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 Ku K K, Q U V

E

W

F

D

Inicio (GHZ)

0,2 1 2 4 8 12 18 26,5 30 40 50 60 75 90 110

Final (GHZ)

1 2 4 8 12 18 26,5 40 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 SCR-

584, 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 G2 λ2 σ (1.1)

PTRANS = (4Π)3 r4

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 esen-

cialmente 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.

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.

(a)

(b) (c)

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 resolu-

ciones 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.

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:

(a

(c) (d)

(b)

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 935-

960 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 sufi-

cientemente 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 telecomunica-

ciones 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.

WLAN

LAN cableada

Velocidad de transmisión

11 - 54 Mbps

100 Mbps o más

Costes de instalación

Medio

Alto

Movilidad

Sí

No

Flexibilidad

Muy alta

Baja

Escalabilidad

Alta

Muy alta

Seguridad

Alta

Alta

Demanda

Baja

Muy alta

Configuración e instalación

Fácil

Media

Presencia en empresas

Baja

Alta

Integridad

Alta

Alta

Coste de expansión

Medio

Alto

Licencia

No (Uso Común)

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 represen-

tantes 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 ba-

rras 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 po-

sible 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 co-

nectan 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

2,4 GHz

5 GHz

2,4 GHz

2,4 GHz

Tasa binaria

1-2 Mbps

20-54 Mbps

5,5 - 11 Mbps

5,5- 11-22-54 Mbps

Estándares IEEE 802.11.

La nueva versión del estándar, 802.11g, recientemente aprobada, permite aumen-

tar 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 dife-

rencias 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 bas-

tante 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 exten-

diendo 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 carac-

terísticas 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 optati-

va 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, co-

nocida 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 aplicacio-

nes 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 traba-

jo, 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 respon-

der 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.