unidad 1

UNIDAD 1
INTRODUCCIÓN A LAS MICROONDAS
OBJETIVOS DE LA UNIDAD
 IDENTIFICAR
EL
RANGO
DE
FRECUENCIA
DE
LAS
MICROONDAS.
 CONOCER
LAS
DIFERENTES
BANDAS
DE
RADIOFRECUENCIAS.
 DISTINGUIR LOS DIFERENTES USOS Y APLICACIONES DE
LAS MICROONDAS.
 CONOCER E IDENTIFICAR LAS DIFERENTES CLASES DE
REDES INALÁMBRICAS.
CAPITULO 1. CONCEPTO DE MICROONDAS
1.1 DEFINICIÓN DE MICROONDAS
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
Figura 1. Torre de telecomunicaciones mediante microondas en Wellington Nueva
Zelanda.
El rango de frecuencias de microondas es utilizada para transmisiones de
televisión (500 - 900 MHz, dependiendo de los países) o telefonía móvil (850- 900
MHz) y (1800 -1900 MHz).
1.2 LA GENERACIÓN DE ONDAS
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 arsenuro 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.
1.3 USOS
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. Usualmente, las microondas son
usadas en programas informativos de televisión para transmitir una señal desde
una localización remota a una estación de televisión mediante una camioneta
especialmente equipada.
Protocolos inalámbricos LAN, tales como Bluetooth y las especificaciones de Wi-Fi
IEEE 802.11g y b también usan microondas en la banda ISM, aunque la
especificación 802.11a usa una banda ISM en el rango de los 5 GHz. La televisión
por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas
frecuencias de microondas. Algunas redes de telefonía celular también usan bajas
frecuencias de microondas.
En la industria armamentística, se han desarrollado prototipos de armas que
utilicen la tecnología de microondas para la incapacitación momentánea o
permanente de diferentes enemigos en un radio limitado.2
La tecnología de microondas también es utilizada por los radares, para detectar el
rango, velocidad y otras características de objetos remotos; o en el máser, un
dispositivo similar a un láser pero que trabaja con frecuencias de microondas.
Figura 2. Proyecto ADS.
El Active Denial System (ADS, Sistema Activo de Rechazo) es un proyecto del
Ejército de los Estados Unidos en fase de desarrollo para el uso de microondas
como arma no letal. El ADS produciría un aumento de la temperatura corporal de
un individuo situado a una distancia de hasta 500 metros, mediante el mismo
sistema que utiliza un horno microondas.'
Bandas de frecuencia de las microondas
Bandas de frecuencia de microondas
Banda
P
L S C X
Inicio
(GHZ)
0,2 1 2 4 8
Final
(GHZ)
1
Ku K
K,
12 18
26,5 30 40 50 60 75
2 4 8 12 18 26,5 40
Q
U
V
E
W
F
D
90
110
50 60 75 90 110 140 170
1.4 RED POR MICROONDAS
Una red por microondas es un tipo de red inalámbrica que utiliza microondas
como medio de transmisión. El protocolo más frecuente es el IEEE 802.11b y
transmite a 2.4 GHz, alcanzando velocidades de 11 Mbps (Megabits por segundo).
Otras redes utilizan el rango de 5,4 a 5,7 GHz para el protocolo IEEE 802.1 1a.
1.4.1 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 ET5I, El), o múltiplos.
¿Cómo funciona este servicio?
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.
La comunicación se realiza a través de microondas, en España en las bandas de
3,5 o 26 GHz.
La tecnología inalámbrica trabaja bien en ambientes de ciudades congestionadas,
ambientes suburbanos y ambientes rurales, al sobreponerse a los problemas de
instalación de líneas terrestres, problemas de alcance de señal, instalación y
tamaño de antena requeridos por los usuarios.
Las etapas de comunicación son:
1. Cuando el usuario final accede a un navegador de Internet instalado en su
computadora y solicita alguna información o teclea una dirección
electrónica, se genera una señal digital que es enviada a través de la tarjeta
de red hacia el módem.
2. El módem especial convierte la señal digital a formato analógico (la modula)
y la envía por medio de un cable coaxial a la antena.
3. La antena se encarga de radiar, en el espacio libre, la señal en forma de
ondas electromagnéticas (microondas).
4. Las ondas electromagnéticas son captadas por la radio base de la empresa
que le brinda el servicio, esta radio base a su vez la envía hacia el nodo
central por medio de un cable generalmente de fibra óptica o de otra radio
de gran capacidad para conexiones punto a punto en bandas de frecuencia
disponibles (6GHz, 13GHz, 15GHz, 18GHz, 23GHz, 26GHz o 38GHz).
5. El nodo central valida el acceso del cliente a la red, y realiza otras acciones
como facturación del cliente y monitoreo del desempeño del sistema.
6. Finalmente el nodo central dirige la solicitud hacia Internet y una vez que
localiza la información se envía la señal de regreso a la computadora del
cliente. Este proceso se lleva a cabo en fracciones de segundo.
¿Qué ventajas tiene?
-Alta velocidad de comunicación con Internet, lo que permite bajar software,
música y videos en mucho menor tiempo.
-Permite acceder a videoconferencias en tiempo real.
-Alta calidad de señal.
-Conexión permanente.
-Permite la comunicación entre equipos de cómputo que se encuentren en
diferentes edificios.
¿Qué desventajas presenta?
Para uso doméstico, el costo económico del servicio resulta muy elevado. Se tiene
que cubrir un costo de instalación y una mensualidad seis veces mas alta que la
solicitada para un acceso vía línea telefónica (claro hay que considerar que éste
sistema permite conectar alrededor de 12 computadoras al mismo tiempo y por
supuesto la alta velocidad de acceso).
-Por ahora, la cobertura al igual que en el caso del acceso vía cable módem, sólo
esta habilitada para unas cuantas ciudades de la República Mexicana.
Finalmente podemos decir que por el momento, las empresas que ofrecen este
servicio se dedican principalmente al mercado empresarial, pero en un futuro muy
cercano podemos esperar que éste servicio de acceso a la Red a través de
radiofrecuencia se difunda con mas vigor a los usuario hogareños a través de un
costo más accesible.
¿Cómo contratar el servicio de una red por microondas?
1. Contratar los servicios de una compañía que brinde el servicio en la
localidad.
2. El siguiente equipo que proporciona la empresa con la que se contrate el
servicio: Antena aérea, Módem, y un hub o concentrador (aparato que
permite conectar más de una computadora).
3. Una computadora PC, Mac o Laptop con una velocidad superior a los
100Mhz, 25Mb de espacio libre en disco duro y 32Mb en memoria RAM.
4. Una tarjeta de red ETHERNET con conector 10/100 baseT. Un
navegador de Internet instalado en la computador como. por ejemplo,
Internet Explorer, Netscape, Ópera o Monzilla Firefox Alta velocidad de
comunicación con Internet, lo que permite bajar software, música y
videos en mucho menor tiempo.
5. Permite acceder a videoconferencias en tiempo real.
6. Alta calidad de señal.
7. Conexión permanente.
8. Permite la comunicación entre equipos de cómputo que se encuentren en
diferentes edificios.
CAPITULO 2. APLICACIONES DE LA INGENIERÍA DE
MICROONDAS
INTRODUCCIÓN
El empleo de las señales electromagnéticas de alta frecuencia ha experimentado
un importante desarrollo desde mediados del siglo xx. Sus aplicaciones son
numerosas y se extienden a ámbitos muy diversos, en los cuales se aprovechan
las posibilidades que ofrece la radiación electromagnética tanto para transmitir
información como para suministrar energía.
El concepto de «microonda» no está adscrito a un margen de frecuencias con
unos límites universalmente aceptados, y suele utilizarse más bien para identificar
señales en cuya generación, propagación y procesado se utilizan un conjunto de
técnicas muy específicas que no se emplean ni en la Electrónica de baja
frecuencia ni en la Óptica. Con este criterio puede considerarse que las
«microondas» son todas aquellas ondas electromagnéticas con frecuencias
comprendidas entre unos 300 MHz y unos 300 GHz.
En las bandas más utilizadas en radiocomunicaciones (entre unos 2 MHz y unos 2
GHz) también es habitual llamar a las señales «señales de radiofrecuencia» o
señales RF. No sería justo disociar completamente el estudio de las microondas
del de las señales RF. De hecho, ambos tipos de ondas comparten no sólo
bandas de frecuencia de interés sino también muchas aplicaciones importantes.
En este capitulo se tratarán algunas de las aplicaciones más destacadas que se
benefician del uso de la radiofrecuencia y las microondas.
2.1. RADAR
2.1.1. Orígenes del Radar
El término RADAR es un acrónimo constituido por las primeras letras de las
palabras Radio Detección And Ranging. Los fundamentos teóricos y los
componentes constitutivos básicos de los sistemas de radar ya eran bien
conocidos a principios del siglo XX. En 1864 J.C. Maxwell publicó sus ecuaciones,
catalogando a la luz como una onda electromagnética.
Gracias a ello, rápidamente se llegó a la conclusión de que al igual que la luz, las
ondas de radio podían ser reflejadas por objetos metálicos y refractadas por
objetos dieléctricos. Estas propiedades fueron verificadas experimentalmente por
Hertz, cuyos principales trabajos fueron publicados en Annalen der Physik entre
1887 y 1892 . Hertz realizó una notable labor en el desarrollo de sistemas para la
generación, propagación y detección de ondas electromagnéticas de alta
frecuencia. Su instrumentación fue diseñada para medidas a frecuencias
comprendidas entre los 50 y los 500 MHz.
Por otra parte, otros dos descubrimientos clave en el desarrollo de los radares
también datan del siglo XIX: Christian Johann Doppler descubrió el efecto que
lleva su nombre en 1842, y en 1897 Ferdinand Brown inventó el osciloscopio de
rayos catódicos, ampliamente utilizado para monitorizar señales de radar.
El primer sistema de radar práctico se atribuye a Christian Hülsmeyer, quien en
1904 patentó un «dispositivo para navegación de barcos y detección de
obstáculos» cuya finalidad era esencialmente evitar la colisión de barcos. Este
dispositivo fue ofrecido a la marina alemana, pero suscitó entonces un escaso
interés debido a que en aquella época no existía aún una necesidad apremiante
de este tipo de aplicaciones.
A comienzos de la Segunda Guerra Mundial se experimentó el primer gran
desarrollo de los radares, como respuesta a la necesidad de disponer de algún
método de detección eficaz y de largo alcance que fuera capaz de localizar
aviones, barcos o carros de combate en condiciones de visibilidad deficientes.
En la década 1930-1940 se realizaron estudios exhaustivos de la tecnología de
radar simultáneamente en distintos países, como Gran Bretaña, Alemania,
Estados Unidos, Italia, Japón, Francia y la antigua Unión Soviética.
La mayor parte de los radares construidos en aquella época funcionaban a
frecuencias de VHF (por debajo de unos 200 MHz), a excepción de algunos
diseños alemanes que operaban a 375 y 560 MHz.
No obstante, en 1939 Henry A. H. de Boot y John T. Randall inventaron el
magnetrón en la Universidad de Birmingham, un generador de alta potencia que
permitió realizar diseños de radares a frecuencias de microondas con un elevado
alcance. Un año después este invento fue cedido a Estados Unidos, y los
investigadores del en aquel entonces recientemente constituido Instituto de
Tecnología de Massachussets (MIT) lo utilizaron como componente clave en sus
célebres desarrollos de la tecnología del radar .
Uno de los modelos de radar más significativos que desarrolló el MIT fue el SCR584, que incorporaba un sistema de control de fuego. Este sistema operaba en el
rango de 2,7 - 2,9 GHz y estaba dotado de una antena parabólica de 2 m de
diámetro.
A pesar de sus orígenes militares, en la actualidad los radares han encontrado
importantes aplicaciones civiles tales como navegación marítima y aérea,
cartografía, control de tráfico en aeropuertos, sistemas de aterrizaje, altimetría y
predicción meteorológica.
2.1.2. Principio de Funcionamiento
En su versión más simple, un sistema de radar consiste esencialmente en un
emisor de señal que ilumina el cuerpo a detectar, y un receptor que detecta la
señal reflejada procedente del cuerpo iluminado. Si la señal se emite de modo
constante, el radar se denomina radar de onda continua o radar CW. Si el emisor
y el receptor comparten la misma antena, el radar recibe el nombre de
monoestático, llamándose biestático en caso contrario.
La ecuación del radar (1.1) permite estimar el cociente entre la potencia recibida y
la transmitida. Su versión más básica es aplicable a radares monoestáticos en los
que pueden despreciarse las pérdidas de señal en el medio y en los que la
distancia entre el objeto y el radar es muy superior a la longitud de onda de la
señal emitida,
PREC
PTRANS =
G2 λ2 σ
(4Π)3 r4
(1.1)
Donde r es la distancia del objeto al radar, λ es la longitud de onda de la señal y G
y σ son dos parámetros característicos de la antena y del objeto iluminado
respectivamente. G recibe el nombre de ganancia y es un factor adimensional que
proporciona información sobre la capacidad de la antena para concentrar la
radiación emitida en una dirección privilegiada. El factor σ tiene dimensiones de
superficie, recibe el nombre de sección eficaz de radar y podemos definirla como
el cociente entre la potencia total reflejada por el objeto y la densidad de potencia
incidente en el mismo.
Los radares permiten determinar la velocidad de objetos móviles a partir del efecto
Doppler : Si el radar ilumina un objeto en movimiento existirá un desplazamiento
en frecuencia que en ausencia de efectos relativistas será proporcional a la
velocidad del objeto, a través de la expresión:
f= 2f0V
(1.2)
C
donde V es la velocidad relativa del objeto, fo la frecuencia de la señal emitida y C
la velocidad de la luz en el medio existente entre el radar y el objeto.
El factor 2 que aparece en esta expresión 8 (1.2)(y que no figura en la expresión
clásica del efecto Doppler) es el resultado de que la onda emitida sufra una doble
compresión o expansión en su trayectoria: la primera en su viaje de ida hasta el
objeto y la segunda en su regreso desde el objeto hasta la antena receptora.
Una vez que la antena ha recibido la señal procedente de un objeto en
movimiento, el desplazamiento Doppler se mide con la ayuda de un componente
que tiene una gran relevancia: el mezclador. En próximos capítulos se tratará con
detalle este componente de uso tan común en los sistemas de microondas. De
momento lo consideraremos como una «caja negra» con dos entradas y una
salida en la que se obtiene una señal proporcional al producto de las dos
entradas. El mezclador es por tanto un elemento no lineal que, generalmente,
suministrará a su salida una señal cuyo espectro tendrá distintos armónicos; de
entre los cuales siempre será posible seleccionar el que más interese mediante un
filtro.
En un sistema de radar se podrían aplicar las señales emitida y recibida a las dos
entradas del mezclador. Mediante operaciones trigonométricas simples puede
comprobarse que si ambas señales son sinusoidales, a la salida del mezclador
obtendríamos un armónico con frecuencia igual a la diferencia de las dos
frecuencias de entrada. Bastaría por tanto con filtrar y medir la frecuencia de este
armónico para obtener finalmente la velocidad del objeto.
La elección del filtro más apropiado para la identificación del armónico de interés
se puede realizar sin demasiados problemas con una estimación preliminar del
orden de magnitud de la velocidad del objeto.
Es interesante observar que al ser la velocidad de un cuerpo generalmente muy
inferior a la velocidad de la luz, la ecuación fundamental del efecto Doppler indica
que la frecuencia del armónico que ha sido filtrado, f, es muy inferior a la de la
señal emitida.
En definitiva, es posible utilizar un mezclador y un filtro para obtener información
de una señal de frecuencia generalmente muy elevada (la que se recibe) a partir
de otra señal de frecuencia mucho menor que puede ser caracterizada
experimentalmente con más facilidad. Esta peculiaridad hace que los mezcladores
sean prácticamente imprescindibles no sólo en los radares, sino también en
cualquier sistema que utilice señales de microondas.
En el radar tan sencillo que acabamos de describir existen limitaciones
importantes. No puede saberse si el objeto se acerca o se aleja, puesto que el
mezclador proporciona dos armónicos con frecuencias ± f. Tampoco puede
determinarse a qué distancia se encuentra el objeto. Para superar estas
limitaciones es necesario recurrir a un radar de pulsos.
2.1.3. Radares De Pulsos
Los radares de pulsos utilizan secuencias de señales de alta frecuencia emitidas a
intervalos periódicos, en lugar de utilizar señales monocromáticas.
Estos instrumentos no sólo superan las limitaciones del radar descrito en el
apartado anterior, sino que también ofrecen ventajas adicionales: consumen
mucha menos potencia y permiten que la emisión y la recepción puedan realizarse
en tiempos distintos. Esta última posibilidad es sumamente interesante puesto que
la potencia emitida por un radar es generalmente muchos órdenes de magnitud
superior a la recibida, y esta diferencia en los niveles de potencia hace que sea
difícil aislar el receptor del emisor en los radares monoestáticos. Utilizando
distintos tiempos en la emisión y la recepción se minimiza el riesgo de producir
interferencias.
La elección de la frecuencia de repetición y la duración de los pulsos es
particularmente importante. Los pulsos de una duración muy corta ofrecen buenas
resoluciones en la medida de la posición del objeto, pero también son más difíciles
de detectar. Por otra parte, una frecuencia elevada en la emisión de pulsos
permite obtener la información sobre los objetos iluminados por el radar en menor
tiempo y con mayor precisión, pero puede dar lugar a errores sistemáticos
derivados de ambigüedades en la medida de las posiciones.
Este tipo de problemas surge cuando la antena emite más de un pulso en el
tiempo que transcurre desde que se emite hasta que se recibe el primer pulso. En
estas circunstancias el radar no puede determinar unívocamente cuándo se emitió
cada uno de los pulsos recibidos, puesto que la posición del radar o de los objetos
iluminados cambian habitualmente durante la emisión de los pulsos y puede
ocurrir que un pulso emitido con posterioridad a otro llegue primero a la antena
receptora, por haber incidido en un objeto más próximo. Este problema da lugar a
que exista un alcance máximo que puede medirse sin ambigüedades, y que será
tanto menor cuanto mayor sea la frecuencia de repetición de los pulsos.
Existen algunos procedimientos para aumentar este alcance, por ejemplo,
etiquetar los pulsos (es decir, darles formas diferentes) o bien emitir los pulsos a
intervalos no uniformes. Sin embargo, es claro que a pesar de estos
procedimientos es necesario buscar un buen compromiso entre el alcance máximo
sin ambigüedades y la resolución.
En la práctica, la frecuencia de repetición de pulsos en los radares se fija
habitualmente en torno a 100 Hz - 100 kHz2. Puede parecer que es relativamente
fácil diseñar un sistema de radar que utilice señales con espectros en los que se
acumule la energía en torno a estas frecuencias, pero en la práctica el uso de
estas señales daría lugar a una seria dificultad tanto en la transmisión como en la
recepción. Esta dificultad se deriva del hecho de que para poder intercambiar
energía electromagnética con un medio infinito de una forma eficiente es
necesario utilizar antenas cuyos tamaños son tanto mayor, cuanto mayor es la
longitud de onda de la señal utilizada.
Con la transformada de Fourier puede comprobarse que un tren de pulsos
constituye una señal en banda base, es decir, la mayor parte de la energía de la
señal se localiza en las frecuencias más bajas. Así pues, no resulta práctico
utilizar señales en banda base para intercambiar energía con un medio infinito; y
por tanto el diseño de un radar pulsado plantea el problema de transmitir y recibir
los pulsos con una frecuencia razonable pero utilizando para ello antenas de
dimensiones razonables. La clave para resolver este problema hay que buscarla
en un componente que ya conocemos: el mezclador.
Con una electrónica de radar más complicada es posible conseguir que el
transmisor emita una señal consistente en el producto de una sinusoide de alta
frecuencia por el tren de pulsos. Esta señal tiene un espectro con la misma forma
que el de un tren de pulsos, pero que acumula la mayor parte de la energía en
torno a la frecuencia de la sinusoide. Las señales de estas características, en las
que la energía no se acumula en torno al origen de frecuencias, reciben el nombre
genérico de señales paso banda. A la sinusoide empleada se le llama
habitualmente portadora.
Con estos principios básicos, ya estamos en condiciones de hacer algunas
consideraciones sobre el margen de frecuencias que sería más apropiado para
aplicaciones de radar. ¿Debemos maximizar la frecuencia de emisión, minimizarla,
o buscar una frecuencia «intermedia»?
Reduciendo la frecuencia se dificulta el diseño de una antena de alta ganancia.
Por otra parte, al aumentar la longitud de onda se perdería resolución en la
localización del objeto, con el problema añadido de que la obtención de la
velocidad podría ser muy lenta pues haría falta más tiempo para identificar
correctamente la señal. Más aún, la caracterización de señales de bajas
frecuencias es complicada por la aparición de contribuciones al ruido generado en
el receptor con densidades espectrales de potencia inversamente proporcionales
a la frecuencia (ruido 1 l f).
Tampoco puede incrementarse excesivamente la frecuencia de la señal emitida
por un radar. La ecuación del radar indica que esta potencia disminuye con la
longitud de onda, y por otra parte las frecuencias más elevadas sufren mayores
atenuaciones en la atmósfera, especialmente si las condiciones climatológicas no
son favorables.
El problema de recibir niveles de potencia débiles a frecuencias elevadas se
agravaría aun más por el hecho de que la medición precisa de la potencia se hace
más difícil al aumentar la frecuencia de la señal. Así pues, hay que buscar un
buen compromiso en la selección de las frecuencias más idóneas, y en la práctica
este compromiso sitúa las frecuencias óptimas en las bandas de microondas.
2.1.4. Radares De Apertura Sintética
El mezclador ofrece la posibilidad de acumular la mayor parte de la energía de la
señal en bandas de altas frecuencias, pero generalmente es importante disponer
de antenas de elevadas dimensiones para conseguir un buen alcance y resolución
en un radar. A pesar de ello, en la actualidad existen sistemas de radar que
utilizan un ingenioso procedimiento para conseguir grandes resoluciones y
alcances sin emplear antenas de grandes dimensiones: son los radares de
apertura sintética (SAR). Este tipo de radares se emplea con profusión en análisis
y cartografía de superficies desde el aire o el espacio.
La Figura muestra cómo se emiten los pulsos en un SAR. El radar aprovecha el
movimiento del avión, satélite o trasbordador donde está instalado para conseguir
que los pulsos «vean» la antena que los emite con unas dimensiones aparentes
superiores a las reales. La emisión de los pulsos hacia el área que se desea
caracterizar se realiza de forma oblicua, de tal manera que los pulsos obtenidos
en la recepción proporcionan información sobre la rugosidad del terreno. Las
superficies con menor rugosidad, como por ejemplo los ríos, mares o capas de
hielo, reflejan los pulsos de una forma prácticamente especular; lo que da lugar a
que el radar no reciba prácticamente ningún pulso. Debido a ello, en las imágenes
generadas por un SAR estas superficies aparecen en color negro.
La reflexión de los pulsos en las superficies regulares, como los edificios, es esencialmente distinta de la que se produce en las zonas de vegetación, lo cual da
lugar a distintos tipos de texturas que permiten identificar la naturaleza del terreno.
Mediante un procesado digital de la señal recibida es posible reconstruir una
imagen del área iluminada incluso en condiciones climatológicas muy deficientes.
En la Figura 1.3 también se puede observar una imagen obtenida con un radar de
apertura sintética que utiliza señales de unos 15 GHz. Esta imagen, de una
resolución de 1 m, fue realizada con barridos a distancias antena-superficie
comprendidas entre 2 y 15 km. El radar Lynx, que opera a frecuencias similares,
fue diseñado en los Sandia National Laboratories y puede proporcionar
resoluciones de hasta 0,1 m con distancias comprendidas entre 25 y 80 km .
El principio de funcionamiento de los radares de apertura sintética fue ideado por
Cari Wiley en 1957. Pero no fue hasta la década de 1990 a 2000 cuando el radar
de apertura sintética comenzó a demostrar brillantemente todas sus posibilidades.
En 1989 la NASA utilizó el trasbordador Atlantis para lanzar al espacio la sonda
Magallanes, la cual alcanzó la órbita de Venus quince meses después. El radar de
apertura sintética instalado en la sonda permitió cartografiar el 98% de la
superficie de Venus con una resolución de 100 m.
(a)
(b)
(c)
Figura 1.3. Radar de Apertura Sintetica. a ) vista frontal de las secuencias de
pulso emitidos y recibidos. b) vista lateral. c) detalle de la ciudad de
Washington obtenida con un SAR
Este mapa se obtuvo en tres barridos que fueron realizados por la sonda desde
septiembre de 1990 hasta septiembre de1992.
En julio de 1991 la Agencia Espacial Europea (ESA) puso en órbita el satélite
ERS-1 a una altura de 780 Km sobre la Tierra . Con una antena de dimensiones
10 x 1m. El radar de apertura sintética de este satélite fue capaz de obtener
mapas de la superficie terrestre con una resolución de 30 m.
Cuatro años después la ESA puso en orbita un satélite muy similar el ERS-2, con
la misma instrumentación mas un sistema de interferometría para analizar la
composición química de la atmósfera terrestre. El ERS-2 fue situado en una Órbita
de tandem respecto del ERS-1 de manera que el primero seguía la misma
trayectoria de su predecesor, iluminando la misma área de la superficie terrestre
con un retraso de de 24 h. Este sistema fue capaz, de proporcionar una
inestimable información sobre cambios en la superficie terrestre, tanto en tierra
firme como en los océanos. Sin verse apenas afectado por las condiciones
atmosféricas.
La agencia espacial canadiense también ha desarrollado un programa de
misiones que aprovechan las posibilidades de los radares de apertura sintética.
En 1995 la NASA puso en órbita el RADARSAT-1 canadiense, el cual opera a una
sola frecuencia pero permite obtener mapas de distintas dimensiones con resoluciones que pueden variar entre los 10 y los 100 m.
El AIRSAR de la NASA constituye un complejo sistema que utiliza múltiples
frecuencias y polarizaciones para optimizar las resoluciones y la identificación del
tipo de superficie iluminada. Fue instalado en un avión DC-8. y realizó su primera
misión en 1988 posteriormente se instalaron dos antenas de la misma frecuencia y
separadas a una distancia fija con las cuales se pudieron obtener imágenes de
una misma superficie en tiempos distintos, Mediante técnicas de interferometria es
posible aprovechar estas imágenes tomadas en tiempos distintos para construir
mapas en relieve de la zona iluminada.
El sistema SIR-C/X-SAR fue desarrollado en un proyecto conjunto a la NASA y las
agencias espaciales alemana (DARA) e italiana (ASI). Este sistema puesto en
órbita por la NASA en dos ocasiones durante 1994 también permite realizar
medidas a frecuencias y polarizaciones distintas. Posteriormente fue
perfeccionado en el año 2000 el trasbordador Endeavor lo colocó en la órbita
terrestre. El trasbordador se dotó de un mástil de 60 m, al final del cual se
instalaron dos nuevas antenas receptoras sintonizadas a dos frecuencias distintas,
en una misión que duró once días, el sistema permitió realizar con una gran
precisión mapas en relieve de la superficie terrestre comprendida entre los 60°
latitud Norte y los 59° latitud Sur, lo que constituye en torno al 80% de la
superficie total de la Tierra.
2.2 RADIOMETRIA
La radiometría es un área de la tecnológica muy reciente y en continua
expansión. Los radiómetros permiten obtener información sobre un cuerpo
mediante la detención y análisis del espectro de la radiación emitida por dicho
cuerpo. Así pues a diferencia del radar, un radiómetro es capaz de obtener
información sin necesidad de enviar señales al objeto que se desea analizar.
Entre las múltiples aplicaciones de la radiometría se destacan el análisis de suelos
atmósfera terrestre, radiación solar, radiación cósmica. etc.
2.2.1 Aprovechamiento Del Ruido Térmico
El principio de funcionamiento de un radiómetro está basado en el hecho de que
todos los cuerpos emiten radiación electromagnética debido a las vibraciones de
sus átomos.
En un material en el que existen electrones libres estas mismas vibraciones dan
lugar a fluctuaciones en las velocidades de los electrones, las cuales originan a su
vez el bien conocido ruido térmico. Un radiómetro utiliza una antena para captar la
radiación electromagnética procedente del cuerpo que se desea caracterizar. Esta
radiación induce a su vez una determinada potencia de ruido térmico en el
receptor, a partir de la cual se puede obtener la temperatura del cuerpo. Con
medidas de la potencia de ruido a distintas frecuencias es posible extraer el
espectro de emisión del cuerpo, con el cual se puede obtener a su vez información
sobre su composición química. Así pues, un radiómetro es esencialmente un
medidor de potencia de alta sensibilidad que se aprovecha de algo generalmente
considerado como no deseable: el ruido.
La existencia de una fuerza electromotriz aleatoria debida a la agitación térmica de
las cargas libres en un cuerpo fue postulada en 1918 por Walter Schottky y
descubierta experimentalmente por Johnson en 1926.
En 1928 Johnson publicaría un estudio detallado de su sistema de medida, el cual
puede ser considerado como el primer radiómetro [15]. Utilizando un amplificador
de válvulas de vacío que funcionaba a frecuencias de audio y un termopar,
Johnson midió la fuerza electromotriz generada por resistencias de distintos
valores, formas y composición que fueron mantenidas en equilibrio a una
temperatura conocida. En sus medidas observó que la potencia asociada al voltaje
generado, es decir el valor medio del cuadrado del voltaje dividido por la
resistencia, era independiente de la geometría y composición de la resistencia
pero era proporcional a su temperatura.
Sintonizando el amplificador a distintas frecuencias, Johnson también comprobó
que esta potencia de ruido era independiente de la frecuencia, pero aumentaba
proporcionalmente con el ancho de banda del amplificador. Sus medidas le
llevaron a una expresión analítica para la potencia disponible en el caso de un
sistema de medida ideal en el que la amplificación del voltaje generado fuera la
misma a todas las frecuencias y estuviera restringida a un ancho de banda
concreto,
<V2 >
W=
4R=
kT f
(1.3)
Donde T es la temperatura de la resistencia, k la constante de Boltzmann y f
margen de frecuencias en el que funciona el circuito de medida. Johnson sólo
verificó esta expresión experimentalmente, pero simultáneamente a este trabajo,
H. Nyquist publicó un modelo teórico que permitía llegar a esta misma expresión
utilizando únicamente las leyes de la mecánica estadística.
Asimismo, Nyquist postuló que en aquellas circunstancias en las que la mecánica
estadística clásica no fuera válida haría falta corregir esta expresión según las
leyes de la mecánica cuántica, las cuales establecen que el factor kT ha de ser
sustituido por:
hf
(1.4)
Ehf / kT-1
por donde h es la constante de Planck. Si bien esta corrección no incluye la
energía del punto cero , es muy meritorio que Nyquist la considerase, pues en
aquella época la recientemente desarrollada mecánica cuántica aún contaba entre
sus detractores o científicos de gran prestigio, entre los que se encontraba Albert
Einstein3.
La corrección cuántica da lugar a modificaciones de la potencia de ruido generada
que son prácticamente imposibles de medir en condiciones normales de
operación. Solamente cuando el cuerpo que genera el ruido se encuentra a
temperaturas criogénicas, o bien cuando la potencia se mide en márgenes de
frecuencia superiores a 10-100 THz, es necesario utilizar la mecánica cuántica
para evitar errores importantes.
El gran impacto causado por el trabajo de Nyquist en los investigadores
posteriores ha hecho que la Ecuación (1.3) reciba el nombre de «Teorema de
Nyquist». Sus consecuencias son realmente importantes, puesto que este
teorema establece las dos «reglas de oro» más básicas para conseguir medidas
de alta sensibilidad: reducir el ancho de banda del sistema de medida y diseñarlo
para que funcione a temperaturas lo más bajas posibles.
2.2.2. Algunos Detalles A Considerar En El Diseño
Los componentes constitutivos de un radiómetro generan ruido térmico. Así pues,
la potencia total que se mide en un radiómetro tendrá dos contribuciones
aparentemente indistinguibles: el ruido procedente del cuerpo a caracterizar y el
generado por el propio radiómetro. Para poder extraer correctamente la
temperatura del cuerpo es necesario recurrir a una calibración. En un proceso de
calibración típico se mide inicialmente la potencia cuando el radiómetro se excita
con una fuente de ruido patrón (por ejemplo, un cuerpo cuya temperatura ya se
conoce). Una vez realizada la calibración se haría la medida, y la comparación de
las potencias medidas en ambos casos nos proporcionaría la temperatura
buscada.
Las frecuencias más apropiadas para cada aplicación de radiometría pueden
variar desde 1 GHz hasta las frecuencias de las bandas ultravioleta. Sin embargo,
si nos centramos en los radiómetros de microondas, a las frecuencias más altas
podremos medir potencias de ruido elevadas con un modesto ancho de banda
porcentual, pero entonces la medida precisa de la potencia se haría más difícil, y
además al centrar nuestra atención en la parte de la radiación a las frecuencias
más elevadas se perdería alcance en la detección a distancia de los cuerpos por
las mismas razones mencionadas en el apartado que hemos dedicado al radar.
Por otra parte, el uso de frecuencias más bajas que las correspondientes a las
bandas de microondas no es apropiado tampoco en los sistemas de radiometría,
debido a la necesidad de utilizar grandes antenas.
La posibilidad de medir a distancia temperaturas en el interior de cuerpos es una
ventaja importante de la radiometría de microondas. Si sólo estuviésemos
interesados en distribuciones térmicas de superficies, un sistema basado en
censores de infrarrojos sería más compacto y preciso.
La radiometría de infrarrojos también puede ofrecer excelentes resultados en el
estudio de las distribuciones térmicas en la superficie terrestre, siempre y cuando
el cielo esté despejado. Cuando las condiciones climatológicas son adversas la
radiometría de microondas suele ser la alternativa más viable para estudiar no
sólo la superficie de la Tierra sino también su atmósfera.
En la práctica es frecuente utilizar microondas e infrarrojos para conseguir la
mayor versatilidad posible. De hecho, el estudio del contenido de determinadas
moléculas de especial relevancia en las capas atmosféricas requiere el uso de
bandas de frecuencias concretas que se localizan desde las microondas hasta las
del infrarrojo lejano, con longitudes de ondas milimétricas y sub-milimétricas.
El diseño de circuitos e instrumentación para estas longitudes de onda entraña
una gran dificultad, y sólo muy recientemente se han comenzando a explotar las
posibilidades de la radiometría en estas bandas.
2.2.3. Estudio De La Tierra Desde El Espacio
Los satélites ERS-1 y ERS-2 de la ESA no sólo fueron dotados de radares de
apertura sintética. También se instalaron en ellos sistemas de radiometría de
microondas e infrarrojos. El radiómetro de infrarrojos del ERS-1, dotado con cuatro
canales a distintas longitudes de onda (1,6, 3,7, 11 y 12 μm), se utilizó con éxito
para realizar medidas de la temperatura de la superficie de mares y océanos. Por
su parte, el radiómetro de microondas de este satélite dispone de dos canales de
23,8 y 36,5 GHz, y con él se pudo extraer importante información sobre el
contenido de agua líquida y vapor de agua de la atmósfera. Esta información
también permitió realizar correcciones a la calibración del radiómetro de infrarrojos
para alcanzar excelentes precisiones en las medidas de temperatura, del orden de
0,3 K en ausencia de nubes.
El radiómetro de infrarrojos del ERS-2 es una versión mejorada de su antecesor,
en la que se añadieron más canales en longitudes de onda pertenecientes al
espectro visible (0,55, 0,67 y 0,87 μm). Con estos canales adicionales fue posible
monitorizar zonas de vegetación para investigar el avance de la desertización de
la superficie terrestre. El radiómetro de microondas del ERS-2, esencialmente
igual a su predecesor, ofreció esta vez abundante información sobre la evolución
de las capas de hielo en las zonas polares.
Las misiones EOS, coordinadas por la NASA y con participación de distintos
países de todo el mundo, abarcan la utilización de tres satélites, TERRA, AQUA y
AURA4. Estas misiones tienen como objetivo el estudio global de la Tierra, tanto
de su superficie como de su atmósfera. El AURA dispone de un sistema de
radiometría de múltiples canales, el MLS (Microwave Limb Sounder), para el
estudio de la composición química de la estratosfera y la troposfera.
Las frecuencias de diseño fueron seleccionadas para determinar los contenidos en
la atmósfera de distintos componentes de interés, y abarcan desde los 119 GHz
para medidas de presión y temperatura hasta 2,5 THz para el estudio de las
concentraciones de OH.
2.3. RADIOCOMUNICACIONES
2.3.1. ¿Cómo Se Puede Propagar Energía Electromagnética?
Las propiedades de la capa más externa de la atmósfera, la ionosfera, permiten
diferenciar los mecanismos más apropiados para transmitir campos
electromagnéticos a largas distancias.
La ionosfera está constituida por un plasma, es decir, un conjunto de partículas
cargadas de ambos signos que tiene una carga neta nula o prácticamente nula, y
que presenta un comportamiento colectivo5. Las cargas que existen en la
ionosfera son consecuencia directa de la radiación cósmica y muy especialmente
de la solar.
Cuando una onda electromagnética incide en un plasma, éste se puede comportar
como un metal o como un dieléctrico, dependiendo de que la frecuencia de la
onda sea muy baja o muy alta, respectivamente. Todo plasma tiene una
frecuencia característica que delimita su comportamiento como conductor de su
comportamiento como dieléctrico: la frecuencia de corte o frecuencia de plasma.
Esta frecuencia aumenta proporcionalmente con la raíz cuadrada de la densidad
de partículas cargadas.
Los mecanismos óptimos para transmitir energía electromagnética a grandes
distancias dependen en gran medida de la frecuencia de la onda. La Figura 1.4
muestra un esquema de las posibles formas en las que se puede propagar una
onda a través de la atmósfera. Cuando las frecuencias son muy bajas (con
longitudes de onda del orden de 100 km o superiores) la ionosfera y la superficie
terrestre actúan como dos grandes conductores que confinan toda la energía
transmitida, y las señales pueden propagarse como si estuvieran en el interior de
una gran guía de onda. A frecuencias más elevadas, desde unos 3 kHz hasta 1 -2
MHz, la forma más eficaz de transmitir energía a un medio es concentrándola
fundamentalmente en las cercanías de la superficie terrestre, de manera que la
propagación se realice por ondas de superficie. Las ondas de superficie
aprovechan el efecto de difracción en cada obstáculo que encuentran para
alcanzar distancias muy elevadas con potencias de emisión razonables. Este
mecanismo de propagación se utiliza en las clásicas emisoras de radio AM.
Cuando las frecuencias son superiores a los 2 MHz es posible aprovechar el
efecto que se conoce con el nombre de Sky-wave. Este efecto es una
consecuencia directa de la falta de homogeneidad de la ionosfera.
A frecuencias del orden de la frecuencia de corte media de la ionosfera, en torno a
unos 8 MHz, una onda procedente de la superficie terrestre que incida
oblicuamente en la ionosfera sufre múltiples refracciones que dan lugar a un
cambio en la dirección de propagación. De esta manera, si las ondas son emitidas
hacia la ionosfera acaban por regresar a la superficie terrestre mediante
refracciones múltiples. Gracias a ello, es teóricamente posible comunicar dos
enlaces muy distantes entre sí que no pudieran intercambiar señales de forma
directa a causa de la curvatura de la Tierra.
Las transmisiones de señales basadas en el aprovechamiento de la ionosfera no
pueden ofrecer grandes prestaciones debido a la variabilidad de este medio,
lógicamente la concentración de iones no es la misma de día que de noche.
También varía con la distancia de la Tierra al Sol, y por tanto depende de la
estación del año. Tampoco resulta demasiado fiable transmitir señales
basándonos en las ondas de superficie, dado que ésta también es
extremadamente variable. Sin embargo, cuando las frecuencias de emisión se
encuentran por encima de unos 30 MHz la ionosfera se hace transparente a la
radiación electromagnética, y además comienza a ser relativamente fácil diseñar
antenas de dimensiones razonables que sean capaces de concentrar la radiación
en direcciones privilegiadas. Gracias a ello podemos utilizar satélites que permiten
comunicar todos los puntos de la superficie terrestre.
La transmisión de señal en una dirección privilegiada recibe habitualmente el
nombre de transmisión punto apunto o LOS (Line Of Sight). Este es el mecanismo
de propagación más habitual en los sistemas de comunicación modernos. Así
pues, no resulta extraño que las microondas sean tan relevantes en la transmisión
de señal a largas distancias, Pero tal y como veremos en el próximo apartado, aún
hay más motivos para destacar esta relevancia.
(a
(b)
(c)
(d)
Figura 1.4 Mecanismos de Propagación a) Guía de onda, b) Ondas de
Superficie, c) Sky-wave, d) LOS
2.3.2. ¿Cómo Se Puede Transmitir Información?
Una onda monocromática pura no permite transmitir información. Si se quiere
enviar datos, es necesario utilizar técnicas de modulación, en las cuales se
modifica una onda de forma controlada en base al mensaje que se desea
transmitir.
Tradicionalmente la transmisión de información se ha realizado mediante sistemas
analógicos, en los que se emplean las conocidas técnicas de AM, FM y PM. En
cada una de estas técnicas se modifica cada uno de los tres atributos de una
onda: la amplitud (AM), la frecuencia (FM) o la fase (PM).
En la actualidad las comunicaciones se realizan mayoritariamente mediante
sistemas digitales. En estos sistemas el mensaje es previamente digitalizado, es
decir, convertido a secuencias de bits (unos y ceros), que son las que finalmente
se transmiten. Para transmitir esta secuencia es preciso a su vez asignar formas
de onda de una duración predeterminada a cada bit o grupo de bits.
La modulación puede ser binaria o m-aria. En la primera se utilizan sólo dos
formas de onda distintas:
Una para representar al 1 y otra para el 0. En la segunda se agrupan los mensajes
en bloques de n bits cada uno, los cuales reciben el nombre de símbolos. En un
sistema m-ario el número total de símbolos es m = 2", y cada uno emplea una
única forma de onda. De este modo se pueden alcanzar elevadas velocidades de
transmisión.
La modulación también se clasifica en los tipos ASK, FSK o PSK, dependiendo de
que se utilice la amplitud, la frecuencia o la fase para diferenciar las formas de
onda representativas de los bits o símbolos. Por ejemplo, en QPSK se utilizan 4
símbolos. También son muy comunes las técnicas de modulación en las que se
diferencian los símbolos utilizando tanto las amplitudes como las fases, como en
la técnica QAM.
En los sistemas de modulación QAM se pueden alcanzar velocidades de
transmisión de bit muy elevadas a base de incrementar el número de símbolos,
pero a medida que aumenta el número de símbolos aumenta también la dificultad
para distinguir unos de otros en la recepción. Debido a ello los sistemas QAM de
mayor capacidad son más interesantes en transmisión de video digital por cable
(DVB-C), en los que el medio de transmisión no degrada las formas de onda tanto
como lo pueda hacer la atmósfera.
La utilización de frecuencias para diferenciar formas de onda en sistemas m-arios
ha tenido un desarrollo más limitado debido fundamentalmente al elevado ancho
de banda que alcanzan las señales.
Tanto en la modulación binaria como en la m-aria el número total de formas de
onda distintas que pueden transmitirse es siempre finito. Gracias a ello el receptor
conoce a priori todas las posibles formas de onda que pueden haberse emitido, lo
que facilita considerablemente la reconstrucción del mensaje transmitido incluso
en condiciones muy adversas en las que las señales sufren fuertes alteraciones
en su propagación desde el emisor al receptor.
Los sistemas digitales permiten por tanto la recepción de mensajes con un grado
de fidelidad que no puede conseguirse en un sistema analógico, pero a cambio
hay que pagar un precio por ello. La electrónica del sistema se complica
considerablemente debido en gran parte a que todos los elementos constitutivos
deben estar sincronizados, y además las señales digitales ocupan anchos de
banda sensiblemente mayores que las analógicas. Este último detalle fuerza el
uso de una electrónica más complicada para generar, transmitir y recibir las
señales, y también de unas técnicas de simulación más complejas para modelizar
estas señales.
En la práctica, las señales que contienen la información a transmitir se «montan»
en portadoras con una frecuencia que es muy superior al ancho de banda de la
señal6. De este modo el espectro de la forma de onda que finalmente se transmite
tiene toda la información deseada, pero a pesar de su complejidad se puede
representar prácticamente como una línea recta en la banda de frecuencias en la
que funcionan los emisores y receptores. Gracias a ello se simplifican los diseños
de los emisores y receptores así como la modelización de las señales, pues a
efectos de transmisión éstas se pueden considerar como si fueran prácticamente
monocromáticas. Y éstas no son las únicas ventajas de utilizar frecuencias altas,
Con un mismo sistema de comunicación se pueden emitir simultáneamente
múltiples señales con mensajes diferentes, simplemente asignando a cada
mensaje portadoras de frecuencias que difieren muy poco en la escala del ancho
de banda del sistema de transmisión, pero que son suficientemente distintas en la
escala del ancho de banda de cada señal.
2.4. SISTEMAS DE TELEFONÍA CELULAR
Uno de los estándares de transmisión más ampliamente divulgados en telefonía
móvil es el estándar GSM. El primer operador de GSM surgió en Finlandia en
1992, y en muy poco tiempo se extendió a prácticamente todo el mundo
exceptuando Japón y Estados Unidos, en donde se desarrollaron otros sistemas.
En sus especificaciones originales se asignó a GSM la banda de 890-915 MHz
para la transmisión desde el móvil a la estación base (enlace ascendente) y 935960 MHz para la recepción (enlace descendente). No obstante, pronto se produjo
una saturación de los canales en algunos países, lo que forzó la habilitación de
dos bandas adicionales: 880-890 MHz para enlace ascendente y 925-935 MHz
para el descendente. En sus especificaciones actuales, el sistema GSM también
utiliza bandas de 1.800 MHz.
Muchos de los refinamientos de los sistemas de telefonía celular se centran en
dos objetivos importantes:
Evitar las interferencias y transmitir la máxima cantidad de información en el
menor tiempo posible y con el menor ancho de banda posible.
La transmisión y la recepción no sólo se hacen a distintas frecuencias, sino
también en tiempos distintos, Al igual que como ocurre en los radares, en un
teléfono móvil la diferencia entre las potencias de las señales recibida y
transmitida es muy considerable, y por tanto la separación de ambas señales tanto
en el dominio del tiempo como de la frecuencia, minimiza los riesgos de que las
señales emitidas contaminen a las recibidas en el receptor.
El área total de cobertura GSM se divide en células de forma hexagonal y
dimensiones variables que dependen del volumen de tráfico en la zona. Dado que
el ancho de banda es una figura de mérito importante, en GSM se recurren a
varios procedimientos para aprovecharlo al máximo.
GSM utiliza una técnica de modulación que recibe el nombre de GMSK (Gaussian
Mínimum Shift Keying). Esta técnica es una variante de la modulación FSK binaria
en la que se seleccionan apropiadamente las frecuencias de las dos formas de
onda representativas de cada bit para facilitar la detección con el menor ancho de
banda posible.
Con el objeto de minimizar este ancho de banda, la señal a emitir es previamente
filtrada con un filtro que tiene un ancho de banda inferior al de la propia señal. De
esta forma se puede conseguir un buen aprovechamiento del canal a expensas de
una ligera deformación de la señal.
En cada canal el tiempo de transmisión GSM se estructura en tramas de 4,615 ms
de duración, que a su vez se dividen en ocho intervalos o ráfagas de modo que
ocho usuarios distintos puedan utilizar el canal en conversaciones simultáneas,
repartiendo equitativamente el tiempo de transmisión. Asimismo, células suficientemente separadas entre sí pueden utilizar las mismas frecuencias de emisión
y recepción.
Las especificaciones de los estándares GSM también establecen que bajo
mandato específico de la red los móviles puedan cambiar de frecuencia de una
trama a otra, con lo que se evita así la posibilidad de que una determinada fuente
de interferencias inhabilite completamente una comunicación. Esta modalidad de
funcionamiento recibe el nombre de saltos de frecuencia (frequency hopping).
También se posibilita la utilización de la técnica de transmisión discontinua,
«DTX», en virtud de la cual únicamente hay emisión de señal cuando el usuario
está hablando. Dado que una persona habla por término medio menos del 40%
del tiempo total que dura la comunicación, este procedimiento no sólo reduce las
posibilidades de que se produzcan interferencias sino que también repercute en
ahorros sustanciales del consumo de la batería.
Todos estos detalles ilustran sólo parcialmente los enormes esfuerzos que se
hacen en los sistemas de comunicación actuales para aprovechar al máximo el
ancho de banda, para transmitir la mayor cantidad posible de bits en el menor
tiempo posible, y para evitar los problemas de interferencias y saturaciones.
Sólo hay una forma de reducir simultáneamente todas estas dificultades: aumentar
las frecuencias de emisión.
El sucesor del sistema GSM, el UMTS, utiliza bandas de frecuencia comprendidas
entre 1,9 y 2,2 GHz, y permite una velocidad de transmisión de hasta 2 Mb/s. Con
estas velocidades es posible realizar videoconferencias.
Cuando se utilizan frecuencias portadoras superiores a los 3 GHz en los sistemas
de telefonía celular aparece la desventaja de que la atenuación de las señales en
las zonas de alta vegetación y en el interior de los edificios es significativa,
dificultándose así la extensión de la cobertura. A pesar de ello no cabe descartar
el uso futuro de frecuencias más elevadas a las que se emplean en los sistemas
de comunicaciones actuales, pues el desarrollo continuo de la tecnología de
microondas hace que valga la pena afrontar estos inconvenientes.
2.5 CONEXIÓN DE ORDENADORES Y PERIFÉRICOS
Las redes de área local sin hilos (WLAN, de Wireless Local Área Network} han
experimentado un fuerte desarrollo en la década 1990-2000; como respuesta a la
necesidad de comunicar sistemas de ordenadores sin necesidad de cableado, y
también de ofrecer acceso a redes de datos a cada vez mayor número de
usuarios móviles.
En WLAN la transmisión de datos también se realiza a frecuencias de microondas.
En 1997 se estableció uno de los estándares de WLAN más ampliamente
divulgados, el IEEE 802.11. Este estándar genérico dispone de distintas versiones
que son continuamente actualizadas7.
En 1999 se aprobó el estándar IEEE 802.11a, en el que se establecieron
frecuencias del orden de 5 GHz para incrementar la disponibilidad del ancho de
banda y poder obtener así mayores velocidades de transmisión. Otros estándares
también proponen frecuencias de microondas, como HIPERLAN (5,1-5,3 GHz) o
HIPERLAN II (5,4-5,7 GHz).
Las microondas son excelentes candidatas para las comunicaciones sin hilos a
corta distancia. En 1998 surgió el estándar Bluetooth, fundamentalmente
desarrollado e impulsado por las empresas Ericsson, INTEL, IBM, Nokia y
Toshiba. Este estándar utiliza portadoras desde 2.402 a 2.480 MHz para ofrecer
conectividad en componentes de ordenadores, periféricos, teléfonos móviles, etc.,
a distancias de hasta 10 m.
La conectividad de instrumentos a estas frecuencias tiene el gran atractivo de que
permite comunicar una gran variedad de componentes sin necesidad de cableado
y a través de paredes, ofreciendo generalmente mayor versatilidad que la
comunicación por infrarrojos.
El estándar Bluetooth emplea sofisticadas técnicas para evitar errores en la
recepción de señales a causa de interferencias procedentes de otros sistemas que
utilicen las mismas frecuencias.
2.5.1 TRANSMISIÓN VÍA SATÉLITE
Las frecuencias más habitualmente utilizadas en los primeros satélites artificiales
se encuentran en torno a 6 GHz para la emisión desde la estación y 4 GHz para la
emisión desde el satélite (enlace 6/4 GHz).
A estas frecuencias los componentes son relativamente económicos, el ruido
cósmico no es importante, la ionosfera es prácticamente transparente a la
radiación y las pérdidas en la atmósfera son suficientemente bajas (son
especialmente problemáticas las pérdidas debidas a las lluvias).
El enlace descendente (emisión desde el satélite) suele utilizar la frecuencia más
baja de las dos asignadas al sistema, puesto que las pérdidas en la atmósfera son
menores a las frecuencias más bajas y resulta más complicado emitir señales de
alta potencia desde un satélite que desde la estación de control.
La saturación de los enlaces en torno a 6 y 4 GHz ha hecho que también se
utilicen enlaces a otras frecuencias como las bandas de 14 y 12 GHz. Los satélites
Hispasat, que proporcionan canales de televisión digital y servicios de telefonía a
parte de Europa y las dos América, utilizan estas frecuencias.
Los Hispasat emplean la modulación QPSK con recepción en la banda 12-12,5
GHz. Al igual que en cualquier otro sistema de recepción de televisión digital vía
satélite, las antenas receptoras son generalmente antenas parabólicas que tienen
adosado un LNB (Low Noise Block). Este componente consta esencialmente de
un amplificador de bajo ruido y un mezclador, el cual convierte en frecuencia las
señales recibidas, obteniéndose a la salida portadoras del orden de 1 GHz. Si la
antena es colectiva y alimenta más de ochenta usuarios se emplea un sistema de
transmodulación digital que recibe la señal en QPSK y la distribuye a los usuarios
con portadoras de UHF y modulación QAM.
Las microondas tienen también aplicaciones en otros campos como el de la
medicina que las usan en las terapias de calor, tratamiento del cáncer, etc.
En el campo Científico tiene aplicabilidad en los aceleradores de partículas,
técnicas de espectroscopia, fabricación de plasmas.
En lo que respecta al campo Industrial las microondas tienes su aplicabilidad en el
calentamiento de alimentos, calentamientos de productos industriales, Agricultura
y Ecología.
CAPITULO 3 REDES INALÁMBRICAS (WIRELESS)
INTRODUCCIÓN
Gracias al avance de la tecnología, hoy es posible que toda clase de información trátese de voz, datos, audio o video- sea digitalizada y enviada por diversos
canales, o bien, recibida a través de cualquier dispositivo, en cualquier sitio, a
cualquier hora y en cualquier lugar.
Existen diversas modalidades o tecnologías de redes inalámbricas, entre las que
destacan Wi-Fi y WIMAX para corto/medio alcance, y Bluetooth para muy corto
alcance o Home RF, pero también otras, que empiezan a cobrar fuerza, como es
RFID para la identificación de productos por radiofrecuencia.
En este capítulo se explicarán en detalle las redes locales Inalámbricas (WLAN),
haciendo especial énfasis en el estándar Wi-Fi. También, se comentará el luego
estándar WiMAX, para aplicaciones Wireless MAN, así como alguna que puede
ser considerada como WPAN, como es el caso de RFID o lectura de etiquetas
mediante radiofrecuencias.
3.1. WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK)
Una de las áreas de mayor potencial en la evolución futura de las telecomunicaciones es la transmisión inalámbrica digital de banda ancha. Idealmente, un
sistema inalámbrico de banda ancha permitiría la transmisión de cualquier tipo de
información digitalizada (audio, video, datos) desde cualquier lugar y en cualquier
momento, con posibilidad de transmitir en tiempo real de ser necesario.
Una red de área local Inalámbrica o WLAN (Wireless Loca/Área NetworK) es un
sistema de comunicación de datos flexible muy utilizado como alternativa a la LAN
cableada o como una extensión de ésta. Emplea tecnología de radió frecuencia
que permite mayor movilidad a los usuarios, al minimizarse las conexiones
cableadas. Las WLAN han adquirido importancia en muchos campos. Incluido el
empresarial, residencial, industrial y educativo, entre otros.
Comparación entre una Red de Área Amplia y WLAN
En las redes de área amplia (WAN), es Importante considerar varios puntos para
tener una red perfecta, con un eficiente transporte de datos, voz y vídeo en un
área amplia. Estas consideraciones incluyen: calidad del servicio (QoS), control de
admisión, compresión de voz y de encabezados IP y grupos de servidores para
procesamiento de señales digitales.
En el caso de una red de área local (LAN o WLAN), se puede decir que los
requisitos son similares, añadiéndole quizá dos más en el caso de las redes
locales inalámbricas o WLAN: la movilidad y la seguridad. El primero es evidente,
pues al tratarse de una red wireless los usuarios se podrán conectar siempre que
se encuentren en el área de cobertura de la misma, sin necesidad de disponer de
una conexión cableada, y la segunda es inherente a la utilización de una interfaz
aire entre el terminal de usuario y el punto de acceso a la red, un medio de por sí
inseguro, ya que cualquiera podría tener acceso a la Información que viaja por el
aire, si no se toman tas medidas adecuadas, y hacer un uso fraudulento de la
misma.
Convergencia
Hablar de convergencia es hablar de movilidad total y, hoy por hoy, eso ya puede
ser una realidad, gracias a la operatividad de las redes móviles de 2,5G, 3G y las
WLAN, que soportan la conmutación de paquetes y ofrecen un ancho de banda
adecuado para soportar tanto aplicaciones residenciales como profesionales.
Ventajas
Es clara la alta dependencia en los negocios de las redes de comunicación. Por
ello la posibilidad de compartir información sin que sea necesario buscar una
conexión física permite mayor rapidez de conexión, movilidad y comodidad. Así
mismo, la red puede ser más extensa sin tener que mover o instalar cables.
Respecto a una LAN tradicional, una WLAN ofrece las siguientes ventajas:
 Movilidad.
Información en tiempo real en cualquier lugar de la organización o empresa para
todo usuario de la red. El que se obtenga en tiempo real supone una mejora de la
Productividad y efectividad con que se presta el servicio.
 Facilidad de instalación.
Evita obras para tirar cable por paredes y techos, lo cual supone que la instalación
sea más rápida y sencilla.
 Flexibilidad.
Permite llegar donde el cable no puede o sería muy costoso.
 Reducción de costes.
Cuando se dan cambios frecuentes o el entorno es muy dinámico el coste
inicialmente más alto de la red sin cable es significativamente más bajo, además
de tener mayor tiempo de vida y menor gasto de instalación,
 Escalabilidad.
El cambio de topología de red es sencillo y trata por igual a pequeñas y grandes
redes.
Pero comparando las LAN con las WLAN, también encontramos algunas desventajas claras
como: la estandarización, la seguridad, el coste, el alcance y la velocidad. Tanto es así que
las LAN siguen siendo la solución adecuada para lugares donde se necesite una gran
velocidad o donde realizar obras no sea un impedimento, mientras que las WLAN son una
solución más específica. La siguiente tabla resume estos aspectos.
Velocidad de
transmisión
Costes de instalación
Movilidad
Flexibilidad
Escalabilidad
Seguridad
Demanda
Configuración e
instalación
Presencia en empresas
Integridad
Coste de expansión
Licencia
WLAN
LAN cableada
11 - 54 Mbps
100 Mbps o más
Medio
Sí
Alto
No
Muy alta
Alta
Alta
Baja
Fácil
Baja
Muy alta
Alta
Muy alta
Media
Baja
Alta
Medio
No (Uso Común)
Alta
Alta
Alto
No
Comparación entre las redes WLAN y las redes LAN convencionales.
No obstante, siempre es posible combinar en un mismo entorno una LAN con una
WLAN y aprovecharse de las ventajas que ofrecen ambas.
3.1.1. Aplicaciones
El uso más frecuente de las WLAN es como extensión de las redes cableadas de
modo se da una conexión a un usuario final móvil. Otro uso que empieza a tener
una gran aceptación es como punto de acceso a Internet en lugares públicos
(aeropuertos, estaciones, campus universitarios, hoteles etc.) lo que se conoce
como hot spots, es decir sitios con una alta densidad de usuarios que necesitan
una conexión a breó. También, en el hogar como una acceso inalámbrico al router
de ADSL y, en el futuro, para la interconexión de los distintos sistemas
automatización de la vivienda domótica. En pocos años, las WLAN se utilizarán
como punto de entrada a las redes los operadores móviles de 3G (UMTS),
permitiendo tanto terminales de voz como datos.
Algunos otros ejemplos particulares del uso de las WLAN, son los siguientes:
 En hospitales, los datos del paciente son transmitidos de forma instantánea
 En pequeños grupos de trabajo que necesiten una puesta en marcha rápida
de una red (por ejemplo, grupos de auditores o analistas).
 En entornos dinámicos, se minimiza la sobrecarga causada por extensiones
de redes cableadas, movimientos de éstas u otros cambios instalando red
sin cable.
 En centros de formación, universidades, corporaciones, etc., donde se usa
una red sin cable para tener fácil acceso a la información, intercambiar ésta y
aprender,
 En viejos edificios es también más adecuada que una LAN ya que evita
hacer obras.
 Los trabajadores de almacenes pueden intercambiar información con una
base de datos central mediante una red sin cable, de modo que aumenta la
productividad.
Corporaciones: Con WLAN los empleados pueden beneficiarse de una red móvil
para el acceso al correo electrónico, compartir ficheros, y acceso Web,
independientemente de dónde se encuentren en la oficina.
Educación: Las instituciones académicas que soportan este tipo de conexión
móvil permiten a los usuarios con ordenadores portátiles conectarse a la red de la
universidad para intercambio de opiniones en las clases, para acceso a Internet,
etc.
Finanzas: Mediante un PC portátil y un adaptador a la red WLAN, los representantes pueden recibir información desde una base de datos en tiempo real y
mejorar la velocidad y calidad de los negocios. Los grupos de auditorias contables
incrementan su productividad con una rápida puesta a punto de una red.
Sanidad: WLAN permite obtener información en tiempo real, por lo que
proporciona un incremento de la productividad y calidad del cuidado del paciente
eliminando el retardo en el tratamiento del paciente, los papeles redundantes, los
posibles errores de trascripción, etc.
Fabricación: WLAN ayuda al enlace entre las estaciones de trabajo de los pisos
de la fábrica con los dispositivos de adquisición de datos de la red de la compañía.
Almacenes: En los almacenes, terminales de datos con lectores de código de barras y enlaces con redes WLAN, son usados para introducir datos y mantener la
posición de las paletas y cajas. WLAN mejora el seguimiento del inventarlo y
reduce los costes del escrutinio de un inventario físico.
Servicios públicos: Una WLAN permite la transferencia automática de datos en
los transportes públicos (autobuses, metro, trenes, aeropuertos, etc.) facilitando la
compra de billetes, la facturación de equipajes, la Idealización de vehículos, el
control de pasajeros, etc.
Tecnología WLAN de banda estrecha
Se transmite y recibe en una banda específica de frecuencia, lo más estrecha posible para el paso de información. Los usuarios tienen distintas frecuencias de
comunicación de modo que se evitan las interferencias. Así mismo un filtro el
receptor de radio se encarga de dejar pasar únicamente la señal esperada en la
frecuencia asignada.
La tecnología de microondas que se emplea en este tipo de redes no es realmente
una tecnología de LAN. Su papel principal es el de interconectar LAN vecinas, lo
que requiere antenas en ambos extremos del enlace y visibilidad entre ellas. Las
microondas se emplean para evitar el tendido de un cableado entre edificios. Una
desventaja del uso de esta tecnología es que el uso de una determinada banda de
frecuencias requiere la autorización del organismo regulador local.
Tecnología WLAN de banda ancha
La técnica de espectro expandido es actualmente la más utilizada en las WLAN.
Inicialmente, las técnicas de espectro expandido fueron desarrolladas con el
propósito de combatir las interferencias en las comunicaciones militares, lo cual se
logra expandiendo -ensanchando- el espectro de la señal transmitida sobre
determinadas bandas de frecuencias.
Esta técnica es la empleada por la mayor parte de los sistemas Inalámbricos. Fue
desarrollada por los militares en la Segunda Guerra Mundial para una
comunicación segura, fiable y en misiones criticas. Se consume más ancho de
banda pero la señal amas difícil de detectar. El receptor conoce los parámetros de
la señal que se ha difundido y en caso de no estar en la frecuencia/código
correcto, la señal aparece como ruido de fondo. Hay dos tipos de tecnología en
banda ancha: la de salto de frecuencia y la de secuencia directa.
Salto de frecuencia
Mediante la técnica de salto de frecuencia o FHSS (Frecuency-Hopping Spread
spectrum) información se transmite utilizando una serie pseudoaleatoria de
frecuencias posteriormente, el mensaje es recibido por un receptor que cambia de
frecuencias en sincronía con el transmisor. El mensaje es recibido únicamente
cuando la secuencia de frecuencias de transmisión es conocida por el receptor,
que la sigue. Esto hace posible que varios transmisores y receptores funcionen
simultáneamente en una misma banda de frecuencias sin interferir el uno con el
otro. Para un receptor no sincronizado FHSS es como un ruido de impulsos de
corta duración.
Secuencia directa
Mediante la técnica de secuencia directa o DSSS (Direct-Sequence Spread
Spectrum), la información a ser transmitida es multiplicada por una secuencia
binaria pseudoaleatoria; por lo que un receptor recibirá correctamente dicha
información únicamente si dicha secuencia es conocida, para poder realizar el
proceso inverso. Como cada transmisor emplea una secuencia distinta, es posible
que varios transmisores operen en la misma área sin interferirse. Para un receptor
cualquiera DSSS es un ruido de baja potencia y es ignorado.
Diferencias entre FHSS y DSSS
Los sistemas que usan la técnica de salto de frecuencia consumen menos
potencia que los que emplean secuencia directa y generalmente son más
económicos. Por otra parte, los sistemas que operan con secuencia directa
alcanzan velocidades de bits mucho más alta; en tanto que la velocidad de
transmisión en aquellos que operan con salto de frecuencia está limitada en la
práctica a alrededor de 2 Mbps. Por lo tanto, en donde se requiera un rendimiento
óptimo y la interferencia no sea un problema, es recomendable utilizar sistemas de
secuencia directa. Pero si lo que se desean son unidades móviles pequeñas y
baratas la técnica de salto de frecuencia es la más adecuada.
3.1.2. Funcionamiento
En las WLAN se utilizan ondas de radio o infrarrojos para llevar la información de
un punto a otro sin necesidad de un medio físico. Las ondas de radio son
normalmente referidas a portadoras de radio ya que éstas únicamente realizan la
función de llevar la energía a un receptor remoto. Los datos a transmitir se
superponen (modulan) a la portadora de radio y de este modo pueden ser
extraídos exactamente en el receptor final. De este modo la señal ocupa más
ancho de banda que una sola frecuencia. Varias portadoras pueden existir en
Igual tiempo y espacio sin interferir entre ellas, si las ondas son transmitidas a
distintas frecuencias de radio. Para extraer los datos el receptor se sitúa en una
determinada frecuencia ignorando el resto.
En una configuración típica de las WLAN los puntos de acceso (transceiver) se conectan a la LAN, en un lugar fijo, mediante cableado normalizado. El punto de
acceso recibe la información, la almacena y transmite entre la WLAN y la LAN
cableada. Un único punto de acceso puede soportar un pequeño grupo de
usuarios y puede funcionar en un rango de al menos treinta metros y hasta varios
cientos.
El usuario final accede a la red WLAN a través de adaptadores. Estos
proporcionan una Interfaz entre el sistema operativo de red del cliente o NOS
(Network Operating System) y el canal de radio, vía una antena. La naturaleza de
la conexión sin cables es transparente al sistema del diente.
3.1.3. Configuraciones
La configuración de una WLAN puede ser simple o compleja. En la Figura 1.6 se
ven los dos tipos de configuraciones básicos,
Red con Punto de Acceso
Figura 1.6 Conexión directa (peer-to-peer) y a través de puntos de acceso.
3.1.3.1. Red peer-to-peer
La más básica se da entre dos ordenadores equipados con tarjetas adaptadoras
para WLAN, de modo que pueden poner en funcionamiento una red independiente
siempre que estén dentro del área que cubre cada uno. Esto es llamado red de
igual a igual (peer-to-peer) o red ad-hoc.
Una red ad-hoc es, una red simple donde se establecen comunicaciones entre las
varias (pocas) estaciones en un área de cobertura dada sin el uso de un punto de
acceso o servidor. Cada cliente tendría únicamente acceso a los recursos de otro
diente pero no a un servidor central. Este tipo de redes no requiere administración
o preconfiguración.
3.1.3.2. Cliente y punto de acceso
Instalando un punto de acceso o AP (Access Point) se puede doblar el rango en el
cuál los dispositivos pueden comunicarse, pues actúan como repetidores. Desde
que el punto de acceso se conecta a la red cableada cualquier cliente tiene
acceso a los recursos del servidor y además actúan como mediadores en el tráfico
de la red en la vecindad más inmediata. Cada punto de acceso puede servir a
varios clientes, según la naturaleza y número de transmisiones que tienen lugar.
Existen muchas aplicaciones en el mundo real que tienen entre 15 y 50
dispositivos diente que acceden a un mismo punto de acceso.
3.1.3.3. Múltiples puntos de acceso y "roaming"
Los puntos de acceso tienen un rango finito, del orden de 150 metros en lugares
cerrados y 300 metros en zonas abiertas. En zonas grandes como por ejemplo un
campus universitario o un edificio es probablemente necesario más de un punto
de acceso. La meta es cubrir el área con células que solapen sus áreas de modo
que los clientes puedan moverse sin cortes entre un grupo de puntos de acceso.
Esto es llamado "roaming".
3.1.3.4. Uso de un punto de extensión
Para resolver problemas particulares de topología, el diseñador de la red puede
elegir usar un punto de extensión para aumentar el número de puntos de acceso a
la red, de modo que funcionan como tales pero no están enganchados a la red
cableada como los puntos de acceso. Los puntos de extensión funcionan como su
nombre índica, extienden el rango de la red retransmitiendo las señales de un
diente a un punto de acceso o a otro punto de extensión. Los puntos de extensión
pueden encadenarse para pasar mensajes entre un punto de acceso y clientes
lejanos de modo que se construye un "puente" entre ambos.
3.2 Estandarización
El Comité de Estándares IEEE 802 formó el Grupo de Trabajo de estándares de
redes LAN Inalámbricas 802.11 en 1990. El Grupo de trabajo 802-11 asumió la
tarea de desarrollar una norma global para equipos de radio y redes que operaban
en la banda de uso libre de 2,4 GHz, para tasas de datos de 1 y 2 Mbps y, así, en
1999, al igual que hizo con las LAN cableadas, estandariza en el primer estándar
WLAN, recogido en la IEEE 802.11, La definición de este estándar supone un hito
importante en el desarrollo de esta tecnología, puesto que los usuarios pueden
contar con una gama mayor de productos compatibles. Este estándar no
especifica una tecnología o implementación concretas, sino simplemente el nivel
físico y el subnivel de control de acceso al medio, siguiendo la arquitectura de
sistemas abiertos OSI.
Actualmente la versión más conocida es la 802.11b que proporciona una
velocidad de transferencia de datos de hasta 11 Mbps. La mayoría de los
productos del mercado WLAN son de esta versión, que se conoce con el nombre
comercial de Wi-Fi. Diversas empresas han trabajando en el desarrollo de la
versión 802.11a capaz de llegar a los 54 Mbps utilizando la banda de 5 GHZ y, en
el ano 2003, se ha aprobado una versión compatible con la 802.11b (a 11 Mbps) y
la 802.11b+ (a 22 Mbps), la 802.11g, que puede llegar a alcanzar los 54 Mbps,
utilizando la misma banda de frecuencias, lo que se consigue cambiando el modo
de modulación de la señal, pasando a utilizar, además de DSSS, OFDM
(Orthogonal Frequency División Multiplexing).
El Grupo de Trabajo 802.11 ha completado el estándar recientemente. La norma
no especifica tecnologías ni aplicaciones, sino simplemente las especificaciones
para la capa física y la capa de control de acceso al medio (MAC). La norma
permite a los fabricantes de equipos inalámbricos de radio LAN construir equipos
interoperables de red.
IEEE 802.11
IEEE 802.11a
IEEE 802.11b
IEEE
802.11g
Aplicación
Wireless
Wireless
Wireless
Wireless
Modulación
FHSS/DSSS
QFDM
DSSS
DSSS/OFDM
Rango de
frecuencias
Tasa binaria
2,4 GHz
5 GHz
2,4 GHz
2,4 GHz
1-2 Mbps
20-54 Mbps
Estándares IEEE 802.11.
5,5 - 11 Mbps 5,5- 11-22-54
Mbps
La nueva versión del estándar, 802.11g, recientemente aprobada, permite aumentar las velocidades de las redes 802.11b (con las que son compatibles) hasta
valores cercanos a los de 802.11a, conjugando así las ventajas de ambas
variantes.
A la hora de evaluar los estándares para WLAN se debe tener en cuenta no sólo la
velocidad teórica que nos ofrecen, sino también la velocidad real de transferencia.
Así, la velocidad nominal de 802.11b es de 11 Mbps, pero las pruebas llegan a
conseguir una velocidad efectiva de 4 a 6 Mbps. Hoy día y, aunque la velocidad
ideal del 802,11g (compatible con e! 802,11b) es de 54 Mbps, en un entorno real
(fuera de un laboratorio de pruebas) y según diferentes fabricantes de equipos, la
velocidad no superaría los 11 Mbps (debido a que la interferencia de dispositivos a
la misma frecuencia puede afectar a su rendimiento). En cambio, el 802.11a, en
pruebas reales, tiene una tasa real de transferencia de entre 20 y 30 Mbps.
3.2.1 Selección del producto
Son varios los factores a considerar a la hora de comprar un sistema inalámbrico
para la instalación de una red WLAN. Algunos de los aspectos a tener en cuenta,
además del coste de los propios equipos, son presentados a continuación:
3.2.2 Cobertura
La distancia que pueden alcanzar las ondas de radiofrecuencia (RF) o de
infrarrojos (IR) es función del diseño del producto y del camino de propagación,
especialmente en lugares cerrados. Las Interacciones con objetos, paredes,
metales, e incluso la gente, afectan a la propagación de la energía. Los objetos
sólidos bloquean las señales de IR, lo cual impone límites adicionales.
La mayor parte de los sistemas de redes inalámbricas usan RF porque pueden
penetrar la mayor parte de lugares cerrados y obstáculos. El rango de cobertura
de una WLAN típica va de 30 a 100 metros. Puede extenderse y tener posibilidad
de alto grado de libertad y movilidad utilizando puntos de acceso (microcélulas)
que permiten "navegar" por la LAN.
3.2.3 Rendimiento
Depende de la puesta a punto de los productos así como del número de usuarios,
de los factores de propagación (cobertura, diversos caminos de propagación, etc.),
y del tipo de sistema inalámbrico utilizado; Igualmente depende del retardo y de
los cuellos de botella de la parte cableada de la red. Los usuarios de Ethernet o
Token Ring no experimentan generalmente gran diferencia en el funcionamiento
cuando utilizan una red inalámbrica. Estas proporcionan suficiente rendimiento
para las aplicaciones más comunes de una LAN en un puesto de trabajo,
incluyendo correo electrónico, acceso a periféricos compartidos, acceso a Internet,
y acceso a bases de datos de aplicaciones multiusuario.
3.2.4 Integridad y fiabilidad
Estas tecnologías para redes inalámbricas se han probado durante más de 50
años en sistemas comerciales y militares. Aunque las interferencias de radio
pueden degradar el rendimiento, éstas son raras en el lugar de trabajo. Los
robustos diseños de las probadas tecnologías para WLAN y la limitada distancia
que recorren las señales, proporciona conexiones que son mucho más robustas
que las conexiones de teléfonos móviles y proporcionan integridad de datos de
igual manera o mejor que una red cableada.
3.3 Compatibilidad con otras redes existentes
La mayor parte de las WLAN proporcionan un estándar de interconexión con
redes cableadas, como Ethernet. Los nodos de la red inalámbrica son soportados
por el sistema de la red de la misma manera que cualquier otro nodo de una red
LAN, aunque con los drivers apropiados. Una vez instalado, la red trata los nodos
inalámbricos igual que cualquier otro componente de la red.
3.3.1 Interoperabilidad de los dispositivos inalámbricos
Los consumidores deben ser conscientes de que los productos WLAN de distintos
vendedores pueden no ser compatibles para operar juntos, principalmente por tres
razones:
 Diferentes tecnologías no interoperarán. Por ejemplo, un sistema basado
en la tecnología de salto de frecuencia (FHSS), no comunicará con otro
basado en la tecnología de secuencia directa (DSSS).
 Sistemas que utilizan distinta banda de frecuencias no podrán comunicarse
entre si aunque utilicen la misma tecnología.
 Aún utilizando Igual tecnología y banda de frecuencias ambos vendedores,
los diferentes sistemas podrían no comunicarse entre si debido a diferencias de implementación de cada fabricante.
Figura 1.7. Punto de acceso Wi-Fi a 2.4 GHz.
3.3.2 Interferencia y coexistencia
La naturaleza en que se basan las redes Inalámbricas implica que cualquier otro
producto que transmita energía a la misma frecuencia puede potencialmente dar
cierto grado de interferencia en un sistema WLAN. Por ejemplo los hornos de
microondas, si bien es cierto que la mayor parte de fabricantes diseñan sus
productos teniendo en cuenta las interferencias por microondas, podrían constituir
una fuente potencial de interferencias.
Otro problema es la colocación de varias WLAN en lugares próximos. Mientras
unas redes Inalámbricas de unos fabricantes interfieren con otras redes
inalámbricas, hay otras redes que coexisten sin interferencia. Este asunto debe
tratarse directamente con los vendedores del producto.
3.3.3 Licencias
En los Estados Unidos, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) regula la
transmisión por radio, Incluida la empleada en las redes inalámbricas. Otras
naciones tienen su correspondiente Autoridad Reguladora Nacional (ARN); así, en
España es la SETSI la que asigna el espectro y sus decisiones se recogen en el
CNAF (Cuadro Nacional de Asignación de Frecuencias).
Típicamente las redes inalámbricas se diseñan para operar en porciones del
espectro de radio donde el usuario final no necesita una licencia para utilizar las
ondas de radio, En los Estados Unidos y Europa la mayor parte de las redes
difunden en una de las bandas de ISM (de Instrumentación, Científicas o
Médicas). Estas incluyen 902-928 MHz, 2,400-2,483 GHz (PIRE máx. 100 mW),
5,150-5,350 GHz; (PIRE máx. 200 mW para interiores), y 5,470-5,725 GHz (PIRE
máx. 200 mW y 1.000 mW para interiores y exteriores, respectivamente).
Para poder vender productos de sistemas WLAN en un país en particular, el
fabricante debe asegurar la certificación por la ARN en ese país y asegurar que la
potencia límite establecida (PIRE) no se supera.
3.3.4 Simplicidad y facilidad de uso
Los usuarios necesitan muy poca información a añadir a la que ya tienen sobre
redes LAN en general, para utilizar una WLAN. Esto es así porque la naturaleza
inalámbrica de la red es transparente al usuario, las aplicaciones trabajan de
igual manera que lo hacían en una red cableada, los productos de una WLAN
incorporan herramientas de diagnóstico para dirigir los problemas asociados a
los elementos inalámbricos del sistema, etc.
Las WLAN simplifican muchos de los problemas de instalación y configuración que
atormentan a los que dirigen la red. Ya que únicamente los puntos de acceso de
las redes inalámbricas necesitan cable, ya no es necesario llevar cable hasta él
usuario final. La falta de cable hace también que los cambios, extensiones y
desplazamientos sean operaciones triviales en una red Inalámbrica. Finalmente, la
naturaleza portable de las WLAN permite a los encargados de la red
preconfigurarlas y resolver problemas antes de su instalación en un lugar remoto;
es decir, una vez configurada la red puede llevarse de un lugar a otro con muy
poca o ninguna modificación.
3.3.5 Seguridad en la comunicación
Puesto que la tecnología inalámbrica se ha desarrollado en aplicaciones militares,
la seguridad ha sido unos de los criterios de diseño para los dispositivos
inalámbricos. Normalmente se suministran elementos de seguridad dentro de la
WLAN, haciendo que éstas sean más seguras que !a mayor parte de redes
cableadas. Es muy complicado que los receptores no sintonizados escuchen el
tráfico que se produce en la LAN. Por lo cual las complejas técnicas de encriptado
hacen imposible para todos, incluso los más sofisticados, acceder de forma no
autorizada al tráfico de la red. En general los nodos individuales deben tener
habilidad la seguridad antes de poder participar en el tráfico de la red.
3.3.6 Costes
La instalación de una WLAN incluye los costes de infraestructura para los puntos
de acceso y los costes de usuario para los adaptadores de la red inalámbrica. Los
costes de infraestructura dependen fundamentalmente del número de puntos de
acceso desplegados. El valor de los puntos de acceso se ha reducido mucho en
los últimos años. El número de puntos de acceso depende de la cobertura
requerida y del número de tipo de usuarios. El área de cobertura es proporcional
al cuadrado del rango de productos adquiridos. Los adaptadores son requeridos
para las plataformas estándar de ordenadores y su precio suele estar por debajo
de los 100 euros, si no son muy sofisticados.
El costo de instalación y mantenimiento de una WLAN generalmente es mas bajo
que el de una red cableada tradicional, por dos razones:
 En primer lugar una red WLAN elimina directamente los costes de cableado
y el trabajo asociado con la Instalación y reparación.
 En segundo lugar una red WLAN simplifica los cambios, desplazamientos y
extensiones, por lo que se reducen los costes Indirectos de los usuarios al
no requerirse todo el equipo de trabajo y de administración de la red.
3.3.7 Escalabilidad
Las redes WLAN pueden ser diseñadas para ser extremadamente simples o bastante complejas. Las WLAN pueden soportar un amplio número de nodos y/o
extensas capas físicas añadiendo puntos de acceso para dar energía a la señal o
para extender cobertura.
3.3.8 Efectos en la Salud
La potencia de salida de los sistemas WLAN es muy baja, mucho menor que la de
teléfono móvil. Puesto que las señales de radio se atenúan rápidamente con la
distancia, la exposición a la energía de radio-frecuencia en el área de la WLAN es
muy pequeña Las WLAN deben cumplir las estrictas normas de seguridad
dictadas por el gobierno y la industria y en base a su respeto, no se han atribuido
nunca efectos secundarios en la salud a causa de una WLAN.
3.4 WI-FI
WIRELESS FIDELITY
Wi-Fi (Wireless Fidelity) es e! nombre coloquial de la familia de estándares IEEE
802.11 para redes locales inalámbricas (WLAN) que soportan el estándar IEEE
802.11x, Fue creado en 1999 por una asociación de empresas fabricantes de
dispositivos Wi-FI, conocida por WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliancé)
que, recientemente cambió su nombre a Wi-Fi Alliance. Su trabajo, desarrollado
en paralelo al promoción y educación llevados a cabo por WLANA (Wireless LAN
Alliance), ha tribuido a abaratar los precios, creando un auténtico mercado
internacional en expansión, ya que productos de distintos fabricantes con el sello
WI-Fi deben funcionar correctamente entre sí.
Aunque en muchas aplicaciones compite con Bluetooth y UWB (Ultra Wide Band),
trata de tecnologías complementarias y no enfrentadas. Wi-Fi se ha diseñado,
básicamente, para eliminar la necesidad de conectarse a una red LAN empleando
un cable de red, tal y como se ha venido haciendo hasta ahora. Por otro lado,
Bluetooth está mas orientado a la interconexión directa de dispositivos
inalámbricos en entornos más reducidos (como un hogar) y con menos
necesidades de ancho de banda.
Figura 1.8. Logotipo de certificación Wi-Fi
La topología de una red Wi-Fi más común es aquella en la que los equipos
móviles se comunican entre si a través de un dispositivo intermedio denominado
punto de acceso (access point). El usuario, una vez conectado a un punto de
acceso, podrá ir moviéndose libremente por las zonas en las que haya cobertura
y, en su movimiento, irá cambiando de punto de acceso (roaming) según las
necesidades, de manera que se mantenga una conexión a red en condiciones.
Aparte de la utilización de Wi-Fi en hot-spots, una aplicación que se está extendiendo con gran rapidez es en el entorno residencial, como punto de acceso de
los usuarios, que pueden conformar una LAN inalámbrica, conectada al router de
acceso a Internet, que le ofrecen los operadores al contratar una línea ADSL. De
esta manera, se pueden conectar desde cualquier estancia de la casa, desde uno
o varios PC.
3.4.1 Capa física
La capa física de cualquier red define la modulación y la señalización características de la transmisión de datos. En la capa física, se definen dos métodos de
transmisión RF(Radiofrecuencia) y un IR(Infrarrojo).
El funcionamiento de la WLAN en bandas RF ilícitas, requiere la modulación en
banda ancha para reunir los requisitos del funcionamiento en la mayoría de los
países. Los estándares de transmisión RF son los saltos de frecuencia (FHSS) y
la secuencia directa (DSS5). Ambas arquitecturas se definen para operar en la
banda de frecuencia de 2,4 GHz, ocupando típicamente los 83 MHz de banda
desde los 2,400 GHz hasta 2,483 GHz.
3.4.2 Seguridad
En el estándar se dirigen suministros de seguridad como una característica optativa para aquellos afectados por la escucha secreta, es decir, por el "fisgoneo".
La seguridad de los datos se realiza por una compleja técnica de codificación, conocida como WEP (Wired Equivalent Prívacy Algorithm). WEP se basa en
proteger los datos transmitidos en el medio radio, usando una clave de 64 o 128
bits y el algoritmo de encriptación RC4.
WEP, cuando se habilita, sólo protege la información del paquete de datos y no
protege el encabezamiento de la capa física para que otras estaciones en la red
puedan escuchar el control de datos necesario para manejar la red. Sin embargo,
las otras estaciones no pueden distinguir las partes de datos del paquete.
WPA (Wi-Fi Protected Access) es una mejora sobre WEP que utiliza claves
dinámicas para encriptar las comunicaciones de forma que hacen prácticamente
invulnerables las redes inalámbricas. Se ha desarrollado para sustituir al WEP
hasta que el estándar 802.11i del IEEE esté finalizado.
3.4.3 Previsiones futuras
El estándar WLAN IEEE 802,11 será una de las primeras generaciones de
regularización para las redes LAN Inalámbricas. Este estándar sentará la base
para la norma de la siguiente generación y dirigirá las demandas para una mayor
actuación, una mayor tasa de datos y más bandas de frecuencia. La
interoperabilidad entre los productos WLAN de fabricantes diferentes será
importante para el éxito del estándar. Estos productos se Implementarán en
tarjetas ISA o PCMCIA para el uso en ordenadores personales, PDA, portátiles o
aplicaciones de escritorio.
Las aplicaciones WLAN se están desarrollando en su mayor parte en mercados
verticales y se espera que algunas aplicaciones horizontales mantengan la
infraestructura de la red 802.11 que hay Instalada. Con el tiempo se espera que el
aumento de demanda para productos 802.11 Incremente la competencia y hagan
las WLAN más competitivas y baratas, para casi todas las aplicaciones que
requieren conectividad inalámbrica.
En el horizonte está la necesidad para tasas de datos más altas y para aplicaciones que requieren conectividad inalámbrica a 10 Mbps y superior. Esto les
permitirá a las redes inalámbricas igualar la tasa de datos de la mayoría de las
LAN; en concreto, algo que ya está sucediendo con el nuevo estándar WiMAX.
3.5 WMAN (WIRELESS METROPOLITAN AREA NETWORK)
3.5.1. WiMAX (Worldwide interoperability for Microwave Access)
3.5.1.1 INTRODUCCIÓN
Las redes Wi-Fi permiten la construcción de las denominadas "mícroceldas", que
son áreas de cobertura de un radio inferior a las pocas centenas de metros. Pero,
si queremos asociar mícroceldas próximas para constituir redes inalámbricas de
mayor obertura, el procedimiento comúnmente empleado es la interconexión de
cada una de éstas a las redes públicas cableadas de operadores.
Este modelo, habitual en las grandes ciudades, es de difícil implantación en zonas
rurales y dispersas y, además, condiciona el despliegue a la existencia de una red
de cobertura amplia, habitual mente constituida mediante redes fijas.
Figura 1.9. Logotipo de WiMAX
Considerando esta limitación, el consorcio IEEE ha establecido un grupo de trabajo, el 802.16, para proponer una tecnología inalámbrica de largo alcance para
redes MAN Inalámbricas o WMAN (Wireless MAN). El resultado ha sido la
aprobación en 2002 del estándar IEEE 802.16, al que añadió en el año 2003 el
anexo 802.16a, cuyas características más destacables son una importante
compatibilidad técnica con la serie 802.11 (lo que facilitará la inmediata salida de
productos al mercado), y el permitir flujos binarios entre 50 y 100 Mbps
(típicamente 70 Mbps) con rangos de cobertura cercanos a los 50 kilómetros.
WIMAX (Worldwide interoperability for Microwave Access) es un nuevo estándar
del IEEE (802.16) para la comunicación inalámbrica a alta velocidad (ancho de
banda de 70 Mbps o más) y a larga distancia (50 Km) tanto en zonas urbanas
como rurales, utilizando microondas.
3.5.1.2 VARIANTES
Existen dos variantes de este estándar:
 802.16a, que trabaja en la banda de 2 a 11 GHz y que puede operar sin
que haya visión directa entre la estación base y los usuarios.
 802.16, que opera en la banda de 10 a 66 GHz y que necesita trabajar con
visión directa, pero ofrece un mayor ancho de banda.
Los productos basados en la tecnología 802.16a pueden proporcionar
conectividad de banda ancha inalámbrica con nivel garantizado de servicio (QoS)
para las aplicaciones empresariales (como videoconferencia o VolP), y a los
hogares para las aplicaciones de banda ancha residenciales. Estos productos
también permitirán que los proveedores de servicios ofrezcan servidos de voz y de
datos.
Figura 1.10. Entorno de utilización de WiMAX
3.5.2 WPAN (WIRELESS PERSONAL AREA NETWORK)
3.5.2.1. RFID (RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION)
La tecnología de etiquetas de radiofrecuencia o RFID (Radio Frequency
Identification) consiste en unas etiquetas parecidas a las de código de barras pero
que incluyen un pequeño transceptor radioeléctrico y una memoria en la que es
posible almacenar Información. Esta etiqueta se coloca adherida en los productos,
como si fuese u etiqueta de precio o un código de barras.
Esta tecnología, aunque pueda parecer muy nueva, no lo es tanto, pues se
desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial, con el objetivo de Identificar si los
barcos y aviones eran amigos o enemigos; lo que si es novedoso es su aplicación
al etiquetaje de los artículos.
Gracias a estas etiquetas y mediante el uso de ondas de radio, los responsables
de los centros logísticos o comerciales podrán controlar la ubicación, el estado, su
número y otro tipo de información sobre sus productos sin necesidad de
intervención humana, ni tener un acceso directo a los mismos, acelerando los
procesos de Inventario y permitiendo optimizar los stocks.
También, evitan el robo de mercancías, ya que si no han sido desactivados antes
dan lugar a una alarma al pasar por el arco detector a la entrada/salida de la
tienda. Otra de sus posibles aplicaciones seria para efectuar el pago automático
de la mercancía adquirida al pasar por caja, ya que los artículos se irían
contabilizando al echarse al carrito de la compra.
Pero, también, presenta algunos inconvenientes, entre los que se encuentra la
falta de estandarización actual y la gran cantidad de datos que generan, y que si la
empresa no tiene sus sistemas de proceso adaptados para su tratamiento, puede
llegar a colapsarlos.
Dependiendo de la tecnología RFID empleada, esta etiqueta es capaz de responder con la información almacenada si se estimula con una radiación
electromagnética adecuada, para lo que se emplea un lector de etiquetas, como
se ve en la figura.
3.5.2.2 Tipos de etiquetas
Las etiquetas pueden ser de soto lectura o de lectura/grabación y se clasifican
generalmente, dentro de dos gamas de frecuencia; 125 kHz (baja frecuencia) y
13,5 MHz (alta frecuencia).
También, las etiquetas RFID pueden ser "pasivas" (no requieren de ninguna
fuente de energía pues ésta se extrae de la radiofrecuencia) o "activas" (contienen
una batería pequeña para aumentar el rango de operación). Las pasivas son muy
económicas y encuentran un amplio ámbito de aplicación; al no necesitar energía
pueden durar muchos años y no se desgastan con el uso. Por el contrario, las
activas necesitan de una fuente de energía, por lo que son más grandes y su
aplicación se restringe a la identificación de vehículos y cargas pesadas; suelen
durar unos diez años. Están disponibles en ambos casos en una amplia gama de
estilos y de materiales, desde etiquetas de papel a otras de plástico o vidrio, para
satisfacer cualquier uso.
La tecnología de RFID es extremadamente versátil y se puede aplicar a una gama
diversa de sectores comerciales e Industriales, para:





Protección de mercancías.
Identificación y seguimiento.
Confirmación de la propiedad.
Verificación de la autenticidad.
Almacenamiento y actualización de la información referente objetos a
personas específicos.
RFID combinado con la tecnología de códigos electrónicos de productos o EPC
(Electronic Product Codes) puede convertirse en una gran ayuda para disminuir
y mejorar la gestión logística de los almacenes, centros comerciales y el sector
minorista, en general.
3.5.3 COMUNICACIONES RADIOELÉCTRICAS
Las comunicaciones radio eléctricas se caracterizan por el empleo el aire y las
ondas de radio como soporte de la comunicación a diferencia de lo que ocurre con
sus homologas cableadas, no requieren de un medio físico, como un cable de
cobre o una fibra óptica, para el establecimiento de la comunicación. En efecto, la
idea que subyace a toda red radio es la de conectividad total, tanto temporal
(conexión disponible en cualquier momento) como espacial (conexión disponible
en cualquier lugar).
Las ventajas que poseen las redes inalámbricas son:
 Flexibilidad: dentro de la zona de cobertura de la red inalámbrica los nodos
se podrán comunicar libremente y no estarán "atados" a un cable.
 Poca planificación con respecto a las redes cableadas: antes de cablear
una zona se debe pensar mucho sobre la distribución física de los equipos,
mientras que con una red inalámbrica sólo nos tenemos que preocupar de
que quede dentro de la cobertura de la red.
 Robustez frente eventos inesperados (tropezón de un usuario con un
cable, terremoto, etc.) ante los que una red cableada podría llegar a quedar
completamente inutilizada. En estos casos, una red inalámbrica puede
sobrevivir bastante mejor a este tipo de percances.
Por otro lado, los inconvenientes son:
 Calidad de servicio: las redes inalámbricas ofrecen una peor calidad de
servicio que sus homologas cableadas. Por otra parte, hay que tener en
cuenta también la tasa de error debida a las interferencias. Esta se puede
situar alrededor de 10-4 frente a las 10-10 de las redes cableadas, lo que
significa que hay 6 órdenes de magnitud de diferencia (aproximadamente
de cada megabit transmitido, 1 Kbit será erróneo). Esto puede llegar a ser
imposible de implantar en algunos entornos industriales con fuertes campos
electromagnéticos y ciertos requisitos de calidad.
 Mayor coste: aunque, cada vez más. se están abaratando los costes
asociados a estas tecnologías, todavía resultan más caras que las redes
cableadas en la mayoría de los casos.
 Restricciones, estas redes requieren de la asignación de una banda dentro
del espectro radioeléctrico, Éste está muy saturado hoy día y las redes
deben amoldarse a las reglas que existan dentro de cada país.
Seguridad:
 Por una parte, seguridad e integridad de la información que se transmite.
Este campo está bastante criticado en casi lodos los estándares actuales
que, según dicen, no se deben utilizar en entornos críticos en los que un
"robo" de datos pueda ser peligroso.
 Por otra parte, este tipo de comunicación podría interferir con otras redes
de comunicación (policía, bomberos, hospitales, etc.) y esto hay que
tenerlo en cuenta en el diseño.
ACTIVIDADES DE LA UNIDAD

Realizar
un
cuadro
comparativo
entre
las
diferentes
bandas
de
Radiofrecuencias utilizadas en las microondas.

Investigar y hacer un artículo técnico sobre las aplicaciones de las
Microondas en el campo de la Medicina, en el campo científico y en el
campo industrial.

Realizar
un
ensayo
sobre
los
efectos
nocivos
de
las
ondas
electromagnéticas contra la salud.

Realizar un cuadro comparativo entre las diferentes redes inalámbricas.