SISTEMA AVANZADOS DE TRANSMISION CÓDIGO: 208002 Fase1: Reconocer los pre-saberes de sistemas de transmisión no guiados Canción Presentado al tutor: Ing. Gonzalo Medina Entregado por el estudiante: Diego David Pérez Muñoz Código: 76334356 Grupo: 208002-5 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA FECHA: 05 de Septiembre de 2020 CIUDAD: Bolívar Cauca INTRODCCION Por medio del presente trabajo se analizará los principios de funcionamiento de las tecnologías de transmisión no guiadas a través del desarrollo de la presente tarea siguiendo las indicaciones de la guia de actividades en la cual nos pide realizar una tabla donde se especifique el rango de frecuencias que comprenden el espectro radioeléctrico, así mismo denbemos indicar su uso. Tambien enumeraremos y explicaremos las tecnicas técnicas de acceso, describiremos y explicaremos modulaciones utilizadas en medios no guiados, indicando su aplicación, Indicaremos y explicaremos las topologías más comunes en redes inalámbricas. Mediante ejemplos, explicaremos tambien las diferencias entre las magnitudes dB, dBm, dBv, dBi, dBμV, dBr. Se clasificarán las tecnologías inalámbricas fijas y móviles, mediante una tabla explicaremos la evolución de las tecnologías inalámbricas fijas y móviles y finalmente mediante un ejemplo explicaremos la diferencia entre ancho de banda, velocidad de transmisión y throughput. Desarrollo de la Pre-tarea a. Mediante una tabla especifique el rango de frecuencias que comprenden el espectro radioeléctrico, indicando su uso. b. Enumere y explique las técnicas de acceso utilizadas en medios no guiados, indicando su aplicación. MEDIOS DE TRANSMISION NO GUIADOS Son aquellos que no confinan señales mediante nigun tipo de cable, se propagan por medio de ondas(aire, vacio). La transmisión y recepción de información se lleva a cabo por medio de antenas. La transmisión : la antena irradia energía electromagnética en el medio. La recepción: la antena capta ondas electromagneticas del medio que lo rodea. TIPOS Según el rango de frecuencia e trabajo, las transmisiones no guiadas se clasifican en tres tipos. Radio, Microondas, Luz (infrarrojos/laser) SEÑALES DE RADIO: Son capaces de recorrer grande distancias,son ondas omnidireccionales(se propagan en todas las direcciones), su mayor problema son las interferencia entre usuarios. SEÑALES DE MICROONDAS: estas ondas viajan en linea recta, el emisor y receptor deben estar alineados cuidadosamente, presentan dificultad para atravezar edificios, debido a la curvatura de la tierra, la distancia entre dos repetidores no debe ser mayor que 80 Km de distancia. SEÑALES DE LUZ SEÑALES INFRARROJO: son ondas direccionales incapaces de atravezar objetos sólidos (paredes), son usadas para tranmmisiones a cortas distancias. SEÑALES DE RAYO LASER: Son unidireccionales. Se utilizar para comunicar dos edificios próximos, instalando en cada uno de ellos un emisor laser y un foto detector. CARACTERISTICAS MICROONDAS TERRESTRE: Tiene tres componentes principales Una antena con una corta y flexible guia de onda, una unidad externa de RF (Radio Frecuencia) y una unidad interna de RF. El equipo de microondas que opera entre 2 y6 GHz puede transmitir a distancias entre 20 y 30 millas. Las frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 12 GHz, 18 y 23 GHz, las cuales son capaces de conectar dos localidades entre 1 y 15 millas de distancia. APLICACIONES DEL MICROONDAS TERRESTRE Las principales aplicaciones de un sistema de microondas terrestre son la siguientes: Telefonía básica(canales telefónicos). Datos. Telégrafo/telex/Facsímile. Canales de Televisión. Video. Telefonnía celular. MICROONDAS SATELITAL La tansmisión por satélite ofrece muchas ventajas para una compañía. Los precios de renta de espacio satelital es mas estable que los ofrecidos por las compañias telefónicas. Ya que la transmisión por este medio no es sensitiva a la distancia, ademas existe un gran ancho de banda disponible. VENTAJAS Transferencia de informacion a altas velocidads (Kbps, Mbps) ideal para comunicaciones en puntos distante y de dificil acceso geográficamente. Ideal en servicios a acceso multiple a u gran número de puntos. Permite establecer la comunicación entre dos usuario distante con la posibilidad de evitar las redespublicas telefónicas. DESVENTAJAS Un cuuarto de segundo de tiempo de propagación. (retardo) Sencibilidad a efectos admosféricos. Sensible a eclipses. Falla de satélite( no es muy comn). Requiere transmitir a mucha potencia. Posibilidad de interrupción por cuestiones de estrategia miilitar. BLUETOTH Es una de las compañias trabajando juntas para promover y definir la especificación Bluuetooth. Bluuetooth SIG fue fundada en 1998 por Ericcson, Intel, IM, Toshiba y Nokia. La versión 1.0 de la especificación Bluetooth fue liberada en 1999, el desarrollo de esta tecnología empezó realmente 5 años atrás, en 1994. El estudio demostró que el uso de enlaces de radio seria el mas adecuuado. CARACTERISTICAS TÉCNICAS Los dispositivos Bluuetooth operaran en la banda ISM de 2.4 GHz, disponible en todo el mundo, quedando asi garantizado el carácter global de la especificación. Bluuetooth emplea una combinación de conmutación de circuitos y de paquetes. El canal de voz soporta un enlace sincrónico a 64 Kbps. Para transmmisión de datos se emplea canales asincrónicos,cada uno de los cuales puede soportar un enlace asimétrico a 721 Kbps. A diferencia de otros sitemas de communicaciones inalámbricos como los basados en infrarrojos Bluuetooth no requier que haya línea de visión directa entre los dispositivos. APLICACIONES Todo lo que ahora se conecta con cables, puede conectarse sin cables, Puede sincronizarse automaticamente al entrar en una misma area de influencia(piconet). Por supuesto, Bluuetooth permite ademas compartir conexión de internet con otros dispositivos, formando puntos de acceso. Lo que permite Bluuetooth: Las aplicaciones Bluuetooth son muchas y permiten cammbiar radicalmente la forma en la que con los usuarios interactuan con los dispositivos electrónicos. INFRAROJO Son ondas electromagnéticas que se propagan en linea recta, su uso no precisa licencias administrativas y no se ve afectada por interferencia radioeléctricas externas. Las redes de luz infrarroja estan limitadas por el espacio y casi generalmente la utilizan redes en las que las estaciones se encuentran en un solo cuarto o piso. La transmisión infrarroja notiene este inconveniente por lo tanto es actualmente una alternativa para las redes inalámbricas c. Enumere y explique las modulaciones utilizadas en medios no guiados, indicando su aplicación. Enumere y explique las modulaciones utilizadas en medios no guiados, indicando su aplicación. SEÑALES Y MODULACIONES DE MEDIOS NO GUIADOS La transmisión por el espacio libre tiene algunas características atractivas: No requieren cableado, por lo que es especialmente apropiada para las grandes distancias; es muy eficiente para la difusión (broadcast). La transmisión direccional requiere que la antena receptora este en línea directamente sin obstáculos. Las técnicas más utilizadas para la transmisión de datos son: las microondas (terrestres y de satélite) y radio frecuencia. MODOS DE TRANSMISION Transmisión Paralela: Es el envío de datos de bite en bite sobre un mínimo de ocho líneas paralelas a través de un interfaz paralela. Trasmision en serie : es elenvio de datos de bit a bit sobre un interfaz serial. SEÑAL ANALOGICA Es aquella que puede tomar una infinidad de valores dentro de un límite superior e inferior. Se representa habitalmente como una serie de ondas senoidales. SEÑAL DIGITAL Es aquella que presenta una variacióm discontínua con el tiempo y que solo puuede tomar ciertos valores discretos. Suu formma característica es ampliamente conocida. La señal básica es una onda cuadrada (pulsos) y las representaciones se realizan en el dominio del tiempo. MEDICION ASK (Amplitudes - Shift Keying) Es una modulación de amplitud donde la señal moduladora (datos) es digital. Los dos valores binarios se representan con dos amplitudes diferentes y es usual quue una de las dos amplitudes sea cero. PSK (Phase- Shift Keying) Es una modulación de fase donde la señal moduladora (datos) es digital. En el sistema PSK convencional es necesario tener una portadora en el receptor para sincronización. PCM (Pulse Code Modulation) Es una modulación que transforma una señal analogica en digital en tres pasos: Muestreo Cuantización Codificación MODULACION CODIGO NRZ CODIGO NRZI CODIGO BIPOLAR AMI CODIGO MANCHESTER CODIGO MILLER d. Indique y explique las topologías más comunes en redes inalámbricas. BUS O BARRA Todos los nodos están conectados a un cable común o compartido. redes Ethernet normalmente usan esta topología. Las Relevancia: No aplicable generalmente. Estudiando la topologia de bus se puede notar que cada nodo se conecta a todos los demas nodos, en el punto donde un cable se conecta con otros cables. En el caso inalambrico esta topologia es equivalente a una red de malla completa operando en un canal unico. ESTRELLA: Cada nodo se conecta directamente a un concentrador central. En una topología de estrella todos los datos pasan a través del concentrador antes de alcanzar su destino. Esta es una topología común tanto en redes Ethernet como inalámbricas. Relevancia: Si; esta es la topologia estandar de una red inalambrica. LÍNEA (o multi- concentrador): Un conjunto de nodos conectados en una línea. Cada nodo se conecta a sus dos nodos vecinos excepto el nodo final que tiene sólo un nodo vecino. Relevancia: Si; con dos o mas elementos. Una linea de dos nodos es un enlace Punto a Punto. ÁRBOL : Una combinación de las topologías de bus y estrella. Un conjunto de nodos configurados como estrella se conectan a una dorsal (backbone). Relevancia: Si; tipicamente usado por ISP (Proveedores de servicio de Internet) inalambricos. ANILLO: Todos los nodos se conectan entre sí formando un lazo cerrado, de manera que cada nodo se conecta directamente a otros dos dispositivos. Típicamente la infraestr uctura es una dorsal (backbone) con fibra óptica. Relevancia: Si; posible pero raro de encontrar. MALLA COMPLETA: Existe enlace directo entre todos los pares de nodos de la red. Una malla completa con nodos requiere de n(n-1)/2 enlaces directos. Debido a esta característica, es una tecnología costosa pero muy confiable. Se usa principalmente para aplicaciones militares. Relevancia: Si; pero la mayoria son mallas parciales. MALLA PARCIAL : Algunos nodos están organizados en una malla completa, mientras otros se conectan solamente a uno o dos nodos de la red. Esta topología es menos costosa que la malla completa pero por supuesto, no es tan confiable ya que el número de enlaces redundantes se reduce. Relevancia: Si. e. Mediante ejemplos, explique las diferencias entre las magnitudes dB, dBm, dBv, dBi, dBμV, dBr. Para Calcular la potencia que sufre una señal transmitida a lo largo de un trayecto utilizamos las magnitudes antes mencionadas. Cuando se habla de una potencia real, algo que está entregando energía con un transmisor Podemos Hablar de vatios o dBm y viceversa cuando algo atenúa o da ganancia a esa potencia es lo que se denota como dB o dBi. Siempre habrá un Valor equivalente en ambas unidades ya sea vatios o dBm por ejemplo un vatio Es igual a 30 dBm diez dBm lo que es igual a 10 mW. Los dB y los dBm son pérdidas o ganancias que es pueden sumar o restar a una potencia. Como convertirnos de dBm y viceversa, la ecuación incluye exponenciales y logaritmos por lo tanto es casi obligatorio el uso de una calculadora, científica sin embargo hay algunos trucos que permiten realizar el cálculo aproximado de manera mental. Las ecuaciones reales matemáticas son las siguientes: 𝑷[𝒅𝑩𝒎] = 𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈𝟏𝟎 (𝑷[𝒎𝑾]) Que quiere decir: potencia en dBm es igual a 10 por logaritmo en base 10de la potencia expresada en mili vatios. Para lo contrario operamos con la siguiente ecuación: 𝑷[𝒎𝑾] = 𝟏𝟎(𝑷[𝒅𝑩𝒎]/𝟏𝟎 Punto de referencia 0 dBm =1 mW TABLAS DE EQUIVALENCIA ENTRE dBm y mW +10 +10 +10 -10 -10 -10 +3 +3 +3 -3 -3 -3 REGLA DE LOS 10 dB 30 dBm = 1000 mW 20 dBm = 100 mW 10 dBm = 10 mW 0 dBm = 1 mW -10 dBm = 0.1 mW -20 dBm = 0.01 mW -30 dBm = 0.001 mW REGLA DE 9 dBm = 6 dBm = 3 dBm = 0 dBm = -3 dBm = -6 dBm = -9 dBm = LOS 3 dB 8 mW 4 mW 2 mW 1 mW 0.5 mW 0.25 mW 0.125 mW X10 X10 X10 / 10 / 10 / 10 X2 X2 X2 /2 /2 /2 La regla delo 3 dB no es totalmente exacta como tampoco lo es la de los 10 dB, pero es una diferencia despreciable, son centésimas de decibeles siendo una apreciación muy válida. Algo muy importante cuando hablamos en términos de dBm, aparecen valores negativos. La potencia nunca es negativa, siempre es un valor mayor que cero; la potencia después de cero tiende a ser muy pequeña. Un radio enlace típico puede demodular datos con niveles de recepción al nivel de los -60 dBm y esto equivale a una millonésima de mili vatios o una milmillonésima de vatios que puede ser 𝟏 ∗ 𝟏𝟎−𝟗 vatios. Ahora podemos convertir fácilmente 9 dBm a mW = 8mW Convertir 14 dBm a mW = 25 dBm Los dB son usados para denotar pérdidas o ganancias que afectan a una potencia específica en dBm, por ejemplo las pérdidas que insertan una línea de transmisión con cable o guías de onda, los acoples, las cadenas de filtro, las pérdidas de espacio libre que suceden entre las antenas de recepción y transmisión. Los dBi son exclusivos para denotar ganancia de las antenas, el termino dBi significa que es una ganancia de una antena en particular con respecto a la ganancia de una antena isotrópica, la cual es una antena ideal que solamente existe en el cálculo para estudiar el componente de la energía en el espacio. Los fabricantes de antenas nos dan una tabla donde indica que ganancia tiene una antena de acuerdo al rango de frecuencia, podemos con esto hacer el cálculo a nivel de radio enlace por ejemplo. Hay un radio que está transmitiendo 30 dBm, este equipo pasa a una línea de transmisión que generalmente es cable guiado o una guía de onda, en el trayecto suceden unas pérdidas que puede llegar a 30 dB cada 100 metros y si tengo una distancia de 50 metros, puedo tener una pérdida de 1,5 dB. Luego viene la ganancia de la antena de transmisión que puede tener según el fabricante 20 dBi, siguen las pérdidas del espacio libre, luego la antena de recepción que es del mismo tipo de la de transmisión y voy a tener una ganancia de 20 dBi, las perdidas en recepción asumiendo que la guía de onda es más larga podría ser de 2 dB; esto nos permite calcular el nivel de recepción. 20 dBi RX 1,5 dB 30 dBm ( 20 dBi ) RX 2 dB ? 𝑹𝒙𝑳 = 30 𝑑𝐵𝑚 − 1,5 𝑑𝐵 + 20𝑑𝐵𝑖 − 140 𝑑𝐵 + 20 𝑑𝐵𝑖 − 2𝑑𝐵 Nivel de Recepción: 𝑹𝒙𝑳 = 𝟕𝟑. 𝟓 𝒅𝑩𝒎 Que podemos sumar dB +dB = dBm dB + dB = dB dBm + dBm ≠ dBm (no se puede sumar deforma algebraica) 0 dBm = 1 mW 3 dBm = 2 mW Relación entre 𝑑𝐵𝑚 y 𝑑𝐵𝜇𝑉 𝒅𝑩𝒎: Cuando el valor expresado en vatios es muy pequeño, se usa el mili vatio mW. Así a un mW le corresponde cero (0) dBm. 𝒅𝑩𝝁𝑽: Expresa al nivel de señal en decibelios y referido a 0,7749 voltios 3 (√5) = 0,7746 𝑉 , es la tensión que aplicado a una impedancia de 600 Ω, desarrolla una potencia de 1 mW. Se emplea la referencia de una impedancia de 600 Ω por razones históricas. UNIDADES BASADA EN DECIBELIOS Como el decibelio es adimensional y relativo, para medir valores absolutos se necesita especificar a qué unidads esta referida la medida. Como el decibelio es adimensional y relativo, para medir valores absolutos se necesita especificar a qué unidades está referida la medida. 𝒅𝑩𝑾 : La W indica que el decibelio hace referencia a vatios. Es decir, se toma como referencia 1W (vatio). Así, a una le corresponden 0 dBw. 𝒅𝑩𝝁𝑽: Unidad de medida de tensión donde 0 (cero) 𝒅𝑩𝝁𝑽 = 𝟏 𝒎𝒊𝒄𝒓𝒐𝑽𝒐𝒍𝒕, usada para medir tensiones muy pequeñas como por ejemplo: sensibilidad de receptores. Cero 𝒅𝑩𝝁𝑽 en 50 Ohm equivale a una potencia de -107 dBm. f. Clasifique las tecnologías inalámbricas fijas y móviles TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS La manera de clasificar las tecnologías inalámbricas es variada. Se pueden clasificar por el tipo de información que transmiten: voz, datos, video; por su movilidad: fijas, móviles; o por la forma de transmitir la información: infrarrojo, radio, microondas. Las tecnologías inalámbricas se dividen en tres. LAS TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS FIJAS: cuyo marco de implementación son las redes que se encuentran en un lugar establecido. TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS ÓPTICAS: Son aquéllas que utilizan la luz como medio de propagación, permitiendo la comunicación a través de haces de luz como el infrarrojo. TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS MÓVILES: Son aquéllas que permiten la comunicación sin necesidad de estar ubicadas en un lugar fijo o que reducen las limitaciones provocadas por la obstrucción de la señal. Las más conocidas y utilizadas hasta el momento. Algunos ejemplos de ellas son el 802.11 y Bluetooth empleadas para ambientes de trabajo, campos universitarios y hogar. También se encuentran MMDS y LDMS usadas principalmente para proveer servicios de Internet y telefonía convencional sin necesidad de una línea de cable. Y finalmente existen los sistemas de telefonía celular que proporcionan servicios diversos de comunicación personal. TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS FIJAS Son las tecnologías en las cuales tanto el emisor como el receptor se encuentran en un lugar fijo y su uso se limita a lugares como el hogar o la oficina; es decir, lugares que no se encuentren a muy grandes distancias, ya que el alcance de estas tecnologías es reducido. Las mas comunes son: WPAN (Wireless Personal Area Network) y WLAN (Wireless Local Area Network) con la implementación de diferentes protocolos de comunicación. Existen otras tecnologías inalámbricas fijas que ofrecen otro tipo de servicios como son: MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service), LMDS (Local Multipoint Distribution Service), WLL (Wireless Local Loop), PtP Microwave (Point-to-Point Microwave). Estas tecnologías están orientadas a proporcionar servicios de telefonía convencional y de Internet; es decir, son utilizados para usuarios no alcanzables directamente por una línea de teléfono dentro de un hogar o un negocio. WLANS (Wireless Local Area Network) y WPANS ( Wireless Personal Area Network) Las dos ofrecen la capacidad de conexión en red mediante comunicación inalámbrica de mediano y corto alcance. Cada una cuenta con un objetivodiferente. WLAN permite conectarse a una LAN sin el uso de cables mientras que WPAN es usada para interconectar dispositivos pasivos (impresoras, escáneres) para realizar un trabajo específico. Tecnologías para Implementación de WLANS El estándar más común y usado es el 802.11 establecido por el Instituto de Ingenieros Electrónicos y Eléctricos (IEEE). Este estándar permite comunicaciones inalámbricas de corto y largo alcance con velocidades de transferencia de hasta 108 Mbps. ESTÁNDAR 802.11 Antes del surgimiento del estándar 802.11, la tecnología de transmisión de datos inalámbrica tenía un costo muy elevado. Por tanto, era vista como un lujo. La arquitectura de un sistema que implementa el estándar 802.11 está constituida por los siguientes elementos: • El dispositivo inalámbrico • El punto de acceso (PA) • El medio inalámbrico • El sistema de distribución (SD) • El conjunto básico de servicios (CBS) • El conjunto extendido de servicios (CES) • Servicios de estación y distribución Tecnologías para Implementación de WPAN’S Las WPAN’s son redes inalámbricas de corto alcance. Sireven para crear conexiones inalámbricas entre dispositivos portables y móviles como PC’s, impresoras, bocinas, audífonos, celulares, radio localizadores (pagers), PDA’s y electrodomésticos. Una WPAN es una red cuyo alcance es de 10 metros de radio . Algunas tecnologías que permiten este tipo de redes son: Bluetooth, HomeRF y Radio LAN de alto rendimiento (High Performance Radio LAN). BLUETOOTH Permite comunicación inalámbrica entre dispositivos como PC’s, impresoras, teléfonos móviles y PDA’s. Los dispositivos podrán comunicarse e intercambiar datos mediante un transceptor (transceiver) inalámbrico de bajo consumo de energía y con un mínimo de ancho de banda. Bluetooth integrado por los miembros fundadores: IBM, Ericcson, Intel, Nokia y Toshiba. Sin embargo, presenta como inconveniente que al operar en el rango de los 2.4 GHz, es susceptible a la interferencia con tecnología 802.11, quien también opera en la banda de los 2.4 GHz. ARQUITECTURA DE BLUETOOTH El rango máximo que tiene de alcance es de 10 metros con un ancho de banda de hasta 1 Mbps. Los canales de comunicación soportan la transmisión de datos y de voz. Los canales de voz son provistos mediante la conmutación de circuitos y el enlace que se establece es orientado a conexión; mientras que, los canales de datos son provistos mediante la conmutación de paquetes y el tipo de enlace establecido no es orientado a conexión. PICONETS Y SCATTERNETS La manera en que los dispositivos que cuentan con Bluetooth se conectan, es muy variada. La forma más simple es cuando sólo dos dispositivos se encuentran involucrados en lo que se conoce como topología punto a punto. Dentro del esquema de Bluetooth, uno de los dispositivos siempre actúa como esclavo y el otro como maestro. A esta forma de red “ad-hoc” se le conoce con el nombre de piconet. Una piconet también permite una topología punto-multipunto, este caso se da cuando existe un maestro y dos o más esclavos. Un maestro puede tener hasta un máximode 7 esclavos activos y hasta 256 miembros pasivos. En estos casos, el canal de comunicación y el ancho de banda puede ser compartido entre los miembros de la piconet. Debido a que dos o más piconets pueden coincidir en un área de cobertura, Bluetooth especifica el término scatternet. En un escenario como este, un miembro puede ser maestro en una piconet y esclavo en otra al mismo tiempo o puede ser maestro en ambas piconets. El número máximo de piconets que pueden ser enlazadas es 10. TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS MÓVILES Es el servicio de telefonía celular. Esta es la industria de redes inalámbricas que más ha crecido y evolucionado desde sus inicios en 1983. El alcance de su evolución ha sido tan amplio que se han subdividido en generaciones. La primera generación surge con el inicio de la telefonía celular en la década de los 80’s, la aportación más destacada es el hecho de haber desarrollado las estructuras que posteriormente facilitarían la implementación de las tecnologías pertenecientes a las siguientes generaciones. Cuando se habla de la segunda generación, la referencia es al incremento en la calidad de la transmisión de la señal. En la actualidad esta industria ha tomado dos caminos. Por un lado se encuentra CDMA, el cual se desarrolló en EU mientras que por otro lado está GSM que fue adoptado principalmente por países europeos. Entre la segunda y la tercera generación se desarrolló otra generación llamada generación 2.5, caracterizada por la optimización del ancho de banda, de tal forma que las redes fueran capaces de transmitir otro tipo de datos, no únicamente voz. Las tecnologías más conocidas en esta generación son: GPRS y WAP. Además de estas dos existen otras no menos importantes: HSCSD y EDGE Por último, la tercera generación se desarrolla, en la infraestructura móvil, la capacidad de transmitir datos que consumen más recursos como video aportando así mayores ventajas en los dispositivos inalámbricos móviles. Además la tendencia de esta última generación es hacia la estandarización global en la tecnología celular. La evolución de la tecnología inalámbrica ha traído consigo el incremento en las ventajas que ofrecen los dispositivos móviles y de esta forma es posible obtener el mayor provecho posible. ARQUITECTURA GENERAL DE UN SISTEMA CELULAR Geográficamente un área es dividida en celdas. Cada celda opera con una frecuencia diferente, en especial las que se encuentran adyacentes entre sí, esto previene efectos no deseados y evita problemas de interferencia. La figura de las celdas es variable y de pende de factores como: • Topología del terreno • Número anticipado de llamadas en un área particular • Número de objetos construidos por el hombre (Por ejemplo edificios) • Tráfico entre los usuarios móviles ARQUITECTURA DE UN SISTEMA CELULAR Una antena de bajo poder es situada de manera estratégica en un punto común entre celdas adyacentes y no al centro de la celda como se puede pensar. A su vez, esta antena cuenta con antenas adicionales que apuntan dentro de cada celda adyacente. SEGUNDA GENERACIÓN DE TELEFONÍA CELULAR La necesidad de tener mejor calidad de transmisión y mayor capacidad condujo al desarrollo de sistemas digitales a la industria de telefonía móvil. Las compañías estadounidenses optaron por sistemas CDMA mientras que gran parte del resto del mundo por sistemas GSM. CDMA (Code Division Multiple Access) Es una tecnología de banda ancha que permite que la transmisión se realice al mismo tiempo, conocida también como cdmaOne o IS-959 (Interim Standart-959). La manera en que funciona es diferente a la que emplea TDMA, ya que CDMA utiliza una técnica para asignar un código único a cada conversación. Las señales de todas las llamadas son transmitidas a través de la misma frecuencia. Las señales dispersas son tomadas, de lo que es un mar de ruido, por el receptor, quien conoce el código de la llamada que desea atender. Esta técnica permite la transmisión simultánea de un gran número de llamadas telefónicas sobre una misma frecuencia de radio. De este modo, la capacidad del manejo de llamadas de estos sistemas se incrementa de 10 a 20 veces más que los sistemas celulares convencionales. Algunas características sobresalientes de su arquitectura son: Utilizan bloques de 1.25 MHz del espectro de radio para el acarreo de muchas conversaciones. Utiliza un algoritmo para la generación de códigos llamado pseudorandom noise code o simplemente Walsh Code el cual permite que en cada bloque de 1.25 MHz pueda haber hasta 64 códigos diferentes. Las estaciones base de CDMA controlan la capacidad de las estaciones móviles para reducir el riesgo de interferencia. Todas las señales móviles deben llegar con la misma intensidad para que las señales puedan ser propiamente codificadas. Soft Hand-off. El proceso de hand-off ocurre en cualquier sistema celular cuando la señal de una llamada cambia de una torre celular a otra mientras el dispositivo móvil se mueve. En el proceso de soft hand-off de CDMA, mientras el dispositivo celular se mueve de una celda a otra, la señal que recibe puede ser de dos o más torres celulares simultáneamente. GSM (Global System for Mobile Communication) Es un estándar internacional para la transmisión de voz y datos sobre un teléfono inalámbrico. Es el estándar que predomina en Europa y la región Asia-Pacífico. GSM está basado en la tecnología TDMA y FDMA. Opera en las bandas de 900 y 1800 MHz en Europa y en la banda 1900 MHz en EU. GSM es una tecnología diferente a las demás ya que opera bajo una serie de estándares controlados que indican como debe operar el sistema. Esto asegura que los sistemas GSM sean compatibles globalmente. ARQUITECTURA DE UN SISTEMA GSM Wheat enuncia que la arquitectura GSM consta de 3 componentes. • Estación móvil. • Subsistema de red • Subsistema de estación base Adicionalmente a estos 3, Bedell enumera un componente mas, quedando la arquitectura de la siguiente manera: Estación móvil. • Subsistema de soporte y operaciones • Subsistema de red • Subsistema de estación base GENERACIÓN 2.5 DE TELEFONÍA CELULAR Esta generación se caracteriza por el desarrollo de protocolos diseñados para optimizar el limitado ancho de banda y para permitir tanto la transmisión como la recepción de datos en sistemas móviles. WAP fue una de las primeras especificaciones diseñadas con estos requerimientos. Posteriormente surge HSCSD el cual, utilizando la infraestructura ya construida, realizaba la transmisión de datos. Le siguieron los sistemas GPRS y EDGE. Estas tecnologías realizan la transmisión de datos utilizando una arquitectura de conmutación de paquetes. Estos son enviados sobre la arquitectura ya existente de conmutación de circuitos para la transmisión de voz, construidas para las tecnologías GSM o CDMA. A continuación se hace una pequeña descripción de tales tecnologías. WAP (Wireless Application Protocol) Está basada en las tecnologías XML e IP, siendo su lenguaje específico el WML. Este protocolo fue concebido para pantallas pequeñas y navegación sin teclado y su finalidad, ideada por las compañías Nokia, Ericsson, Motorola y Phone.com, es ofrecer servicios y contenidos de Internet a través de conexiones inalámbricas las cuales el protocolo WAP pueden accesar correo electrónico, correo de voz así como recepción de mensajes utilizando tecnología SMS. Otra de las ventajas que ofrece WAP es la descarga de aplicaciones que ofrecen iversos proveedores de servicios. GPRS (General Packet Radio Service) Protocolo inalámbrico, no de voz, que ofrece acceso a redes de datos mediante la conmutación de paquetes. El servicio ofrece tasas de transmisión de datos de hasta 170 Kbps. La característica más notable de esta tecnología es que provee una conexión permanente entre la red y la terminal móvil. El término permanente se refiere a que la transmisión de datos no es orientada a conexión. ARQUITECTURA Desde hace algunos tiempo la tecnología GSM ha empezado su auge. GSM en conjunción con GPRS brinda a los usuarios nuevos servicios nunca antes brindados mediante la tecnología celular digital. Los servicios que provee GPRS utilizan la misma interfaz aérea que GSM. Con el fin de proveer la transmisión de datos GPRS define una infraestructura extra, sobre la infraestructura GSM existente. Así, Un dispositivo móvil se comunica con el Controlador de la Estación Base mediante la Estación Base. El CEB de GSM existente sólo maneja voz, adicionalmente requiere de una unidad de control de paquetes PCU), quien será encargada de desviar los paquetes de datos GPRS hasta el nodo de soporte de servicios GPRS (SGSN). El nodo SGSN se encarga de mandar y recibir los datos a los dispositivos móviles, además interactúa con un registro de ubicación local (HLR) para identificar a los dispositivos disponibles en su área de servicio y así hacerse cargo del hand-off de las sesiones GPRS. Este nodo a su vez se conecta el nodo de soporte gateway GPRS (GGSN) mediante frame relay. TERCERA GENERACIÓN DE TELEFONÍA CELULAR La expectativa de las tecnologías de tercera generación (3G), es que sean capaces de proporcionar aplicaciones de video de alta calidad y fluidez que requiera cantidades de ancho de banda que sobrepasen las velocidades de 2 Mbps; que además puedan ser implementadas a lo largo del mundo debido a que serán consideradas como un estándar en telecomunicaciones; usadas para todas las aplicaciones móviles y, por último, deberán soportar los dos tipos existentes de arquitectura que hay en transmisión de datos, tanto conmutación de circuito como conmutación de paquetes. La evolución de las tecnologías de segunda generación a las de tercera se expone en la figura siguiente. Las tecnologías propuestas son CDMA2000 y UMTS (Universal Mobile Telephone Service). Sin embargo, UMTS es la propuesta favorita para el desarrollo de tecnologías inalámbricas de tercera generación. UMTS (Universal Mobile Telephone Service) En 1998 se conformó una asociación integrada por diversos proveedores y operadores de servicios de telefonía celular así como organismos encargados de establecer normas de telecomunicaciones. Esta sociedad es conocida como el Proyecto de Asociación para la Tercera Generación (3GPP). El estándar UMTS es una propuesta de parte del grupo 3GPP, que tiene como fin el desarrollo de un estándar de 3G globalmente compatible; es decir, que permita la interoperabilidad global de los sistemas móviles. La tecnología UMTS fue implementada por primera vez en Japón en 2001 y en la actualidad ya se encuentra en un gran número de países de Europa y Asia. UMTS busca extender las habilidades de las tecnologías móviles y satelitales actuales al proveer mayor capacidad de transmisión de datos así como un gran número de servicios que utilicen una mejor base de red y un mejor acceso por radio. En la arquitectura de UMTS existen dos componentes básicos: La Red Principal (Core Network) y la UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network). La función principal de la Red Principal es proveer la conmutación, ruteo y tránsito los cuales son necesarios para controlar el tráfico de usuario. También contiene las bases de datos y las funciones de administración de la red. Esta arquitectura de red está basada en la arquitectura de dos redes anteriores: principalmente GSM y adicional GPRS [&UMTS Overview, 2002]. Al ser una evolución de GSM, ofrece la ventaja de que la infraestructura que poseen los proveedores de servicio telefónico móvil no es necesario que sea desechada. El otro el elemento de la tecnología UMTS, la UTRAN, provee la interfaz aérea que requiere el dispositivo inalámbrico para la transmisión de información. El estándar UMTS está basado en la arquitectura WCDMA (Universal Mobile Telephone Service) esta tecnología es la capa física de UMTS. WCDMA es el sistema de frecuencia de radio que se utiliza; es decir, la interfaz aérea asociada a la tecnología UMTS. WCDMA es una tecnología 3G que incrementa la transmisión de datos en sistemas GSM mediante el empleo de CDMA en lugar de TDMA como tecnología base. Posee 5 MHz como interfaz aérea por lo cual es una de las bases para tasas de transferencia de mayor ancho de banda. Esta tecnología proveerá velocidades de hasta 2 Mbps. Contará con el apoyo de los más grandes operadores de telecomunicaciones y fabricantes tanto de hardware como de software. Las frecuencias de banda 18852025 MHz y 2110-2200 MHz son reservadas para futuros sistemas IMT2000 y las frecuencias 1980-2010 MHz y 2170-2200 MHz serán usadas para la parte satelital de estos futuros sistemas. CDMA2000 En 1998, la TIA (Telecommunications Industry Asociation) desarrolló la especificación de una tecnología compatible con CDMA (IS-95) llamada CDMA2000. Posteriormente, se constituyó una nueva asociación: Proyecto de Asociación para la Tercera Generación 2 (3GPP2) quien tomó a su cargo el proyecto. La tecnología CDMA2000 es un estándar evolucionado desde las redes CDMAOne (CDMA). Durante el desarrollo de esta tecnología 3G, surgieron diferentes estándares asociados con ella y, por lo tanto, fue dividida en fases. La primera fase es CDMA2000 1xEV el cual evolucionó directamente de CDMA2000 y este se subdivide en dos fases más CDMA2000 1xEV – DO (1x Evolution Data Only) y CDMA2000 1XEV – DV (1x Evolution Data and Voice). Por otro lado se encuentra también CDMA2000 3x; esta tecnología tendrá un espectro menor a 5 MHz lo cual permitirá ofrecer velocidades de hasta 2 Mbps. CUARTA GENERACION DE TELEFONIA CELULAR Es la sucesora de las tecnologías 2G y 3G, y precede a la próxima generación, la 5G. Al igual que en otras generaciones, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) creó un comité para definir las especificaciones. Este comité es el IMT-Advanced y en él se definen los requisitos necesarios para que un estándar sea considerado de la generación 4G. Entre los requisitos técnicos que se incluyen hay uno muy claro: las velocidades máximas de transmisión de datos deben estar entre 100 Mbit/s (12,5 MB/s) para una movilidad alta y 1 Gbit/s (125 MB/s) para movilidad baja. De aquí se empezó a estudiar qué tecnología eran las candidatas para llevar la «etiqueta 4G». Hay que resaltar que los grupos de trabajo de la UIT no son puramente teóricos, sino que la industria forma parte de ellos y estudian tecnologías reales existentes en el momento. Por esto, el estándar LTE (long term evolution: ‘evolución a largo plazo’) de la norma 3GPP no es 4G porque no cumple los requisitos definidos por la IMT-Advanced en características de velocidades pico de transmisión y eficiencia espectral. Aun así la UIT declaró en 2010 que los candidatos a 4G, como era aquel, podían publicitarse como 4G. La 4G está basada completamente en el protocolo IP, siendo un sistema y una red, que se alcanza gracias a la convergencia entre las redes cableadas e inalámbricas. Esta tecnología podrá ser usada por módems inalámbricos, móviles inteligentes y otros dispositivos móviles. La principal diferencia con las generaciones predecesoras será la capacidad para proveer velocidades de acceso mayores de 100 Mbit/s en movimiento y 1 Gbit/s en reposo, manteniendo una calidad de servicio (QoS) de punta a punta de alta seguridad que permitirá ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier lugar, con el mínimo coste posible. El WWRF (Wireless World Research Forum) pretende que 4G sea una fusión de tecnologías y protocolos, no solo un único estándar, similar a 3G, que actualmente incluye tecnologías como lo son GSM y CDMA.1 La empresa NTT DoCoMo en Japón fue la primera en realizar experimentos con las tecnologías de cuarta generación, alcanzando 100 Mbit/s (12,5 MB/s) en un vehículo a 200 km/h. La firma lanzó los primeros servicios 4G basados en tecnología LTE en diciembre de 2010 en Tokio, Nagoya y Osaka. TECNOLOGIA 5G En telecomunicaciones, 5G son las siglas utilizadas para referirse a la quinta generación de tecnologías de telefonía móvil. Actualmente está disponible su primera versión estandarizada (Release 15 - Stand Alone) aunque las empresas de telecomunicaciones continúan investigando nuevas tecnologías para posteriores versiones. Aunque a 2019 se lanzaron las primeras redes comerciales, se prevé que su uso se extienda exponencialmente desde 2020. La velocidad a la que permite navegar esta tecnología en dispositivos móviles es de hasta 1.2 gigabits por segundo. g. Mediante una tabla explique la evolución de las tecnologías inalámbricas fijas y móviles. TABLA DE LA EVOLUCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS FIJAS Y MÓVILES WPAN Bluetooth Ultra Wide Band Zig Bee WLAN 802.11b 802.11ª 802.11g 802.11n TASA DE DATOS Tasas de datos medias (1 a 2 Mbps) Tasas de datos altas (11 Mbps a 200+Mbps) My altas tasas de datos 350 Mbps) RANGO Rango muy corto, 3m Rango corto, 100 m Rango medio, 50 Km LAN o Comptador a na línea cableada de alta velocidad de Internet TECNOLOGIA CONECTIVIDAD Laptop a PC Comptador a a Periféricos computador y la Internet WMAN 802.16 802.16a 802.16e WWMAN GSM GPRS CDMA 2.5 G 3G 4G Tasas de datos de bajas a medias. 10 Kbps a 2.4 Mbps Rango Global Smar Phone y PDAs a WANs y a la Internet h. Mediante un ejemplo explique la diferencia entre acho de banda, velocidad de transmisión y throughput. ANCHO DE BANDA: el ancho de banda es la capacidad teórica del elemento de red y se refiere a la cantidad de datos que se pueden transmitir a través de una conexión de rede en un período de tiempo fijo. Esto no es lo mismo que la velocidad. Por ejemplo, un negocio requerirá un ancho de banda mayor que un usuario doméstico, ya que puede requerir conexión a Internet para unos pocos cientos de sistemas a la vez. El ancho de banda se mide en bits por segundo. LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN: Es básicamente la rapidez con la que se pueden comunicar dos dispositivos digitales mediante un sistema de transmisión de datos y que están representados en bits por segundo, ¿no queda claro? vamos a entenderlo con una sencilla comparación. Para las empresas, es importante evaluar cuánto ancho de banda necesitará para realizar sus operaciones diarias. Esto no sólo implica calcular cuántos empleados accederán a la red a la vez, sino también tener en cuenta los requisitos de ancho de banda para cualquier aplicación que vayan a utilizar. También es importante recordar que incluso si tienes mucho ancho de banda disponible, necesitarás reducir la latencia de la red para mejorar la velocidad a la que los paquetes de datos se mueven a través de la red. Esto es muy importante para aplicaciones y servicios que requieren altas velocidades de transferencia de datos más allá de lo que puede proporcionar una conexión de red normal. THROUGHPUT: Es la velocidad a la que se transmiten los datos. También puede definirse como la cantidad de datos movidos satisfactoriamente de un lugar a otro en un período determinado. El rendimiento se mide en bits por segundo (BPS). En términos de hoy esto se expresará en megabits por segundo (Mbps), o gigabits por segundo (Gbps). El Throughput es la utilización que podemos lograr con dicho elemento (router, puerto, enlace WAN, LAN, etc.). http://www.wimex.mx/faqs/cual-es-la-diferencia-entre-ancho-debanda-y-tasa-de-transferencia/ CONCLUSIONES Se logró identificar y comprender los conceptos básicos de transmisión no guiadas, conociendo los rangos de frecuencias quue comprende el espectro electormanético. Mediante la presente investigación se conocen las técnicas de acceso, las modulaciones, las topologías más comunes utilizadas en medios no guiados. Se logran establecer mediante ejemplos las diferencias entre las magnitudes dB, dBm, dBv, dBi, dBμV, dBr, se clasifican las tecnologías inalámbricas fijas y móviles y se explica la diferencia entre acho de banda, velocidad de transmisión y throughput. Se organiza de forma correcta el trabajo acorde los lineamientos generales para la elaboración de evidencias y se participa oportunamente en los foros. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Figueroa, D. L. C. M. (2008). Introducción a los sistemas de telefonía celular. (pp. 13-28) Recuperado de https://elibro-net.bibliotecavirtual.unad.edu.co/es/ereader/unad/66557 3GPP 5G – Briefing for Evaluation Groups. (n.d.). Retrieved July 27, 2020, from https://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/1987imt2020_workshop 3GPP specification series: 38series. (n.d.). Retrieved July 27, 2020, from https://www.3gpp.org/DynaReport/38-series.htm Rango de frecencias-https://iie.fing.edu.uy/proyectos/esopo/espectroradioelectrico/ https://www.redeszone.net/reportajes/tecnologias/que-es-espectroradioelectrico/ Técnicas de acceso medios no guiadoshttps://es.slideshare.net/dario1223/medios-no-guiado Modlación en medios no guiadoshttps://es.slideshare.net/04tdd/seales-y-modulacin Topologías en redes inalámbricashttps://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd= &cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiQnp_dr9brAhVSknIEHVTVAIcQFjAAeg QIBRAB&url=https%3A%2F%2Fwww.unac.edu.pe%2Fimages%2Finvent ario%2Fdocumentos%2Fmanuales%2Ftopologia-einfraestructura_guia_v02.pdf&usg=AOvVaw3lRj5IeCT_L58D3yOzKIA7 Diferencia entre las magnitudes dB, dBm, dBv, dBi, dBμV, dBrhttps://www.youtube.com/watch?v=RCCaL6VVNOY https://es.slideshare.net/calvopinawlc/decibelio-clculos-con-db Clasificación de las tecnologías inalámbricas fijas y móvileshttps://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source= web&cd=&ved=2ahUKEwiBlNOIjdbrAhUP2FkKHcgbDtoQFjACeg QIBBAB&url=http%3A%2F%2Fcatarina.udlap.mx%2Fu_dl_ a%2Ftales%2Fdocumentos%2Flis%2Frivera_d_g%2Fcapitulo2. pdf&usg=AOvVaw3queoLyOogL1MuOmblnv8l https://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vil_4G Evolución de las tecnologías inalámbricas fijas y móvileshttps://es.slideshare.net/alex18andrea/introduccin-a-las-redes-movilese-inalambricas Diferencia entre acho de banda, velocidad de transmisión y throughputhttps://www.intel.la/content/www/xl/es/support/articles/000026190/net work-and-i-o/wireless.html https://www.intel.la/content/www/xl/es/support/articles/000026190/net work-and-i-o/wireless.html
