MICROONDAS-DEFINICION Son ondas de radio de alta

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MICROONDAS-DEFINICION
Son ondas de radio de alta frecuencia y por consiguiente de longitud de onda muy corta,
de ahí su nombre. Tienen la propiedad de excitar la molécula de agua, por consiguiente se
utilizan en los hornos de microondas para calentar alimentos que contengan este líquido.
Las microondas están situadas entre los rayos infrarrojos (cuya frecuencia es mayor) y las
ondas de radio convencionales. Su longitud de onda va aproximadamente desde 1 mm
hasta 30 cm. Las microondas se generan con tubos de electrones especiales como el
klistrón o el magnetrón, que incorporan resonadores para controlar la frecuencia, o con
osciladores o dispositivos de estado sólido especiales.
Las microondas tienen muchas aplicaciones: radio y televisión, radares, meteorología,
comunicaciones vía satélite, medición de distancias, investigación de las propiedades de la
materia o cocinado de alimentos.
Las microondas pueden detectarse con un instrumento formado por un rectificador de
diodos de silicio conectado a un amplificador y a un dispositivo de registro o una pantalla.
La Radiación de Fondo de Microondas es una radiación de baja temperatura que llega a la
superficie de la Tierra desde el espacio. Recibe este nombre porque constituye un fondo
de radiación de todas las direcciones del espacio, incluso de aquéllas en las que no hay
ningún objeto. Arno Penzias y Robert W. Wilson fueron los primeros en detectarla y darla
a conocer en 1965. De acuerdo con la teoría de gran aceptación, esta radiación es lo que
queda de las elevadísimas temperaturas propias de los primeros momentos del Big Bang.
Las microondas pueden ser generadas de varias maneras, generalmente divididas en dos
categorías; dispositivos de estado sólido y dispositivos basados en tubos de vacío. Los
dispositivos de estado sólido para microondas están basados en semiconductores de
silicio o arseniuro de galio, e incluyen transistores de efecto campo (FET), transistores de
unión bipolar (BJT). Diodos Gunn y diodos IMPATT.
Se han desarrollado versiones especializadas de transistores estándar para altas
velocidades que se usan comúnmente en aplicaciones de microondas.
Los dispositivos basados en tubos de vacío operan teniendo en cuenta el movimiento
balístico de un electrón en el vacío bajo la influencia de campos eléctricos o magnéticos,
entre los que se incluyen el magnetrón, el klystron, el TWT y el girotón.
Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno microondas, que usa
un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2.45 GHz. Estas
ondas hacen vibrar o rotar las moléculas de agua, lo cual genera calor. Debido a que la
mayor parte de los alimentos contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser
fácilmente cocinados de esta manera.
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COMUNICACIÓN VÍA MICROONDAS
Básicamente un enlace vía microondas consiste en tres componentes fundamentales: El
Transmisor, El receptor y El Canal Aéreo. El Transmisor es el responsable de modular una
señal digital a la frecuencia utilizada para transmitir, El Canal Aéreo representa un camino
abierto entre el transmisor y el receptor, y como es de esperarse el receptor es el
encargado de capturar la señal transmitida y llevarla de nuevo a señal digital.
El factor limitante de la propagación de la señal en enlaces microondas es la distancia que
se debe cubrir entre el transmisor y el receptor, además esta distancia debe ser libre de
obstáculos. Otro aspecto que se debe señalar es que en estos enlaces, el camino entre el
receptor y el transmisor debe tener una altura mínima sobre los obstáculos en la vía, para
compensar este efecto se utilizan torres para ajustar dichas alturas.
Se denomina microondas a unas ondas electromagnéticas definidas en un rango de
frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone un
período de oscilación de 3 ns (3xl0-9 s) a 3 ps (3xl0-12 s) y una longitud de onda en el
rango de 1 m a 1 mm. Otras definiciones, por ejemplo las de los estándares IEC 60050 y
IEEE 100 sitúan su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, es decir, longitudes de
onda de entre 30 cm. a 1 mm.
El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente
en las UHF (ultra-high frequency, frecuencia ultra alta en español) (0.3 - 3 GHz), 5HF
(super-high frequency, super alta frecuencia) (3 - 30 GHz) y EHF (extreme// high
frequency, extremadamente alta frecuencia) (30 - 300 GHz).
Otras bandas de radiofrecuencia incluyen ondas de menor frecuencia y "mayor longitud
de onda que las microondas. Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de
onda —en el orden de milímetros— se denominan ondas milimétricas, radiación
terahercio o rayos T.
La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas forman parte del
espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en 1864 a partir de sus famosas
Ecuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz fue el primero en demostrar la
existencia de ondas electromagnéticas mediante la construcción de un aparato para
producir ondas de radio.
En la figura se muestra la localización de la banda de microondas en el espectro
electromagnético.
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El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente
en las UHF (ultra-high frequency, frecuencia ultra alta en español) (0.3 - 3 GHz), SHF
(super-high frequency, super alta frecuencia) (3 - 30 GHz) y EHF (extreme// high
frequency, extremadamente alta frecuencia) (30 - 300 GHz).
Debido a las altas frecuencias (y cortas longitudes de onda), la teoría de circuitos
convencional generalmente no se puede utilizar en forma directa para resolver problemas
que involucren circuitos y redes de microondas.
La Microondas (MW) es más económica para enlaces de baja capacidad, no requieren
derechos de servidumbre que son caros y toman tiempo conseguirlos. Las MW son más
económicas que el satélite o el arriendo de troncales y tienen ventaja sobre la FO, su
principal limitación es su ancho de banda en comparación a la FO. Otra ventaja de la MW
es que la inversión en equipamiento tiene un costo fijo más bajo asociado con él,
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permitiendo extender los costos uniformemente sobre de la vida del sistema, reduciendo
así el riesgo de la inversión.
La otra gran ventaja de las microondas es desde el punto de vista de retorno de la
inversión, el equipo es re-utilizable. A menudo se instalan los sistemas de microondas para
grandes proyectos dónde la fibra es una buena solución a largo plazo. Para aprovechar al
máximo su gran utilidad; una vez que la troncal de fibra se ha instalado, las microondas se
retiran y son reinstaladas en otra parte.
Los enlaces de microondas trabajan a menudo bastante bien en trayectos que no tiene
claridad ó línea-de-vista completa (LOS: Line Of Sight). La tasa de error de fondo de los
sistemas de microondas es ahora comparable con la de los sistemas de fibra, haciéndolos
un medio de transmisión ideal para los servicios de datos tal como el Modo del
Transferencia Asíncrono (ATM).
La limitación principal de los sistemas de MW (Microwave ó microonda) es que se
requiere que exista línea de vista entre los sitios, la disponibilidad del espectro es a
menudo limitada y cara, y el ancho de banda está limitado para aplicaciones de muy alta
capacidad. Las microondas son a menudo la solución ideal para las redes de acceso: El
backhaul de GSM, las aplicaciones del lazo local inalámbrico (WLL – Wireless Local Loop), y
empresas utilitarias (electricidad, gas, y agua).
APLICACIONES DE LAS MICROONDAS
El interés científico por la banda de microondas recibió un importante impulso durante la
Segunda Guerra Mundial, con la invención del magnetrón y el klystron, que mostraron ser
eficientes osciladores de microondas, y fundamentalmente con el desarrollo del radar, un
sistema capaz de detectar blancos enemigos.
El desarrollo de componentes de microondas, estimulado por los avances en la tecnología
radar, fue rápido, diverso y a menudo ingenioso. Las aplicaciones militares se vieron
acompañadas de una explosión en aplicaciones comerciales, que incluyen radares para el
control del tráfico aéreo, radares para predicción meteorológica, telemedida, detectores
de intrusos, control del tráfico rodado, etc.
Pero el mayor impulso ha llegado procedente de la incipiente demanda de la industria de
telecomunicaciones. La transmisión económica de información a través de un país,
continente o entre continentes, ya sea dicha información de voz (telefonía, radio), vídeo
(televisión, fax) o datos, requiere la posibilidad de modular un enorme número de canales
sobre una portadora y enviarla sobre un canal de comunicaciones.
Se dispone de mayor anchura de banda cuando la frecuencia es más alta. Así, una anchura
de banda relativa del 1 % a 600 MHz representa 6 MHz (un canal de TV). La misma
anchura a 60 GHz ocupa 600 MHz (100 canales de TV). La banda de microondas
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proporciona casi 1000 veces los canales de voz y radio que se pueden alojar en la banda
de 0-300 MHz.
Hoy la mayoría de los sistemas de comunicaciones operan en la banda de microondas:
GPS, GSM, DECT, DBS (Direct Broadcast Satellite), PCS (Personal Communication Systems),
WLAN (Wireless Local Area Networks), LMDS (Local Multipoint Distribution System).
INTERNET POR MICROONDAS
Muchas empresas que se dedican a ofrecer servicios de Internet, lo hacen a través de las
microondas, logrando velocidades de transmisión y recepción de datos de 2.048 Mbps
(nivel estándar ETSI, E1), o múltiplos.
El servicio utiliza una antena que se coloca en un área despejada sin obstáculos de
edificios, árboles u otras cosas que pudieran entorpecer una buena recepción en el
edificio o la casa del receptor y se coloca un módem que interconecta la antena con la
computadora. La comunicación entre el módem y la computadora se realiza a través de
una tarjeta de red, que deberá estar instalada en la computadora.
En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan
fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de onda
mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto
del espectro de radio.
Ventajas
1. Alta velocidad de comunicación con Internet, lo que permite bajar software, música y
videos en mucho menor tiempo.
2. Permite acceder a videoconferencias en tiempo real.
3. Alta calidad de señal.
4. Conexión permanente.
5. Permite la comunicación entre equipos de cómputo que se encuentren en diferentes
edificios.
REDES INALAMBRICAS (WIRELESS)
Las redes inalámbricas de área local WLAN por sus siglas en inglés Wireless Local Area
Network son redes que comúnmente cubren distancias de los 10 a los 100 de metros. Esta
pequeña cobertura permite una menor potencia de transmisión que a menudo permite el
uso de bandas de frecuencia sin licencia. Debido a que las LANs a menudo son utilizadas
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para comunicaciones de una relativa alta capacidad de datos, normalmente tienen índices
de datos más altos. Por ejemplo 802.11, una tecnología WLAN, tiene un ámbito nominal
de 100 metros e índices de transmisión de datos de hasta 11Mbps. Los dispositivos que
normalmente utilizan WLANs son los que tienen una plataforma más robusta y
abastecimiento de potencia como son las computadoras personales en particular.
El estándar IEEE 802.11 o también llamado WiFi fue definido por el IEEE (Instituto de
Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) en 1997 como un estándar que remplazaría los cables
de la conexión alámbrica Ethernet con una conexión inalámbrica. La definición del
estándar 802.11 para el estándar de las capas Físicas incluye definiciones para el
procedimiento de convergencia de la capa física (Physical Layer Convergence Procedure
PLCP) y las subcapas dependientes del medio (Physical Medium Dependent PMD). El
802.11 tiene tres extensiones principales que se consideran actualmente.
La primera extensión es 802.11a. Opera en la banda de 5GHz, menos congestionada y con
menos interferencias y con alcance limitado a 50 metros, con 12 canales separados no
empalmados. Como resultado, se disponen de 12 puntos de acceso para diferentes
canales en la misma área sin interferencia con algún otro. El 802.11a utiliza división de
frecuencias ortogonales multiplexadas (orthogonal frequency division multiplexing
OFDM), la cual divide una señal de datos a través de 48 sub-carriers separados con un
canal de 20MHz para proveer transmisiones en rangos de 6, 9, 12,18, 24, 36, 48 o 54
Mbps.
La segunda extensión es 802.11b y es la base para la mayoría de las LANs inalámbricas que
existen en la actualidad. 802.11b opera en la banda de 2.4GHZ ISM y utiliza direct
sequence spread spectrum DSSS con modulación complementary code keying CCK para
dispersar la señal de datos sobre una porción, aproximadamente 30MHz, de la banda de
frecuencia de 2.4GHz. Los rangos de datos que soporta 802.11b son 1, 2, 5.5 y 11 Mbps.
La tercera extensión, y de las más recientes es 802.11g. De forma similar a 802.11b,
802.11g opera en la banda de 2.4GHz y las señales transmitidas utilizan aproximadamente
30MHz, lo que es un tercio de la banda. Esto limita el número de puntos de acceso
802.11g no empalmados a tres, lo cual es lo mismo que 802.11b. El estándar 802.11g es
compatible con el 802.11b, capaz de alcanzar una velocidad doble, es decir de hasta
22Mbits/s o llegar incluso a 54Mbits/s para competir con los otros estándares que
prometen velocidades mucho más elevadas pero que son incompatibles con los equipos
802.11b ya instalados, aunque pueden coexistir en el mismo entrono debido a que las
bandas de frecuencia que emplean son distintas.
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WIMAX
WiMAX son las siglas de Worldwide Interoperability for Microwave Access
(interoperabilidad mundial para acceso por microondas). Es una norma de transmisión de
datos usando ondas de radio.
Es una tecnología dentro de las conocidas como tecnologías de última milla, también
conocidas como bucle local, que permite la recepción de datos por microondas y
retransmisión por ondas de radio. El protocolo que caracteriza esta tecnología es el IEEE
802.16. Una de sus ventajas es dar servicios de banda ancha en zonas donde el despliegue
de cobre, cable o fibra por la baja densidad de población presenta unos costes por usuario
muy elevados (zonas rurales).
Los perfiles del equipamiento que existen actualmente en el mercado, compatibles con
WiMAX, son mayoritariamente para las frecuencias de 2,5 y 3,5 Ghz (con licencia), si bien
ya existen varios fabricantes que han obtenido la certificación WiMAX Forum, para las
frecuencias de uso libre 5,4Ghz, en este caso las frecuencias son coincidentes con Wifi
802.11a y 802.11n. Existe otro tipo de equipamiento (no estándar) que utiliza frecuencia
libre de licencia de 5,4 Ghz, todos ellos para acceso fijo, si bien en este caso se trata de
equipamiento que no es ínter operativo, entre distinto fabricantes.
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Existen planes para desarrollar perfiles de certificación y de interoperabilidad para
equipos que cumplan el estándar IEEE 802.16e (lo que posibilitará movilidad), así como
una solución completa para la estructura de red que integre tanto el acceso fijo como el
móvil. Se prevé el desarrollo de perfiles para entorno móvil en las frecuencias con licencia
en 2,3 y 2,5 Ghz.
Actualmente se recogen dentro del estándar 802.16, existen dos variantes:
Uno de acceso fijo, (802.16d), en el que se establece un enlace radio entre la
estación base y un equipo de usuario situado en el domicilio del usuario, Para el
entorno fijo, las velocidades teóricas máximas que se pueden obtener son de 70
Mbps con un ancho de banda de 20 MHz. Sin embargo, en entornos reales se han
conseguido velocidades de 20 Mbps con radios de célula de hasta 6 Km, ancho de
banda que es compartido por todos los usuarios de la célula.
Otro de movilidad completa (802.16e), que permite el desplazamiento del usuario
de un modo similar al que se puede dar en GSM/UMTS, el móvil, aun no se
encuentra desarrollado y actualmente compite con las tecnologías LTE, (basadas
en femtocelulas, conectadas mediante cable), por ser la alternativa para las
operadoras de telecomunicaciones que apuestan por los servicios en movilidad,
este estandar, en su variante "no licenciado", compite con el WiFi IEEE 802.11n, ya
que la mayoría de los portátiles y dispositivos móviles, empiezan a estar dotador
de este tipo de conectividad (principalmente de la firma Intel).
Estándar
802.16
802.16a
802.16c
802.16d
802.16e
Descripción
Utiliza espectro licenciado en el rango de 10 a 66 GHz, necesita línea de visión
directa, con una capacidad de hasta 134 Mbps en celdas de 2 a 5 millas. Soporta
calidad de servicio. Publicado en 2002.
Ampliación del estándar 802.16 hacia bandas de 2 a 11 GHz, con sistemas NLOS y
LOS, y protocolo PTP y PTMP. Publicado en abril de 2003
Ampliación del estándar 802.16 para definir las características y especificaciones
en la banda d 10-66 GHz. Publicado en enero de 2003
Revisión del 802.16 y 802.16a para añadir los perfiles aprobados por el WiMAX
Forum. Aprobado como 802.16-2004 en junio de 2004 (La última versión del
estándar)
Extensión del 802.16 que incluye la conexión de banda ancha nómada para
elementos portables del estilo a notebooks. Publicado en diciembre de 2005
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