos en situaciones donde se requiere
comunicación. Para ello, es necesario establecer medios para que esto se pueda realizar.
Uno de los medios más discutidos es la capacidad de comunicar computadores a través de
redes inalámbricas.
La comunicación inalámbrica, que se realiza a través de ondas de radiofrecuencia, facilita
la operación en lugares donde la computadora no se encuentra en una ubicación fija
(almacenes, oficinas de varios pisos, etc.) actualmente se utiliza de una manera general y
accesible para todo público. Cabe también mencionar actualmente que las redes cableadas
presentan ventaja en cuanto a transmisión de datos sobre las inalámbricas. Mientras que las
cableadas proporcionan velocidades de hasta 1 Gbps (Red Gigabit), las inalámbricas
alcanzan sólo hasta 108 Mbps.
Se puede realizar una “mezcla” entre inalámbricas y alámbricas, de manera que pueden
funcionar de la siguiente manera: que el sistema cableado sea la parte principal y la
inalámbrica sea la que le proporcione movilidad al equipo y al operador para desplazarse
con facilidad en distintos campo (almacén u oficina).
Un ejemplo de redes a larga distancia son las Redes públicas de Conmutación por Radio.
Estas redes no tienen problemas en pérdida de señal, debido a que su arquitectura está
diseñada para soportar paquetes de datos en vez de comunicaciones por voz.
Actualmente, las transmisiones inalámbricas constituyen una eficaz herramienta que
permite la transferencia de voz, datos y vídeo sin la necesidad de cableado. Esta
transferencia de información es lograda a través de la emisión de ondas de radio teniendo
dos ventajas: movilidad y flexibilidad del sistema en general.
Aspectos tecnológicos
En general, la tecnología inalámbrica utiliza ondas de radiofrecuencia de baja potencia y
una banda específica, de uso libre o privada para transmitir, entre dispositivos.
Estas condiciones de libertad de utilización sin necesidad de licencia, ha propiciado que el
número de equipos, especialmente computadoras, que utilizan las ondas para conectarse, a
través de redes inalámbricas haya crecido notablemente.
Campos de utilización
La tendencia a la movilidad y la ubicuidad hacen que cada vez sean más utilizados los
sistemas inalámbricos, y el objetivo es ir evitando los cables en todo tipo de comunicación,
no solo en el campo informático sino en televisión, telefonía, seguridad, domótica, etc.
Un fenómeno social que ha adquirido gran importancia, en todo el mundo, como
consecuencia del uso de la tecnología inalámbrica son las comunidades inalámbricas que
buscan la difusión de redes alternativas a las comerciales. El mayor exponente de esas
iniciativas en España es RedLibre.
Algunos problemas asociados con la tecnología
inalámbrica
Los hornos de microondas utilizan radiaciones en el espectro de 2,45 Ghz. Es por ello que
las redes y teléfonos inalámbricos que utilizan el espectro de 2,4 Ghz. pueden verse
afectados por la proximidad de este tipo de hornos, que pueden producir interferencias en
las comunicaciones.
Otras veces, este tipo de interferencias provienen de una fuente que no es accidental.
Mediante el uso de un perturbador o inhibidor de señal se puede dificultar e incluso
imposibilitar las comunicaciones en un determinado rango de frecuencias.
Equipo inalámbrico
Algunos de los equipos de punto de acceso que normalmente vienen con antena omni 2
Dbi, muchas veces desmontables, en las cuales se puede hacer enlaces por encima de los
500 metros y además se pueden interconectar entre sí. No debe haber obstáculos para que la
señal sea excelente, ya que esto interfiere en la señal y puede haber problemas en la
conexión.
Tecnologias de Comunicacion Inalambrica
Introducción
En 1887 Heinrich Rudolph Hertz, un físico alemán, demostró que existían las ondas
electromagnéticas y que éstas podrían ser usadas para mover información a muy grandes
distancias — esto le valió que la unidad con las que son medidas las frecuencias del
espectro lleven su apellido (Hertz o Hz).
La base teórica de las ondas electromagnéticas fueron desarrolladas mucho antes por el
físico escocés James Clerk Maxwell en 1864. El primer uso de las ondas electromagnéticas
fue la telegrafía inalámbrica. Este relevante acontecimiento sería el predecesor de la
propagación electromagnética o transmisión de radio.
Utilizando estos conceptos, el italiano Guglielmo Marconi inventa la radio en 1901. La
radio fue el primer medio masivo de comunicación inalámbrica y a poco más de 100 años
de su invención, las comunicaciones móviles han demostrado ser una alternativa a las redes
cableadas para ofrecer nuevos servicios que requieren gran ancho de banda, pero con otros
beneficios como la movilidad y la ubicuidad, estar comunicado en cualquier lugar, en
cualquier momento.
Algunos de los beneficios que brindan las comunicaciones inalámbricas en comparación
con las redes cableadas son las siguientes:

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

Capacidad para un gran número de suscriptores
Uso eficiente del espectro electromagnético debido a la utilización repetida de
frecuencias
Compatibilidad a nivel nacional e internacional, para que los usuarios móviles
puedan utilizar sus mismos equipos en otros países o áreas
Prestación de servicios para aplicaciones de datos, voz y video;
Adaptación a la densidad de tráfico; dado que la densidad de tráfico es diferente en
cada punto de la zona de cobertura.
Calidad del servicio — en el caso de la voz— comparable a servicio telefónico
tradicional y accesible al público en general
Las primeras redes móviles
En los 1920s, en Detroit, Estados Unidos, nacen las primeras redes de comunicación móvil.
Eran sistemas de radio comunicación utilizados por el cuerpo de policía que trabajan en ese
entonces a 2 MHz. Una década más tarde fueron utilizados por la policía de la ciudad de
Nueva York. El sistema se fue perfeccionando conforme transcurrían los años hasta que en
los 1950s se establecieron las primeras dos bandas tal y como las conocemos ahora; la
banda de VHF de radio de 150 MHz y la banda de UHF de radio en los 450 MHz. En esta
época seguían utilizándose en vehículos; dispositivos portátiles eran imposibles de cargar
debido al peso de las baterías y de los aparatos mismos.
En 1973 Martin Cooper introduce el primer radioteléfono mientras trabajaba para la
compañía Motorola, Cooper pionero en esta tecnología, se le considera como "el padre de
la telefonía celular". En 1979 aparece el primer sistema comercial en Tokio Japón por la
compañía NTT (Nippon Telegraph & Telephone Corp.) dos años más tarde en Estados
Unidos surge también el primer sistema celular analógico comercial que trabajaba en la
banda de los 800 MHz. En otros países ocurrió lo mismo y surgieron muchas tecnologías
paralelas pero incompatibles entre sí.
A continuación se describirán las principales tecnologías de comunicación inalámbricas,
sobre todo aquellas que han tenido más impacto en la sociedad como la telefonía celular,
comunicación satelital, WLL, MMDS y LMDS.
La telefonía celular
La telefonía sin duda es uno de los servicios inalámbricos con más penetración en la
sociedad. En nuestro país, casi 1 de cada 4 mexicanos poseen un teléfono celular. La
explosión empezó desde "el que llama paga", lo cual redujo los precios del tiempo aire y las
personas empezaron a comprar más aparatos. De ser un servicio elitista se convirtió en un
servicio más accesible a los usuarios de bajos ingresos. En la actualidad, en México, el
número de teléfonos celulares supera por mucho a las líneas telefónicas fijas.
El funcionamiento de un sistema celular es muy complejo, implica una serie de tareas que
implican modulación, codificación, acceso múltiple, monitoreo y tarificación, sólo por
mencionar algunas.
Un sistema celular para su funcionamiento está compuesto por los siguientes elementos:
1.- Unidades móviles (teléfonos): Un teléfono móvil contiene una unidad de control, un
transreceptor y un sistema de antena.
2.- Las celdas (radio bases): La radio base provee la interface entre el MTSO y las unidades
móviles. Tiene una unidad de control, cabinas de radio, antenas y una planta de generadora
eléctrica y terminales de datos.
3.- El conmutador central móvil (MTSO, Mobil Telephone Switching Office): El
conmutador central el procesador y conmutador de las celdas. Está interconectada con la
Oficina Central de telefonía pública fija. Controla el procesamiento y tarificación de
llamadas. El MTSO es el corazón del sistema celular móvil.
4.- Las conexiones o enlaces: Los enlaces de radio y datos interconectan los tres
subsistemas. Estos enlaces pueden ser por medio de antenas de microondas terrestres o por
medio de líneas arrendadas.
Las técnicas de acceso múltiple
Una de las estrategias más importantes para aumentar el número de usuarios en un sistema
basado en celdas radica principalmente en la técnica de acceso múltiple que éste sistema
emplee. Las técnicas de acceso múltiple en un sistema inalámbrico permiten que varios
usuarios puedan estar accesando simultáneamente un canal o un grupo de frecuencias, lo
que permite el uso eficiente del ancho de banda.
Existen tres técnicas para compartir un canal de Radio Frecuencia (RF) en un sistema
celular:
a) FDMA (Acceso Múltiple por División de frecuencias, Frequency Division Multiple
Access)
b) TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo, Time Division Multiple Access)
c) CDMA (Acceso Múltiple por División de Código, Code Division Multiple Access)
FDMA
Los sistemas celulares basados en FDMA formaron la base de los primeros sistemas
celulares en el mundo. FDMA fue implementada en la banda de 800 MHz utilizando un
ancho de banda de 30 kHz por canal.
FDMA subdivide el ancho de banda en frecuencias, cada frecuencia sólo puede ser usada
por un usuario durante una llamada. Debido a la limitación en ancho de banda, esta técnica
de acceso es muy ineficiente ya que se saturan los canales al aumentar el número de
usuarios alrededor de una celda. Esta técnica de acceso múltiple predominó en los sistemas
celulares analógicos de la primer generación.
TDMA
Después de la introducción de FDMA, operadores celulares y fabricantes de equipo
inalámbrico reconocieron las limitaciones de esta técnica de acceso analógica. Años más
adelante aparecen los primeros sistemas celulares digitales basados en TDMA. Con el fin
de continuar la compatibilidad con la asignación de espectro del sistema anterior ocupado
por la tecnología AMPS, se desarrolla en Norteamérica a finales de los 80s un sistema
conocido como DAMPS (Digital AMPS) también con 30 kHz de ancho de banda por canal.
En Europa se desarrolla también un sistema celular digital basado en TDMA conocido
como GSM (Groupe Special Mobile) con canales de 200 kHz. Los primeros sistemas bajo
GSM fueron instalados en 1991, mientras el primer sistema instalado en Norteamérica fue
instalado en Canadá en 1992.
Los sistemas celulares bajo TDMA utilizan el espectro de manera similar a los sistemas
FDMA, con cada radio base ocupando una frecuencia distinta para transmitir y recibir. Sin
embargo, cada una de estas dos bandas son divididas en tiempo (conocidas como ranuras de
tiempo) para cada usuario en forma de round-robin. Por ejemplo, TDMA de tres ranuras
divide la transmisión en tres periodos de tiempo fijos (ranuras), cada una con igual
duración, con una asignación particular de ranuras para transmisión para uno de 3 posibles
usuarios. Este tipo de metodología requiere una sincronización precisa entre la terminal
móvil y la radio base. Como puede verse en este esquema de tres ranuras por canal, se
incrementa en un factor de tres la capacidad de TDMA con respecto a FDMA.
CDMA
A mediados de los 80s algunos investigadores vieron el potencial de una tecnología
conocida como espectro disperso (spread spectrum) la cual era utilizada para aplicaciones
militares pero que también podría ser usada para telefonía celular. Esta tecnología de
espectro disperso involucra la transformación de la información de banda angosta a una
señal de banda amplia para transmisión, la cual puede ser vista como una manera de
aumentar las capacidades de los sistemas TDMA que limitan el número de usuarios al
número de ranuras de tiempo.
Espectro disperso es una tecnología de banda amplia desarrollada por los militares
estadounidenses que provee comunicaciones seguras, confiables y de misión critica. La
tecnología de espectro disperso está diseñada para intercambiar eficiencia en ancho de
banda por confiabilidad, integridad y seguridad. Es decir, más ancho de banda es
consumido con respecto al caso de la transmisión en banda angosta, pero el "trueque"
ancho de banda/potencia produce una señal que es en efecto más robusta al ruido y así más
fácil de detectar por el receptor que conoce los parámetros (código) de la señal original
transmitida. Si el receptor no está sintonizado a la frecuencia correcta o no conoce el código
empleado, una señal de espectro disperso se detectaría solo como ruido de fondo. Debido a
estas características de la tecnología de espectro disperso la interferencia entre la señal
procesada y otras señales no esenciales o ajenas al sistema de comunicación es reducida.
Al asignar diferentes códigos únicos a los usuarios, un sistema de acceso múltiple es
posible. A este método de acceso múltiple se le conoce como CDMA. Las limitaciones de
reuso de frecuencia vistas en FDMA y TDMA ya no son tan críticas en CDMA, ya que
múltiples terminales móviles y radio bases pueden ocupar las mismas frecuencias a la vez.
Es obvio entonces que la capacidad en usuarios en CDMA se incrementa bastante con
respecto a las otras dos técnicas de acceso múltiple.
Las generaciones de la telefonía móvil
En la actualidad la telefonía celular en México se encuentra en la segunda generación (2G),
aunque en otros países se presume de que se encuentran en la generación 2.5G y la tercera
generación, tal es el caso de países como Japón y Corea del Sur.
La primer generación (1G) se caracterizó por ser analógica, por ofrecer servicios solamente
de voz a bajas velocidades y por utilizar FDMA. La tecnología más conocida de esta
generación es conocida como AMPS (American Mobile Phone System).
La segunda generación (2G) se caracteriza por ser digital y ofrecer servicios de voz y datos
a baja velocidad. Aunque se sigue utilizando la banda de 800 MHz, fue abierta la banda de
1.9 GHz (1,850 ?1,990 MHz) conocida como PCS (Personal Communications Services).
En la banda de PCS están encasilladas tres tecnologías básicamente: GSM (Groupe Spécial
Mobile), TDMA IS-136 y CDMA IS-95. Estas tres tecnologías caracterizan a la segunda
generación de telefonía móvil. En el caso de México, TELCEL opera su red celular bajo
TDMA, el resto de los operadores celulares (e.g. Pegaso, Movistar, Unefon, Iusacell) tiene
su red bajo la tecnología CDMA. Aunque se abrieron también nuevos servicios con la 2G y
la banda de PCS, el servicio más popular es el conocido como servicio de mensajes cortos
(SMS, Short Messaging Service), utilizado comúnmente entre los jóvenes, por ser sencillo,
rápido y barato. Existen dos versiones de este servicio: directamente teléfono a teléfono y a
través de una página web hacia un teléfono.
La generación 2.5G se caracteriza por el aumento de la velocidad en la transmisión de datos
utilizando redes de conmutación de paquetes . La 2.5G la realización principalmente
aquellos operadores que optaron por TDMA/GSM como tecnología base. El brinco directo
a la tercera generación (3G), se les complicó y optaron por crear una intermedia entre la 2G
y 3G. EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) y GPRS (General Packet Radio
Service) son los ejemplos más característicos de esta generación. Las velocidades de
transmisión máximas son 384 Kbps para EDGE y 115 Kbps para GPRS. El sistema
característico de los operadores cuya tecnología base es CDMA se llama "CDMA 2000
1X" y trabaja a una velocidad máxima de 144 Kbps.
Sistemas satelitales
Las comunicaciones vía satélite han sido una tecnología muy utilizada para proveer
comunicaciones a áreas alejadas y de difícil acceso. Ante la escasa y en muchos casos nula
infraestructura terrestre de comunicaciones (e.g. fibra óptica) en las zonas remotas, las
comunicaciones vía satélite abren una ventana hacia al resto del mundo. Las
comunicaciones satelitales permiten transmitir múltiples servicios de voz, datos y video a
velocidades en el orden de Megabits por segundo. Las terminales satelitales hacen posible
las comunicaciones donde otros medios no pueden penetrar por su alto costo.
La introducción de pequeñas terminales conocidas como VSAT (Very Small Aperture
Terminal) ha permitido que el costo de las comunicaciones vía satélite haya bajado
drásticamente. VSAT es una tecnología de comunicaciones vía satélite que mediante el uso
de antenas de satélite con diámetros pequeños, permiten comunicaciones altamente seguras
entre una estación maestra y nodos dispersos geográficamente. Entre las aplicaciones
típicas de este tipo de terminales se encuentra la telefonía rural, educación a distancia, redes
privadas y acceso a Internet, entre otras.
Es sin duda las comunicaciones por satélite una opción muy utilizada por compañías
mexicanas desde la introducción del Morelos I en 1985. El satélite fue parte importante en
las comunicaciones durante el terremoto de ese año, después de que las comunicaciones por
tierra colapsaron.
Existen satélites de todo tipo, los hay geoestacionarios (GEO, Geostacionary Earth Orbit),
aquellos que giran a una órbita natural a 36,000 kms de la superficie de la tierra. Este tipo
de satélites (e.g Satmex V, Solidaridad II) proveen comunicaciones fijas para aplicaciones
de voz, datos y video en las bandas C y Ku principalmente. Existen satélites en órbitas
bajas (LEO, Low Earth Orbit)) y medias (MEO, Medium Earth Orbit) que dan varias
vueltas a la tierra y que para cubrir casi toda la superficie están agrupados en constelaciones
de satélites. Muchos de estos satélites proveen aplicaciones móviles de voz, sensado remoto
(SCADA), meteorología, determinación de la posición (GPS), etc. La mayoría de estos
trabajan en la banda móvil L.
Los métodos de acceso al medio en comunicación trabajan de manera similar a la telefonía
celular. Aunque en comunicaciones vía satélite SCPC/FDMA (Single Channel Per
Carrier/FDMA) y TDMA son los métodos de acceso múltiple más populares para redes
privadas con VSATs; otras variantes de TDMA como DAMA (Demand Asigment Multiple
Access) y ALOHA son también utilizados en menos proporción. TDMA y CDMA son
ampliamente usados para comunicaciones móviles por satélite por los satélites LEOs y
MEOs. En la tabla 1 se muestran las bandas de frecuencias más utilizadas en las
comunicaciones por satélite, así como su uso:
Tabla 1. Frecuencias de satélite de uso comercial
Banda
Enlace
Subida/Bajada
Aplicaciones
VoQ
50/40 GHz
Datos a altas velocidades
Ka
30/20 GHz
Datos y TV a altas
velocidades
Ku
(BSS)
17/12 GHz
Video directo al hogar
Ku
14/11-12 GHz
VSAT, video e Internet
C
6/4 GHz
Datos, voz y video
S
2/2 GHz
Servicios móviles de voz
L
1.6/1.5 GHz
Servicios móviles de voz
BSS: Broadcasting Satelite Service, Servicio de difusión
por satélite
Tecnologías de acceso inalámbrico fijo (WLL)
Acceso inalámbrico fijo (Wireless Local Loop, WLL) es un sistema basado en celdas que
conecta a usuarios a la red pública telefónica conmutada (RPTC) utilizando señales de
radio, sustituyendo al cableado de cobre entre la central y el abonado. Estos sistemas
incluyen sistemas de radio fijos, sistemas celulares fijos y sistemas de acceso sin alambres.
En países subdesarrollados las tecnologías inalámbricas basadas en WLL son una buena
alternativa para los operadores tanto en costo de instalación como de mantenimiento. Según
la UIT, la demanda de WLL en el mundo de 1997 al 2002 sobrepasará los 856 millones de
nuevas líneas. De las cuales, el 82% serán para los países subdesarrollados y el 18%
restante serán para los países desarrollados.
Los servicios que pueden ser ofrecidos por un sistema WLL incluyen:
o
o
o
o
Servicio de voz: PCM (Pulse Code Modulation) de 64 Kbps, ADPCM (PCM
adaptivo diferencial) de 32 Kbps
Servicio de datos en banda de voz: 56 Kbps fax/módem
Servicios de datos: 155 Kbps (e.g. Internet)
Servicio ISDN: 144 Kbps (2B+D)
LMDS
LMDS (local multipoint distribution service) es una tecnología de banda amplia
inalámbrica punto-multipunto basada en celdas ?al igual que la telefonía celular o WLL?
con la capacidad de transportar grandes cantidades de información a muy altas velocidades.
LMDS opera a frecuencias milimétricas, típicamente en las bandas de 28, 38, o 40 GHz.
Esto permite velocidades de datos de hasta 38 Mbps por usuario pero con la restricción de
que las distancias de cobertura deben ser cortas, menos de 8 Km. La alta capacidad de
LMDS hacen posible una gama de servicios tales como video digital, voz, televisión
interactiva, música, multimedia y acceso a Internet a altas velocidades. LMDS es una
tecnología de costo efectivo, ya que su implantación es rápida en áreas urbanas o en áreas
con baja densidad de población, como es el caso de las comunidades rurales. LMDS provee
una solución efectiva de última milla que puede sustituir a los servicios cableados
tradicionales a un bajo costo y altas velocidades. En México existen muchos operadores
que ofertan este servicio principalmente para redes privadas y acceso a Internet a altas
velocidades.
MMDS
Las redes MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service) se caracterizan por el
limitado número de canales disponibles en las bandas asignadas para este servicio, sólo 200
MHz de espectro en la banda de 2.5 GHz a 2.7 GHz.
Esta desventaja reduce el número efectivo de canales en un sistema MMDS. El uso
principal de esta tecnología es la televisión restringida inalámbrica — competencia directa
de las compañías de televisión por cable. Como el ancho de banda de un canal de televisión
es de 6 MHz, solamente 33 canales cabrían en el espectro asignado.
Un sistema de MMDS consiste de una cabecera o centro de control (headend), donde se
encuentra el equipo de recepción de las señales origen, un radio transmisor y una antena
transmisora. En el lado del usuario se encuentra una antena receptora, un dispositivo de
conversión de frecuencia y un receptor decodificador.
El rango de una antena de transmisión MMDS puede alcanzar los 55 kilómetros
dependiendo de la altura de la antena y de la potencia de radiodifusión. La potencia de
transmisión es usualmente entre 1 y 100 Watts, la cual es sustancialmente menor a los
requerimientos de potencia de las estaciones de televisión abierta de VHF y UHF.
La antena de recepción en el lado del usuario está condicionada para recibir señales con
polarización vertical u horizontal. Las señales de microondas son pasadas por un
convertidor de frecuencias, el cual convierte las frecuencias de microondas a las
frecuencias estándar de cable VHF y UHF, y pueda conectarse directamente al televisor.
Conclusión
Los sistemas cableados — dígase, una compañía telefónica o una compañía de televisión
por cable— tardan más tiempo en promedio para ofrecer toda la gama de los servicios. El
tiempo de instalación de toda la infraestructura cableada puede durar por lo regular desde
muchos meses hasta años con una razón de clientes potenciales del 70%, lo cual implica
muchos gastos previos por el largo tiempo transcurrido en la instalación total del sistema.
En contraste, la gran mayoría de los sistemas inalámbricos puede ser instalados en unos
cuantos meses con una razón de clientes potenciales del 90%. Otra de las ventajas de las
tecnologías inalámbricas es que pueden ser llevadas a áreas de difícil acceso geográfico y
así ofrecer servicios a comunidades marginadas y alejadas, lugares donde los medios
cableados son más difíciles de ofertarse.
Otra ventaja de los sistemas inalámbricos es que son adaptables al tráfico, es decir, pueden
instalarse menos radio bases separadas a más distancia entre ellas en lugares donde el
tráfico sea menor. De la misma manera, pueden instalarse más radio bases a más corta
distancia entre ellas en lugares donde hay mucho tráfico — dígase la zona metropolitana en
una ciudad.
En general las comunicaciones vía inalámbrica proveen beneficios adicionales que no
proveen los sistemas cableados. El público — el usuario final— determinará cuales
servicios son los más adecuados a sus necesidades, y desechará aquellos servicios que no le
satisfagan.
Es muy importante para el usuario final conocer sobre la tecnología que está detrás del
servicio que el proveedor de servicios de telecomunicaciones. Así tendrá una visión más
clara de las bondades o limitantes, así como la calidad del servicio que le están.
Comunicaciones inalámbricas
El término comunicaciones inalámbricas se emplea para referirse al conjunto de sistemas de
comunicaciones y tecnologías asociadas que utilizan el espectro radioeléctrico como
vehículo de la comunicación.
Suele utilizarse además en contraposición al término comunicaciones fijas, ya que éstas
utilizan habitualmente un medio físico basado en cable o fibra óptica. Nótese sin embargo
que en sentido estricto no todas las comunicaciones fijas son “alámbricas”, ya que el
término fijo hace referencia también a la movilidad o no de alguno de los extremos de la
comunicación.
Dentro de las comunicaciones inalámbricas y en el ámbito de las telecomunicaciones cabe
distinguir las siguientes categorías:



Comunicaciones móviles.
Comunicaciones por satélite.
Acceso inalámbrico fijo.
Comunicaciones móviles
Las comunicaciones en movilidad permiten que un usuario pueda utilizar servicios de
telecomunicaciones mientras se desplaza a lo largo de un territorio. Los diferences servicios
que se prestan en movilidad se pueden clasificar en dos grandes grupos:
1. Servicios Interpersonales. Donde los corresponsales de la comunicación son quienes
aportan el contenido, de los que la telefonía móvil es el servicio paradigmático. Sin
embargo, también conviene prestar atención a la proliferación de nuevos servicos
interpersonales de comunicación en movilidad: mediante mensajería instantánea, correo
electrónico (p.ej. Blackberry), chats y juegos a distancia.
2. Servicios no interpersonales. En los que no hay una persona corresponsal o se utilizan
contenidos que están proporcionados por terceros, como el acceso a internet o
aplicaciones empresariales, incluso la Televisión en movilidad.
Claramente, la telefonía es en la actualidad el servicio más utilizado de los que ofrecen los
sistemas de comunicaciones móviles.
Desde un punto de vista técnico, los sistemas de comunicaciones móviles se han
desarrollado empleando tecnologías que extienden el servicio gracias a la superposición de
la cobertura circular (o celular) de una estación base sobre una determinada zona. Así las
tecnologías celulares se emplean en el despliegue de redes que dividen el territorio en
celdas para incrementar la capacidad de la red reutilizando las mismas frecuencias en
diferentes celdas. La siguiente figura muestra un ejemplo de una red celular con sus
diferentes elementos.
Dada la proliferación de estos sistemas en los últimos años, las redes móviles se llaman
también en muchos casos redes celulares.
Una de las principales ventajas de estos sistemas es su capacidad para utilizar el espectro
radioeléctrico de manera eficiente. Como se muestra en la figura anterior, una determinada
celda utiliza una frecuencia que no es utilizada por ninguna de las celdas adyacentes. De
este modo se evitan las interferencias ya que las celdas que reutilizan la frecuencia inicial
están a la suficiente distancia. Así el tamaño de las celdas de cobertura y las frecuencias
utilizadas en la comunicación son parámetros que los operadores utilizan para diseñar sus
redes con el objetivo de maximizar la capacidad y disponibilidad del servicio con la mayor
eficiencia posible y el mínimo nivel de interferencias entre celdas que emplean la misma
frecuencia.
Comparándola con el tipo de accesos de la telefonía fija, donde el tradicional par de cobre
se utiliza por término medio menos de 20 minutos al día, un canal móvil se reutiliza por
múltiples abonados a lo largo del día.
Clasificación de los sistemas de comunicaciones móviles
La clasificación más comúnmente usada para referirse a los sistemas de comunicaciones
móviles es la siguiente:





Primera Generación 1G o analógicos.
Segunda Generación 2G o digitales.
Segunda Generación y Media 2,5G.
Tercera Generación 3G o de banda ancha.
Beyond 3G: con este término se agrupan a todos los sistemas y generaciones posteriores a
3G. Se habla por tanto de 3,5G, 4G, etc.
Los primeros sistemas de 1G y 2G aparecieron en el mercado en 1979 y 1991
respectivamente. Su expansión no tuvo una geografía uniforme ni siquiera en Europa. Por
su parte los sistemas 2,5G nacieron comercialmente en el año 2000 y, los sistemas 3G
comenzaron su andadura a finales de 2001.
Los sistemas 1G y 2G se desplegaron inicialmente utilizando las bandas de 800 y 900
MHz, para posteriormente usar bandas superiores en 1800 y 2100 MHz.
Por ejemplo el sistema AMPS (Advanced Mobile Phone System) operaba en 800 MHz y
fue utilizado en buena parte de América, África, Europa del Este y Rusia. Otro de los
sistemas 1G más populares, el ETACS (Extended Total Access Communications System)
fue desplegado principalmente en Europa, y utilizaba la banda de 900MHz. Por último, el
estándar NMT (Nordic Mobile Telephone) operaba en las bandas de 450 y 900MHz en los
países escandinavos y en España
Por su parte el sistema 2G de mayor éxito, el GSM (Global System for Mobile
Communications) fue inicialmente desplegado en la banda de 900 MHz, y en la actualidad
se emplea en prácticamente todo el mundo, salvo en determinadas regiones de América y
Asia. También populares son los sistemas TDMA IS-136 (Time Division Multiple Access)
y CDMA IS-95 (Code Division Multiple Access), utilizados en América y Asia.
Por su parte los diferentes sistemas 3G operan en frecuencias más altas, típicamente a partir
de los 2000 MHz.
Como se puede extraer de lo expuesto anteriormente, existen múltiples estándares de
comunicaciones móviles que conforman cada una de las generaciones, y que no son
compatibles entre sí. Además dichos estándares tienen habitualmente una componente
regional, es decir, que son adoptados masivamente en una determinada región geográfica
(por ejemplo, GSM en Europa y actualmente en latinoamérica) lo que favorece la
competencia entre industrias y operadores de diferentes continentes.
Comunicaciones por satélite
Un satélite de comunicaciones es, en esencia, un repetidor colocado en órbita: su
comportamiento es similar al de un espejo que reflejase los datos que se le envían desde
una estación terrestre hacia unos terminales instalados en el territorio al que el satélite da
cobertura.
Un sistema de comunicaciones por satélite consta, por tanto, de dos tramos:


El segmento terrestre, que comprende la estación central (que cumple funciones de
control, envío de datos y conexión con el resto de redes) más los terminales de usuario
(básicamente antenas de mucha directividad).
El segmento espacial, el satélite propiamente dicho, a bordo del cual se encuentran los
repetidores (conocidos como transpondedores).
Las ventajas indiscutibles del satélite son la inalterabilidad ante fronteras o barreras físicas
y un alcance de prácticamente el 100% de la población del área cubierta por su haz, que
puede dar sombra a continentes enteros.
Satélites geoestacionarios, de órbita media (MEO) y baja (LEO), y elíptica
Los modernos satélites de comunicación, que pueden recibir y retransmitir miles de señales
digitales simultáneamente, se clasifican en función de la altura a la que orbitan y de la
forma de esta órbita:

Satélites geoestacionarios
Su órbita está a una altura de 35.500 km. Han sido básicamente empleados en
meteorología aunque hay proyectos que planean el lanzamiento de satélites
geoestacionarios para ofrecer televisión digital y acceso de banda ancha. En este caso, una
constelación de cuatro satélites de gran potencia, si bien muy caros y pesados, bastaría
para ofrecer cobertura mundial.

Satélites de órbita media y baja (LEO y MEO [1])
Orbitan más próximos al suelo (entre 10.000 y 20.000 km los MEO y menos de 5.000 km
los LEO) con el fin de minimizar la atenuación de la señal. Esto implica que la velocidad a la
que viajan es alta (una órbita puede completarse en un tiempo que oscila entre noventa
minutos y varias horas).
Estos tipos de satélite son más ligeros, especialmente cuando su función se limita a
reflejar la señal hacia un centro terreno de enrutamiento y conmutación, minimizando así
el equipo requerido a bordo. Para que no se interrumpa la comunicación, un satélite debe
estar permanentemente en la línea de vista por lo que se necesitan constelaciones
numerosas en que a intervalos fijos el control se asume por un nuevo satélite.

Satélites de órbita elíptica
Describen su órbita moviéndose más rápido en altitudes bajas (apogeo) que en los puntos
de mayor distancia (perigeo). Son los menos utilizados para servicios comerciales y no
parece que vayan a utilizarse en servicios de comunicaciones de banda ancha.
Pese a la existencia de proyectos que utilizan satélites geoestacionarios, son los satélites de
órbita más cercana los que, en general, tienen mayor potencial para la oferta de servicios
públicos de telecomunicación y, en particular, para proporcionar un acceso de banda ancha,
por cuanto la altura del satélite determina la latencia y la atenuación de la señal. La latencia
es el retraso entre transmisión y recepción, que de ser grande aumenta el tiempo real de
interacción (a pesar del potencialmente alto ancho de banda); la atenuación se refiere al
debilitamiento de la señal con la distancia y depende también de la potencia del transmisor
y del tamaño de la antena receptora (parámetros directamente relacionados, a su vez y en
ambos casos, con el precio del equipo).
En los comienzos su limitación era la asimetría. Puesto que era muy caro instalar una
antena emisora en cada vivienda, en la mayoría de los casos el "camino de retorno" del
usuario utilizaba la línea telefónica para establecer la conexión con la estación terrestre
encargada de la emisión. Esto implicaba que, suponiendo un módem al uso, la velocidad en
sentido ascendente tenia un límite superior de 56 kbps, lo que permitia muy bajos niveles
de interactividad. El canal descendente podia llegar a varios Mbps, dependiendo de la
potencia de proceso instalada en el satélite y del número de usuarios a los que se da
servicio. En la actualidad existe servicios de internet para usuarios finales con precios
totalmente comparables con servicios wifi, debido al abaratamiento del coste de los
equipos, los cuales ya son bidireccionales y a la reduccion en el coste del ancho de banda.
La diferencia con los otros servicios de internet es que este puede configurarse totalmente
en funcion de las necesidades, desde leer el correo electronico en html, navegar por internet
con soltura como la tradicional ADSL, hasta las contribuciones profesionales para
retransmisiones via satelite a través de IP para TV. esto ya lo hace Nassat desde la
provincia de Malaga.
Acceso inalámbrico fijo
Acceso inalámbrico fijo
Sistemas de acceso fijo vía radio son todos aquellos que utilizan el espectro radioeléctrico
como medio para establecer la conexión entre la red de telecomunicaciones y el domicilio
del cliente. Se les conoce también con otros nombres como "bucle de acceso local vía
radio", "bucle local inalámbrico" o "sistemas de acceso inalámbrico punto-multipunto"
También aparecen en ocasiones bajo los acrónimos ingleses FWA (Fixed Wireless Acess)
o WLL (Wireless Local Loop). Lo que es importante es tener presente el término "fijo"
para diferenciarlos de los sistemas de comunicaciones móviles que también utilizan el
espectro radioeléctrico. Mediante estas técnicas se pueden proporcionar conexiones de
banda estrecha, con capacidades equivalentes al par de hilos de cobre o incluso inferiores.
Un ejemplo es el del sistema TRAC que se utilizó en España para el acceso telefónico en
zonas rurales.
MMDS y LMDS
Sin embargo, con este nombre se suele hacer referencia los sistemas de acceso radio de
banda ancha. En esta categoría se suelen separar dos bloques que son conocidos por los
acrónimos ingleses MMDS y LMDS. No hay acuerdo en la proveniencia de la primera
“M” de MMDS: sistemas de distribución local multipunto multicanal o por microondas
(Multichannel o Microwave Multipoint Distribution System). LMDS significa “sistemas de
distribución local multipunto” (Local Multipoint Distribution System). Ambas modalidades
son conceptualmente iguales. En realidad lo que las diferencia es la banda de frecuencias
que utilizan y la cantidad de espectro asignado en cada banda, lo que condiciona la
capacidad pero también las condiciones de emisión y recepción (y por tanto la planificación
y diseño de la red). Los sistemas MMDS trabajan en el entorno de los 3 GHz. LMDS opera
en las bandas de 26-28 GHz. Existe otro grupo de frecuencias asignado para estas
tecnologías, alrededor de los 40 GHz, pero la circuitería para su explotación comercial está
aún inmadura. Pese a esta distinción, está bastante difundido el uso de la expresión
tecnologías LMDS para hacer referencia a estos sistemas de modo genérico, incluyendo,
por tanto, ambos grupos de frecuencias. En un inicio, ambos sistemas fueron utilizados
exclusivamente para la distribución de múltiples canales de televisión, siendo una
alternativa potencial a los sistemas de televisión por cable allí donde su tendido se hacía
dificultoso [1]. Como en el caso del cable han evolucionado hacia sistemas completos de
difusión de todo tipo de servicios de telecomunicación. La transmisión es puntomultipunto, lo que significa que una única antena transmite la señal a toda antena receptora
incluida dentro de una zona geográfica determinada. Esto permite dar cobertura a
municipios completos con una sola estación emisora. La frecuencia determina las
características de propagación radioeléctrica. En la banda de 26-28 GHz se necesita un
enlace visual directo entre el emisor y el receptor, y comparando sus características con las
de 3 GHz, las pérdidas por atenuación son más severas y la lluvia provoca mayores
interferencias. Todo lo anterior redunda en mayores alcances de vano para los sistemas
MMDS que en condiciones ideales (gran altura de la antena y orografía plana) podrían
llegar a alcanzar un radio de cobertura de hasta cincuenta kilómetros; con LMDS se
proporciona un servicio similar pero sobre distancias más cortas: típicamente se cubren
áreas que superan con dificultad los cinco kilómetros de radio. Por el contrario, la
reutilización de frecuencias en células adyacentes es más complicada en MMDS donde,
adicionalmente, se suele contar con mucho menor ancho de banda [2]. Todas estas
propiedades revelan que en áreas urbanas densamente pobladas son más apropiados los
sistemas de frecuencias altas, siendo preferible la banda de 3 GHz en zonas rurales o de
población dispersa. Como en el caso del cable, el ancho de banda disponible es compartido
entre los clientes que estén usando el sistema en ese instante. La capacidad característica,
aunque depende de cuál sea ese ancho de banda efectivo del canal, puede llegar a 40 Mbps
en bandas altas mientras que los sistemas MMDS son más lentos, obteniéndose velocidades
de bajada de no más de 10 Mbps por canal.
Referencias
1.
2.
↑ Los sistemas MMDS aparecieron en los años ochenta como una evolución de los sistemas MDS
(Microwave Distribution System), que constituyeron la primera explotación comercial en la banda
de 2 GHz para la distribución directa al abonado de una canal de televisión de pago. Los sistemas
LMDS surgieron originalmente a finales de la década de los ochenta para transmitir televisión
multicanal en FM en la banda de 27,5-29,5 GHz.
↑ La fracción de espectro reservada legalmente para este uso es menor en las frecuencias bajas
que en las altas. En el caso español las tres licencias de la banda inferior se reparten 200 MHz
mientras que para las tres de la banda superior se asignan 2GHz