Resumen Final de la materia Tecnologias Inalambricas

Tecnologías inalámbricas.

MATERIA:Tecnologías inalámbricas.

MAESTRO:Jorge Peralta Escobar.

CARRERA:Ingeniería en Tecnologías de la Información y Comunicaciones (ITIC'S).

TRABAJO:Ensayo final de las unidades.

ALUMNOS:Jorge Guzmán Juárez 12070942.José Ma Nuñez Aguirre 12071262.Victor Isaí Vega Ramirez 12071652.

GRUPO:A

PERIODO DE CLASES:Enero 2015 – Junio 2015.

Unidades I-IV. Página 1


Índice de contenido

Introducción..........................................................................................................................3

Marco Teórico.......................................................................................................................4

Unidad I: Introducción a las tecnologías inalámbricas.....................................................4

1.1. Evolución de la tecnología inalámbrica.................................................................4

1.2. El medio de comunicación inalámbrico.................................................................6

1.3. Diferencias entre redes de circuitos y redes de paquetes....................................8

1.4. Ejemplos de sistemas de redes inalámbricas fijas y móviles................................9

1.5. Tendencias..........................................................................................................11

Unidad II: Principios de propagación de señales...........................................................13

2.1. Propiedades físicas que rigen la propagación de ondas electromagnéticas......13

2.2. Tipos de entornos...............................................................................................14

2.3. Características de los modelos de propagación.................................................15

2.4. Aplicaciones del modelo de propagación adecuado a un entorno específico.....17

Unidad III: Estándares para sistemas de comunicación inalámbrica.............................19

3.1. Estándares para comunicaciones por medios infrarrojos: IrDA..........................19

3.2. Estándares para comunicaciones por RF: actuales y emergentes.....................21

Unidad IV: Parámetros característicos de los sistemas inalámbricos............................26

4.1. Interferencia y confiabilidad................................................................................26

4.2. Consumo de energía..........................................................................................26

4.3. Interoperabilidad.................................................................................................27

4.4. Seguridad............................................................................................................27

Resumen............................................................................................................................28

Bibliografía......................................................................................................................... 32

Libros:............................................................................................................................32

Páginas web:..................................................................................................................32



Introducción

Este documento contiene un conjunto de información reunida en una investigación realizada por tres alumnos de la carrera ingeniería en TIC'S del ITCM con el motivo de cumplir con las actividades del programa de estudios de la materia Tecnologías inalámbricas.

Los alumnos utilizaron como fuentes información libros físicos, adquiridos en la biblioteca del instituto, y paginas web recomendadas por el docente que imparte la asignatura a los alumnos de sexto semestre de la carrera.

Los temas aquí planteados se abordan de una manera general y entendible con el fin de ser fáciles de entender y comprender al leerlos, al igual de que sirvan como una guía para las evaluaciones de la materia.

El tema principal del documento son todas las unidades de estudio que se encuentran descritas en el programa de estudios de la asignatura, las cuales son:

• Unidad I: Introducción a las tecnologías inalámbricas.• Unidad II: Principios de propagación de señales.• Unidad III: Estándares para sistemas de comunicación inalámbrica.• Unidad IV: Parámetros característicos de los sistemas inalámbricos.

Al final de documento se encuentra una conclusión del tema principal con una explicación resumida de los temas y opiniones de los alumnos sobre el tema.



Marco Teórico

Unidad I: Introducción a las tecnologías inalámbricas.

1.1. Evolución de la tecnología inalámbrica.

Se llama comunicación inalámbrica a aquélla que se lleva a cabo sin el uso de cables de interconexión entre los participantes. Aunque la más popular es el wifi, hablar de redes inalámbricas supone también hablar de satélites, móviles, Internet y domótica entre otros.

Aunque las tecnologías que hacen posible las comunicaciones inalámbricas (láser, infrarrojo y radio, principalmente) existen desde hace muchos años, su implantación comercial no ha sido posible hasta fechas recientes. El primer servicio que se liberó del cable fue la telefonía. La telefonía móvil apareció en los años setenta y poco a poco se ha ido desarrollando hasta superar a la telefonía fija en el número de líneas.

Los expertos empezaban a investigar en las redes inalámbricas hace ya más de 30 años. Los primeros experimentos fueron de la mano de uno de los grandes gigantes en la historia de la informática, IBM.

En 1979 IBM publicaba los resultados de su experimento con infrarrojos en una fábrica suiza. La idea de los ingenieros era construir una red local en la fábrica. Los resultados se publicaron en el volumen 67 de los Proceeding del IEEE y han sido considerados como el punto de partida en la línea evolutiva de las redes inalámbricas.

En IEEE empezó a tratar el tema de la normalización de redes locales y metropolitanas en 1980. Para ello creo un grupo de trabajo al que llamo 802, quienes publicaron en 1990 la norma IEEE 802, que fue aprobada en el mismo año. Esta norma sentaba las bases para el establecimiento de redes de área local y redes metropolitanas. En 1997 el IEEE añadió un nuevo miembro a la familia 802 que se ocupa de definir las redes de área local inalámbricas. Este nuevo miembro es el 802.11.

A partir del año 2000 la IEEE fue modificando su estándar 802.11 agregándole nuevos apartados, los cuales tuvieron los subíndices de la a hasta la i, con el objetivo de mejorar la comunicación inalámbrica entre los dispositivos al desarrollar nuevas de enviar y manipular los datos en una red de comunicaciones inalámbricas.



Las tecnologías actuales ofrecen un aumento en las velocidades de datos, mayor fiabilidad y reducción de costes. Los estándares actuales de la IEEE incluyen apartados de interoperatibilidad entre las tecnologías inalámbricas antiguas y actuales al igual que nuevos apartados que mencionan la manera de diseñar los equipos que manejen los formatos de vídeo, voz e imagen. Con todo esto se puede esperar grandes avances tecnológicos para las comunicaciones inalámbricas.

Como decíamos unas líneas más arriba, los tipos de redes inalámbricas dependen de su alcance y del tipo de onda electromagnética utilizada. Según su tamaño encontramos las siguientes redes, de menor a mayor alcance:

• WPAN: (Wireless Personal Area Network): este tipo de red se utiliza con tecnologías como HomeRF, Bluetooth, ZigBee y RFID. Es una red personal de poco alcance, las tecnologías que la utilizan pueden conectar los teléfonos móviles de la casa y los ordenadores mediante un aparato central. También se utiliza en domestica ya que necesita comunicaciones seguras con tasas bajas de transmisiones de datos y bajo consumo.

• WLAN:(Wireless Local Area Network) en las redes de área local podemos encontrar tecnologías inalámbricas basadas en HiperLAN (High Performance Radio LAN), o tecnologías basadas en Wi-Fi (Wireless-Fidelity).

• WMAN:(Wireless Metropolitan Area Network, Wireless MAN) la tecnología más popular que utiliza esta red es WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), un estándar de comunicación inalámbrica basado en la norma IEEE 802.16. Es muy parecido a Wi-Fi, pero tiene más cobertura y ancho de banda. Otro ejemplo es LMDS (Local Multipoint Distribution Service).

• WWAN:(Wireless Wide Area Network, Wireless WAN) es la red que se utiliza para los teléfonos móviles de segunda y tercera generación (UMTS) y para los móviles GPRS (tecnología digital).



1.2. El medio de comunicación inalámbrico.

El espectro electromagnético clasifica el conjunto de ondas existentes según su frecuencia y la magnitud de su longitud de onda. Se divide en diferentes zonas: las ondas de radiofrecuencia (con la mayor longitud de onda), las microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y las ondas electromagnéticas con la menor longitud de onda: los rayos X y los rayos gamma. Por otro lado, el espectro electromagnético se divide según la cantidad de radiación electromagnética que una determinada sustancia puede emitir o absorber, de forma que se puede usar para identificar una sustancia de forma similar a una huella dactilar. La magnitud de la longitud de onda de una sustancia es la inversa del valor de la frecuencia; por tanto, cuando la longitud de onda es mayor, la frecuencia será menor y viceversa. La relación entre ambas se expresa en la siguiente fórmula matemática:

Frecuencia(KHz) = 300.000(km/s)/long.onda(m)

La siguiente figura muestra la organización del espectro electromagnético, con la longitud de onda y los límites de frecuencia de cada zona. La longitud de onda se expresa en metros y la frecuencia en Hertzios (Hz).

Una vez que se ha estudiado el espectro electromagnético, la siguiente tabla muestra las bandas de frecuencia en las que operan las tecnologías inalámbricas, lo que ayudará en el siguiente apartado a conocer dónde se pueden producir las interferencias entre ellas.



La siguiente figura representa la información mostrada en la tabla, donde se puede ver de forma más clara la disposición de las tecnologías inalámbricas en el espectro electromagnético. El principal problema reside en las denominadas bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical), como la de los 2,4 GHz, donde pueden estar operando hasta cinco tecnologías inalámbricas al mismo tiempo. Además, otros dispositivos como los hornos microondas, los sistemas de vigilancia de bebés o los mandos de videojuegos inalámbricos también pueden utilizarla para funcionar.



1.3. Diferencias entre redes de circuitos y redes de paquetes.

Conmutación de circuitos (circuit switching).

La conmutación de circuitos es un tipo de comunicación que establece o crea un canal dedicado (o circuito) durante la duración de una sesión. Después de que es terminada la sesión (e.g. una llamada telefónica) se libera el canal y éste podrá ser usado por otro par de usuarios. El ejemplo más típico de este tipo de redes es el sistema telefónico la cual enlaza segmentos de cable para crear un circuito o trayectoria única durante la duración de una llamada o sesión. Los sistemas de conmutación de circuitos son ideales para comunicaciones que requieren que los datos/información sean transmitidos en tiempo real.

Conmutación de paquetes (packet switching).

En los sistemas basados en conmutación de paquetes, la información/datos a ser transmitida previamente es ensamblada en paquetes. Cada paquete es entonces transmitido individualmente y éste puede seguir diferentes rutas hacia su destino. Una vez que los paquetes llegan a su destino, los paquetes son otra vez reensamblados. Mientras que la conmutación de circuitos asigna un canal único para cada sesión, en los sistemas de conmutación de paquetes el canal es compartido por muchos usuarios simultáneamente. La mayoría de los protocolos de WAN tales como TCP/IP, X.25, Frame Relay, ATM, son basados en conmutación de paquetes. La conmutación de paquetes es más eficiente y robusto para datos que pueden ser enviados con retardo en la transmisión (no en tiempo real), tales como el correo electrónico, paginas web,archivos, etc. En el caso de aplicaciones como voz, vídeo o audio la conmutación de paquetes no es muy recomendable a menos que se garantice un ancho de banda adecuado para enviar la información. Pero el canal que se establece no garantiza esto, debido a que puede existir tráfico y nodos caídos durante el recorrido de los paquetes. Estos son factores que ocasionen que los paquetes tomen rutas distintas para llegar a su destino. Por eso se dice que la ruta que toman los paquetes es"probabilística", mientras que en la conmutación de circuitos, esta ruta es "determinística.



1.4. Ejemplos de sistemas de redes inalámbricas fijas y móviles.

Redes Móviles1. IDEN(Trunking Digital) WAP2. GSM(OLA, Comcel , Movistar) GPRS WAP EDGE WAP3. CDMA 1x(Movistar) MIP4. UMTS(????) MIP

Redes Inalámbricas fijasWLL-Enlaces locales sin cables-Sistemas de radio Omnidereccionales de bajo poder->1Mbps por usuario/>1Gbps Backhaul-Donde no existen redes fijas-Costos de despliegue y mantenimiento bajos.-Años 80(analógica) -> Años 90(digital)->5 millones de líneas hasta el 2000-l Generación: telefonía en zonas rurales.-ll Generación: Incorporación de servicios de datos (VBD Voice Band Data) e ISDN.-lll Generación: Servicios de Internet, comunicaciones de datos.

MMDS-Apareció en USA en los 80´s ,con la idea de utilizar la banda de 2,5 a 2,686 GHz para distribución de TV.-Conocido como el Cable Inalámbrico o cable sin cable.-Orientado a entornos rurales o de baja intensidad.-Alcance de 10 a 15Km.



-Tuvieron un desarrollo importante en los 90´s pero no cumplieron expectativas económicas.-Luego, se agregó un canal de 12 MHz de retorno, VoD.

LMDS-Orientación similar a las MMDS, pero a 26-28 MHz.-Debido a la frecuencia distancias menores 3-4 Km.-Solución urbana de alta densidad.-No tuvo mucho desarrollo para TV, potencial para aplicaciones de Voz y Datos.-Ni MMDS ni LMDS, no responden a ningún estándar.-LMDS están orientados a PYMES (2 Mbps), telefonía, ISDN, nx64Kbps y 2 ,bps, datos en modo de paquete, acceso rápido a internet ,etc.

Redes Inalámbricas móviles

Celular analógico:-AMPS, Sistema de telefonía móvil avanzada.-NMT, telefonía móvil- países nórdicos.-TACS, sistemas de comunicaciones del acceso total.

Celular Digital:-GSM, Sistema global de comunicaciones móviles.-TDMA, acceso múltiple por división de tiempo.-E-TDMA, Hughes enhanced TDMA.-CDMA (Acceso múltiple por división de códigos).

Inalámbrica /Móvil



1.5. Tendencias.

Las tendencias en el mercado tecnológico no la marcan únicamente los usuarios finales, sino los costos implícitos que conlleva implementar una idea en el competido mercado de consumo masivo. Y parece que eso es lo que está pasando actualmente con la tendencia inicial que existía a nivel mundial con la tecnología inalámbrica WiFi de la mano de los grandes fabricantes como Intel, que incorporó de norma dicha opción en los chips de sus equipos de cómputo.

El inconveniente mayor viene para el debido montaje de la tecnología WiFi en las macro-ciudades, y reside puntualmente en la complejidad para situar los puntos de acceso de tal manera que se asegure el cubrimiento total para permitir el acceso 24 horas al día, los 365 días del año, al servicio de Internet on line.

Con Internet en las ciudades de manera instantánea se lograría el don de la ubicuidad, ya que en todo tiempo y lugar el ciudadano del común podría estar interconectado permanentemente, haciendo uso de tecnologías ya bastante usadas y conocidas como VoIP, Push eMail y la navegación a alta velocidad para toda suerte de servicio en modo streaming a velocidades, incluso, superiores a las ofrecidas por la telefonía celular como GPRS/EDGE e incluso UMTS/HSDPA.

Bluetooth.Bluetooth es un enlace radio de corto alcance que aparece asociado a las Redes de Área Personal Inalámbricas (WPAN). Este concepto hace referencia a una red sin cables que se extiende a un espacio de funcionamiento personal con un radio de hasta 10 metros. Bluetooth trabaja en el rango de frecuencias de 2,402 GHz a 2,480 GHz (Banda ISM). Los terminales pueden estar en movimiento y no tener línea de vista entre sí; además, las velocidades de transmisión oscilan entre 720kbps y 1 Mbps. La principal aplicación del Blueetooth es la de conectar entre sí equipos informáticos y de comunicación portátil y móvil, como ordenadores, PDAs, impresoras, ratones, micrófonos, auriculares, lectores de código de barras, sensores, displays, localizadores, teléfonos móviles y otros dispositivos de electrónica de consumo. El objetivo es que todos estos equipos se puedan comunicar e interoperar entre sí sin interferencias.

UWB.UWB es una tecnología WPAN que permite transmitir paquetes de información muy grandes (480 Mbits/s) en distancias cortas, de unos pocos metros. Los dispositivos wireless USB actuales son implementados con UWB. Esta tecnología difiere sustancialmente de las estrechas frecuencias de banda de radio (RF) y tecnologías “spread spectrum” (SS), como el Bluetooth y WI-FI. Además, usa un ancho de banda muy alto del espectro de RF para transmitir información. UWB puede usar frecuencias que van desde 3.1 GHz hasta 10.6 GHz: una banda de más de 7 GHz de anchura. Cada canal de radio tiene una anchura de más de 500 Mhz, dependiendo de su frecuencia central.

ZigBee.ZigBee es una alianza sin ánimo de lucro de 25 empresas, la mayoría de ellas fabricantes de semiconductores, con la finalidad de promover el desarrollo e implantación de una tecnología inalámbrica bidireccional de bajo coste vía radio, para usarla en dispositivos de



domótica, automatización de edificios (inmótica), control industrial, periféricos de PC o sensores médicos.

Los miembros de esta alianza justifican el desarrollo de este estándar para cubrir el vacío que se produce por debajo del Bluetooth. Tiene velocidades comprendidas entre 20Kbps y 250Kbps y rangos de 10 m a 75 m.

Wibree.Wibree es una nueva tecnología digital de radio interoperable para pequeños dispositivos. Su nombre proviene de dos palabras, wi de wireless y bree, un término del inglés antiguo que significa travesía o atajo. También es conocida como Bluetooth ULP (Ultra Low Power).

Wibree es la primera tecnología abierta de comunicación inalámbrica, que ofrece comunicación entre dispositivos móviles o computadores y otros dispositivos más pequeños (de pila de botón). Diseñado para que funcione con poca energía. Permite la comunicación entre dispositivos de pila de botón y dispositivos Bluetooth, que opera en 2.4 GHz (una de las bandas ISM), con una tasa de transferencia de 1 Mbps en la capa física.

Infrared.Infrared Data Association (IrDA) define un estándar físico para la transmisión y recepción de datos a través de rayos infrarrojos. No es una técnica muy usada ya que no pueden traspasar objetos opacos, por lo que necesitan que la comunicación tenga línea de visión directa. Esta tecnología fue pensada para redes personales de área reducida y ocasionalmente en algunas LANs específicas. No es práctico para redes de usuarios móviles por lo que únicamente se implementa en subredes fijas. Además, su uso no está regulado por ningún organismo. Su mayor aplicación es en ordenadores portátiles.

WiMAX.WiMAX (del inglés Worldwide Interoperability for Microwave Access, Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas) es un estándar de transmisión inalámbrica de datos (IEEE 802.16) que proporciona accesos concurrentes en áreas de hasta 50 km de radio (WMAN) sin necesidad de visión directa con las estaciones base. Funciona por debajo de los 11 GHz y alcanza velocidades de hasta 70 Mbps.

Li-Fi.Li-Fi es el nombre popular de una tecnología de comunicaciones ópticas que lleva investigándose más de 100 años y que consiste en transmitir datos a frecuencias de entre 400 y 800 Thz (es decir, en el espectro visible de los humanos) en espacio abierto.

Pretende ser capaz de transmitir información con elementos de iluminación convencionales (bombillas LED) al mismo tiempo que se ilumina una estancia, y añadiendo únicamente uno pocos elementos baratos y fáciles de fabricar a las bombillas actuales.



Unidad II: Principios de propagación de señales.

2.1. Propiedades físicas que rigen la propagación de ondas electromagnéticas.

Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía. Todas se propagan en el vacío a una velocidad constante, muy alta (300 0000 km/s) pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse.

Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.

Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.

Por mecanismos de propagación se entienden los procesos físicos que intervienen en la propagación de las ondas electromagnéticas: principalmente atenuación, reflexión especular, reflexión difusa, difracción, refracción y dispersión.

El caso más simple de propagación radioeléctrica se tiene cuando la onda viaja entre el transmisor y el receptor en el espacio libre, entendiéndose por tal a una región cuyas propiedades son isotrópicas, homogéneas y sin pérdidas. En estas condiciones, las ondas electromagnéticas no encuentran obstáculos con los que interactuar y, en una primera aproximación, esta definición se aplica al espacio extraterrestre. En el espacio libre es válido asumir que las ondas electromagnéticas se propagan en línea recta entre el transmisor y el receptor y se les designa como ondas directas.

Esta forma de propagación por onda directa se da en sistemas en que el transmisor y el receptor están suficientemente alejados de la superficie terrestre y las antenas son suficientemente direccionales como para que la energía radiada fuera de la trayectoria directa no sea significativa, como en el caso de los radio enlaces terrestre de microondas y particularmente en los sistemas de comunicaciones por satélite o con otro tipo de vehículos espaciales. En el caso de comunicaciones por onda directa a través de la atmósfera, incluyendo los radio enlaces de microondas y las comunicaciones espaciales, la onda directa puede sufrir refracciones, difracciones, dispersión y rotación del plano de polarización.



2.2. Tipos de entornos.

Entorno urbano.Uno de los problemas más interesantes de la Geografía urbana es, sin duda, el de la misma definición de lo "urbano", el de la definición de la ciudad. Es, además, un problema fundamental, ya que si no fuéramos capaces de identificar con precisión las características de este fenómeno como algo sustancialmente diferente de lo "rural", es claro que la misma existencia de una rama de la Geografía dedicada a su estudio podría carecer, en último término, de sentido.

Si en épocas pasadas, anteriores a la Revolución industrial, la distinción entre lo rural y lo urbano, entre el campo y la ciudad, era, probablemente, neta e indiscutible, dicha distinción parece hoy mucho menos clara. En efecto, el desarrollo de los medios de comunicación en su sentido más amplio, es decir, de los medios de transporte y de los de transmisión de mensajes e información; la desaparición de las antiguas servidumbres de localización de la actividad económica ante las posibilidades actuales de distribución y división de energía; la homogeneización de muchas pautas de comportamiento, de formas de vida y de actitudes en relación con la elevación del nivel de vida y la acción generalizada de los medios de comunicación de masas, han contribuido en los países industrializados a borrar muchas de las antiguas diferencias entre ciudad y campo, haciendo confusa y problemática esta distinción. Es por ello por lo que no resulta ocioso plantear y discutir el problema de la definición de la ciudad, de los caracteres que se han atribuido al hecho urbano, para ver si continúa siendo posible seleccionar esta realidad como un objeto específico de nuestras investigaciones.

En general se clasifica el entorno en cuatro clases:• Zona rural.• Sub-urbano.• Urbano.• Urbano denso.

Se pueden desarrollar modelos específicos para cada tipo de entorno. Sin embargo existen clasificaciones más objetivas donde intervienen:

• La densidad de superficie de los edificios.• El volumen medio de los edificios.• Altura media.



2.3. Características de los modelos de propagación.

Un modelo de propagación es un conjunto de expresiones matemáticas, diagramas y algoritmos usados para representar las características de radio de un ambiente dado.

Generalmente los modelos de predicción se pueden clasificar en empíricos o estadísticos, teóricos o determinísticos o una combinación de estos dos (semi - empíricos).

Mientras que los modelos empíricos se basan en mediciones, los modelos teóricos se basan en los principios fundamentales de los fenómenos de propagación de ondas de radio. Los modelos de propagación predicen la perdida por trayectoria que una señal de RF pueda tener entre una estación base y un receptor sea móvil o fijo. La ventaja de modelar radio canales teniendo en cuenta las características de la trayectoria entre Transmisor (Tx) y Receptor (Rx), es conocer la viabilidad de los proyectos que se deseen planear en determinados sectores, de esta manera se podrá hacer una estimación acerca de la necesidad, costos y capacidad de los equipos requeridos (especificaciones técnicas).

El desempeño de los modelos de propagación se mide por la veracidad de los resultados en comparación con medidas de campo reales. Los modelos descritos en este artículo tienen una buena correlación en cuanto a las comparaciones mencionadas tanto a nivel de simulación como en mediciones de campo. La aplicabilidad de un modelo depende de las especificaciones que este mismo requiera tal como son: el tipo de terreno (montañoso, ondulado o casi liso), las características del ambiente de propagación (área urbana, suburbana, abierta), características de la atmósfera (índice de refracción, intensidad de las lluvias), propiedades eléctricas del suelo (conductividad terrestre), tipo del material de las construcciones urbanas, etc.

Para una topografía muy irregular y accidentada como la andina y específicamente la del eje cafetero, los modelos con mejor desempeño son los que estiman perdidas por difracción utilizando el modelo clásico de filo de cuchillo y sus distintas variaciones para la extensión a múltiples filos de cuchillo (i.e Epstein-Peterson, Deygout, Bullington, etc.), estos modelos analizan punto por punto la trayectoria entre Tx-Rx, identificando las pérdidas causadas por los obstáculos principales y adicionándolas a la solución de Friis. Resultados logrados en convenios con EMTELSA.ESP (Empresa de Telefonía y Servicios Agregados) y la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales, han sido satisfactorios, mostrando buenas aproximaciones entre resultados reales y medidos alrededor de los 8 y menos decibeles siempre con sobre estimación de las perdidas por parte de los modelos.

Existen numerosos modelos de propagación. Para la correcta implementación del sistema se requiere revisar un modelo que interprete la mayor cantidad de variables posibles, y así poder configurarlo lo más posible a la situación real.



Los modelos seleccionados, son los más usados en la predicción de alcances máximos en redes móviles para ambientes urbanos y frecuencias mayores a los 2000 MHz, los modelos son los siguientes:

• Modelo de propagación en el espacio libre:Usado para línea vista en espacios abiertos, sin mucha interferencia.

• Modelo Okumura: Usado para propagación en ambientes urbano, basado en pruebas empíricas.

• Modelo Okumura-Hata: Massaharu Hata alteró el modelo de Okumura para ambientes urbanos. Modelo valido para frecuencias de hasta 1500 MHz, por lo cual no será utilizado en este estudio, sólo es mencionado por ser la base del modelo COST 231.

• Modelo COST 231: Extensión de frecuencia del modelo Okumura-Hata. Este modelo es uno de los más ocupados para el cálculo de enlaces móviles. Todos los modelos de propagación tienen una alta tolerancia, lo que le resta cierta validez a los resultados entregados por dichos modelos. La forma más efectiva para estimar las distancias de los enlaces es mediante modelos de propagación y luego pruebas en terreno. En resumen, los modelos de propagación son la primera aproximación del resultado real. A continuación se describirán estos modelos indicando las ecuaciones que se ocupan para el análisis.



2.4. Aplicaciones del modelo de propagación adecuado a un entorno específico.

En el caso de los sistemas radioeléctricos de interiores, la predicción de la propagación difiere en cierta medida de la que se efectúa en relación con los sistemas de exteriores. El objetivo, como sucede en el caso de los sistemas de exteriores, es garantizar una cobertura eficaz de la zona deseada (para garantizar un trayecto fiable, cuando se trata de sistemas punto a punto) y evitar la interferencia tanto dentro del sistema como con otros sistemas. No obstante, en interiores la cobertura depende notablemente de la geometría de los edificios, cuyos límites afectan además a la propagación. Aparte de la reutilización de frecuencias en el mismo piso de un edificio, suele ser necesario reutilizar una frecuencia entre diferentes pisos del mismo edificio, por lo cual hay que considerar una tercera dimensión en las cuestiones de interferencia. Por último, la gama de ondas muy cortas, especialmente cuando se utilizan frecuencias de ondas milimétricas, implica que los pequeños cambios en el entorno inmediato del trayecto radioeléctrico pueden afectar sustancialmente a las características de propagación.

Debido a la complejidad de estos factores, sería necesario un conocimiento detallado del lugar de instalación como por ejemplo, geometría, materiales, mobiliario y normas de utilización previstas, para proyectar concreta mente un sistema radioeléctrico en interiores. No obstante, durante la planificación inicial de un sistema hay que estimar el número de estaciones de base necesarias para proporcionar cobertura a estaciones móviles diseminadas dentro de la zona y estimar la interferencia que puede ocasionarse a otros servicios o producirse entre los sistemas. Para esa planificación de sistemas se necesitan modelos que representen en general las características de propagación en ese entorno. Ahora bien, el modelo no debe exigir la aportación de un gran volumen de información por parte del usuario para poder efectuar los cálculos necesarios.

Aplicaciones del modelo Walfisch- Bertoni a zonas urbanas.

Modelo semi-empiríco, utilizado en zonas urbanas con terreno casi liso basado en la geometría de las construcciones (espaciamiento y altura) entre Tx-Rx. La Figura 4 muestra una comparación del modelo con mediciones realizadas en Filadelfia por Ott y Plitkins para diferentes valores de H, donde H se define como la diferencia entre la altura de la antena de estación base con respecto al nivel de tierra y el nivel promedio de edificaciones, (H > Prom. de edificaciones) utilizando una frecuencia de 820 MHz.

Se utilizaron 6 antenas fijas con alturas que van desde los 45 hasta los 255 pies (13.7 hasta 77.7 m). La potencia radiada más las ganancias de las antenas fue de 23.3 dB. La altura máxima de las edificaciones en los alrededores de las estaciones móviles fue en promedio de 30 pies (9.1 m). La altura de la antena móvil fue 5 pies (1.5 m). Los puntos representan el nivel de señal recibida en dBmpor sectores en función de la distancia en millas a partir del transmisor. Las antenas transmisoras se ubicaron en terrazas, cada gráfica tiene la altura Hespecificada.



Se puede observar que en las dos primeras gráficas hay poca correspondencia con la teoría debido a la gran cantidad de edificaciones altas de dichos centros urbanos; las otras cuatro gráficas muestran una mejor correspondencia debido a que las mediciones fueron hechas en lugares más lejanos a los centros urbanos.

En los datos medidos por Ott y Plitkins se obtuvo un rango de dependencia de aproximadamente 36.8 dB/década. Nótese que el modelo obtuvo un rango de dependencia de 38 dB/década lo cual demuestra la aplicabilidad del modelo.

En esta simulación, el promedio de altura de construcciones se toma como 10.6 m que es una altura típica de una casa con 3 pisos y una terraza en ambiente suburbano. El valor de pérdida por trayectoria para el modelo a 4.96 km es 120.78 dB mientras que ese valor es 123.88 dB para el modelo de Hata. Este gráfica demuestra que la propagación tiene lugar sobre las construcciones, con la difracción en las azoteas dirigida al móvil.



Unidad III: Estándares para sistemas de comunicación inalámbrica.

3.1. Estándares para comunicaciones por medios infrarrojos: IrDA.

Infrared Data Association (IrDA).

Infrared Data Association (IrDA) define un estándar físico en la forma de transmisión y recepción de datos por rayos infrarrojo. IrDA se crea en 1993 entre HP, IBM, Sharp y otros. Esta tecnología está basada en rayos luminosos que se mueven en el espectro infrarrojo. Los estándares IrDA soportan una amplia gama de dispositivos eléctricos, informáticos y de comunicaciones, permite la comunicación bidireccional entre dos extremos a velocidades que oscilan entre los 9600 bit/s y los 4 Mbit/s. Esta tecnología se encontraba en muchos ordenadores portátiles y teléfonos móviles de finales de los 90´s y principios de la década del 2000, sobre todo en los de fabricantes líderes como Nokia y Ericsson, fue gradualmente desplazada por tecnologías como wifi y bluetooth. El VFIR se encuentra en estudio, con unas velocidades teóricas de hasta 16 Mbit/s.

Estructura.

En IrDA se define una organización en capas. Además cualquier dispositivo que quiera obtener la conformidad de IRDA ha de cumplir los protocolos obligatorios (azul), no obstante puede omitir alguno o todos los protocolos opcionales (verde). Esta diferenciación permite a los desarrolladores optar por diseños más ligeros y menos costosos, pudiendo también adecuarse a requerimientos más exigentes sin que sea necesario salirse del estándar IRDA.

Capas del modelo.

IRDAPhysical Layer: Es el nivel físico. Las trasmisiones se realizan en broadcast en un ángulo de 30 grados desde el punto intermedio, hasta los 65 grados. La longitud de alcance está entre 1 metro y 5 metros, dependiendo del dispositivo. La conexión es half-duplex, un canal bidireccional en el que sólo uno de los dos puede transmitir datos a la vez.

Tipos de Transmisión.

• SIR (Serial InfraRed): Comprende velocidades iguales a las de un puerto serie (hasta 115200 Kbps).

• MIR (Medium InfraRed): Parece que esta en desuso (0.5 Mbps - 1.152 Mbps).• FIR (FastInfraRed): Propio de dispositivos build-in, no está,n conectados al serie,

con la consiguiente limitación de velocidad, y están mejorados en algunos puntos (hasta 4 Mbps).

• VFIR (VeryFastInfraRed): Proyecto que pretende alcanzar velocidades de 16 Mbps. • Frame / Driver: Se compone de dos funcionalidades:

• Frame: Convierte el formato de datos a un formato que el hardware entiende (comprobación CRC, bits de inicio y final, transpariencia...).

• Driver: Inicializa lo que es el hardware: velocidades de transmisión e intercambio de datos desde el controlador hasta el transceptor.



IrLAP (Infrared Link Access Protocol, Protocolo de Acceso al Enlace Infrarrojo).

Se encarga de preservar la comunicación entre los puertos IR. Se detectan los errores de transmisión, se encarga de la retransmisión de paquetes perdidos y control de flujo. Basado en el HDLC, protocolo de enlace de datos de la familia OSI. Se mejora el aspecto de las reconexiones, ya que esto es bastante frecuente en transmisiones por IR.

IrLMP (IrDA Link Management Protocol).

Permite tener uno o mas servicios corriendo sobre una única conexión sobre IrLAP. Con la ayuda de IAS las aplicaciones pueden acceder directamente a este nivel para enviar sus datos.

IAS: Busca los diferentes dispositivos IR.

Tiny TP (Tiny Transport Protocol).

Es el protocolo a nivel de transporte, que engloba el control de flujo (segmentación, fragmentación y reensamblaje de paquetes).

IrOBEX (IrDAObejct Exchange).

Protocolo diseñado para que un Objeto pueda ser movido de un dispositivo a otro.

IrCOMM (Infrared Communications Protocol).

Da soporte a aquellas aplicaciones que ya funcionaban sobre el puerto COM (puerto serie). IrLPT Da soporte a aquellas aplicaciones que ya funcionaban sobre el puerto LPT (puerto paralelo).

Características.

• Adaptación compatible con futuros estándares.• Cono de ángulo estrecho de 30º. • Opera en una distancia de 0 a 1 metro. • Conexión universal sin cables. • Comunicación punto a punto. • Soporta un amplio conjunto de plataformas de hardware y software.



3.2. Estándares para comunicaciones por RF: actuales y emergentes.

El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena. A partir de 1 GHz las bandas entran dentro del espectro de las microondas. Por encima de 300 GHz la absorción de la radiación electromagnética por la atmósfera terrestre es tan alta que la atmósfera se vuelve opaca a ella, hasta que, en los denominados rangos de frecuencia infrarrojos y ópticos, vuelve de nuevo a ser transparente.

¿Qué es una onda de radio?

En general estamos familiarizados con las vibraciones u oscilaciones de varias formas: Un péndulo, un árbol meciéndose con el viento, las cuerdas de una guitarra –son todos ejemplos de oscilaciones.

Lo que tienen en común es que algo, como un medio o un objeto, está vibrando de forma periódica, con cierto número de ciclos por unidad de tiempo. Este tipo de onda a veces es denominada onda mecánica, puesto que son definidas por el movimiento de un objeto o de su medio de propagación.

Cuando esas oscilaciones viajan (esto es, cuando las vibraciones no están limitadas a un lugar) hablamos de ondas propagándose en el espacio. Por ejemplo, un cantante crea oscilaciones periódicas de sus cuerdas vocales al cantar. Estas oscilaciones comprimen y descomprimen el aire periódicamente, y ese cambio periódico de la presión del aire sale de la boca del cantante y viaja a la velocidad del sonido. Una piedra arrojada a un lago causa una alteración que viaja a través del mismo como una onda. Una onda tiene cierta velocidad, frecuencia y longitud de onda. Las mismas están conectadas por una simple relación:

Velocidad=Frecuencia∗Longitud deOnda=F∗L

La longitud de onda (algunas veces denotada como lambda, ) es la distancia medida desde un punto en una onda hasta la parte equivalente de la siguiente, por ejemplo desde la cima de un pico hasta el siguiente. La frecuencia es el número de ondas enteras que pasan por un punto fijo en un segundo. La velocidad se mide en metros/segundo, la frecuencia en ciclos por segundo (o Hertz, abreviado Hz), y la longitud de onda, en metros. Las ondas también tienen una propiedad denominada amplitud. Esta es la distancia desde el centro de la onda hasta el extremo de uno de sus picos, y puede ser asimilada a la “altura” de una onda de agua.

Fuerzas electromagnéticas.

Las fuerzas electromagnéticas son fuerzas entre cargas y corrientes eléctricas. Nos percatamos de ellas cuando tocamos la manija de una puerta después de haber caminado en una alfombra sintética, o cuando rozamos una cerca eléctrica. Un ejemplo más fuerte de las fuerzas electromagnéticas son los relámpagos que vemos durante las



tormentas eléctricas. La fuerza eléctrica es la fuerza entre cargas eléctricas. La fuerza magnética es la fuerza entre corrientes eléctricas.

La frecuencia y la longitud de onda determinan la mayor parte del comportamiento de una onda electromagnética, desde las antenas que construimos hasta los objetos que están en el camino de las redes que intentamos hacer funcionar. Son responsables por muchas de las diferencias entre los estándares que podamos escoger. Por lo tanto, comprender las ideas básicas de frecuencia y longitud de onda ayuda mucho en el trabajo práctico con redes inalámbricas.

Otra cualidad importante de las ondas electromagnéticas es la polarización. La polarización describe la dirección del vector del campo eléctrico. En una antena bipolar alineada verticalmente (el trozo de alambre recto), los electrones sólo se mueven de arriba a abajo, no hacia los lados (porque no hay lugar hacia donde moverse) y por consiguiente los campos eléctricos sólo apuntan hacia arriba o hacia abajo verticalmente. El campo que abandona el alambre y viaja como una onda tiene una polarización estrictamente lineal (y en este caso vertical). Si acostamos la antena en el suelo (horizontal).

El espectro electromagnético.

Las ondas electromagnéticas abarcan un amplio rango de frecuencias (y correspondientemente, de longitudes de onda). Este rango de frecuencias y longitudes de onda es denominado espectro electromagnético. La parte del espectro más familiar a los seres humanos es probablemente la luz, la porción visible del espectro electromagnético. La luz se ubica aproximadamente entre las frecuencias de 7,5*1014 Hz and 3,8*1014 Hz, correspondientes a longitudes de onda desde cerca de 400 nm (violeta/azul) a 800 nm (rojo).

Normalmente también estamos expuestos a otras regiones del espectro electromagnético, incluyendo los campos de la red de distribución eléctrica CA (Corriente Alterna), a 50/60 Hz, Rayos-X / Radiación Roentgen, Ultravioleta (en las frecuencias más altas de la luz visible), Infrarrojo (en las frecuencias más bajas de la luz visible) y muchas otras.

Radio es el término utilizado para la porción del espectro electromagnético en la cual las ondas pueden ser transmitidas aplicando corriente alterna a una antena. Esto abarca el rango de 3 Hz a 300 GHz, pero normalmente el término se reserva para las frecuencias inferiores a 1 GHz. Cuando hablamos de radio, la mayoría de la gente piensa en la radio FM, que usa una frecuencia de alrededor de 100 MHz. Entre la radio y el infrarrojo encontramos la región de las microondas –con frecuencias de 1 GHz a 300 GHz, y longitudes de onda de 30 cm a 1 mm.

El uso más popular de las microondas puede ser el horno de microondas, que de hecho trabaja exactamente en la misma región que los estándares inalámbricos de los que estamos tratando. Estas regiones caen dentro de las bandas que se están manteniendo abiertas para el uso general, sin requerir licencia. Esta región es llamada banda ISM (ISM Band), que significa Industrial, Científica y Médica, por su sigla en inglés. La mayoría de las otras regiones del espectro electromagnético están altamente controladas por la



legislación mediante licencias, siendo los valores de las licencias un factor económico muy significativo. Esto atañe específicamente a aquellas partes del espectro que son útiles para la difusión masiva (como lo son la televisión y la radio), así como también para comunicaciones de voz y datos.

En la mayoría de los países, las bandas ISM han sido reservadas para el uso libre. Las frecuencias más interesantes para nosotros son 2400 – 2484 MHz, que son utilizadas por los estándares de radio 802.11b y 802.11g (correspondientes a longitudes de onda de alrededor de 12,5 cm). Otro equipamiento disponible comúnmente utiliza el estándar 802.11a, que opera a 5150 – 5850MHz (correspondiente a longitudes de onda de alrededor de 5a 6 cm).

Frecuencias y canales.

Miremos un poco más de cerca como se utiliza la banda 2,4 GHz en el estándar 802.11b. El espectro está dividido en partes iguales distribuidas sobre la banda en canales individuales. Note que los canales son de un ancho de 22MHz, pero están separados sólo por 5MHz. Esto significa que los canales adyacentes se superponen, y pueden interferir unos con otros.

Comportamiento de las ondas de radio.

Hay algunas reglas simples que pueden ser de mucha ayuda cuando realizamos los primeros planes para una red inalámbrica:

• Cuanto más larga la longitud de onda, más lejos llega.• Cuanto más larga la longitud de onda, mejor viaja a través y alrededor de

obstáculos. • Cuanto más corta la longitud de onda, puede transportar más datos.

Absorción.

Cuando las ondas electromagnéticas atraviesan algún material, generalmente se debilitan o atenúan. La cantidad de potencia perdida va a depender de su frecuencia y, por supuesto, del material. El vidrio de una ventana obviamente es transparente para la luz, mientras que el vidrio utilizado en los lentes de sol filtra una porción de la intensidad de la luz y bloquea la radiación ultravioleta. A menudo se utiliza el coeficiente de absorción para describir el impacto de un material en la radiación.

Para las microondas, los dos materiales más absorbentes son:• Metal: Los electrones pueden moverse libremente en los metales, y son capaces

de oscilar y por lo tanto absorber la energía de una onda que los atraviesa. • Agua: Las microondas provocan que las moléculas de agua se agiten, capturando

algo de la energía de las ondas. Interferencia.

Cuando trabajamos con ondas, uno más uno no es necesariamente igual a dos. Incluso puede resultar cero. Esto es sencillo de entender cuando dibujamos dos ondas senoidales y sumamos las amplitudes. Cuando un pico coincide con el otro pico, tenemos un resultado máximo (1 + 1 = 2). Esto es denominado interferencia constructiva. Cuando un



pico coincide con un valle, tenemos una completa aniquilación ((1 + (-)1 = 0), se denomina interferencia destructiva. Puede probar esto creando dos olas circulares en el agua mediante dos varitas: verá que cuando dos olas se cruzan, hay áreas con picos de onda más grandes y otras que permanecen casi planas y en calma.

Para que trenes de ondas se sumen o cancelen perfectamente, tienen que tener exactamente la misma longitud de onda y una relación de fase fija, esto significa posiciones fijas desde el pico de una onda hasta las otras. Linea Visual El término línea visual, a menudo abreviada como LOS (por su sigla en inglés, Line of Sight), es fácil de comprender cuando hablamos acerca de la luz visible: si podemos ver un punto B desde un punto A donde estamos, tenemos línea visual. Dibuje simplemente una línea desde A a B, y si no hay nada en el camino, tenemos línea visual.

Las cosas se ponen un poco más complicadas cuando estamos tratando con microondas. Recuerden que la mayoría de las características de propagación de las ondas electromagnéticas son proporcionales a la longitud de onda. Este es el caso del ensanchamiento de las ondas a medida que avanzan. La luz tiene una longitud de onda de aproximadamente 0,5 micrómetros, las microondas usadas en las redes inalámbricas tienen una longitud de onda de unos pocos centímetros. Por consiguiente, los haces de microondas son más anchos –necesitan más espacio.

Note que los haces de luz visibles también se ensanchan, y si los dejamos viajar lo suficiente, podemos ver los resultados a pesar de su pequeña longitud de onda. Cuando apuntamos un láser bien enfocado a la luna, el haz se extenderá abarcando más de 100 metros de radio cuando alcance su superficie. Puede observar este efecto por usted mismo utilizando un apuntador láser económico y un par de binoculares en una noche clara. En lugar de apuntar a la luna, hágalo sobre una montaña distante o una estructura desocupada (como una torre de agua). El radio de su haz va a incrementarse con la distancia.

La línea visual que necesitamos para tener una conexión inalámbrica óptima desde A hasta B es más que simplemente una línea delgada –su forma es más bien la de un cigarro, un elipsoide.

Energía.

Cualquier onda electromagnética contiene energía, o potencia –lo podemos sentir cuando disfrutamos (o sufrimos) del calor del sol. La potencia P es de una importancia clave para lograr que los enlaces inalámbricos funcionen: se necesita cierto mínimo de potencia para que el receptor le dé sentido a la señal.

¿QUÉ ES RFID? RFID (Identificación por Radiofrecuencia).

Es un método de captura e identificación remota de datos, basado en el empleo de etiquetas o “tags” en las que reside la información. RFID es una tecnología similar al del sistema de código de barras, con la diferencia en que el segundo utiliza señales ópticas para transmitir los datos entre el lector y la etiqueta, mientras RFID utiliza señales de radiofrecuencia por lo general entre los 125 KHz, 13,56 MHz, 433-860-960 MHz y 2,45



GHz. Una computadora o microchip.

A continuación se dará una explicación de cada uno de los componentes de la tecnología RFID. Principio de funcionamiento y componentes: Una etiqueta RFID o “tag” es un dispositivo electrónico pequeño autoadhesivo, la cual se inserta o adhiera a una persona, animal o cosa portando información sobre el mismo, por lo que contienen un microchip que almacena los datos y una pequeña antena para recibir y responder a peticiones por radiofrecuencia desde un emisor-receptor RFID, llamado lector.

Transpondedor.

Es un tipo de dispositivo electrónico utilizado en telecomunicaciones cuyo nombre viene de la fusión de las palabras inglesas Transmitter (Transmisor) y Responder (Respondedor). Este se encuentra dentro de la etiqueta y contiene la información codificada del objeto, transmitiéndola cuando el lector la solicita. Un transpondedor está conformado principalmente de un microchip que almacena los datos y una pequeña antena que permite la comunicación por radiofrecuencia con el lector. Adicionalmente puede traer una batería para potenciar sus transmisiones o incluso algunas etiquetas pueden incluir una circuitería extra con funciones de entrada/salida, como registros de temperatura, tiempo u otro estado físico que pueden ser monitorizados mediante sensores de temperatura, humedad, etc.

El microchip del transpondedor está conformado por una circuitería analógica que tiene la función de realizar la transferencia de datos y de proporcionar la energía. Una circuitería digital que incluye la lógica de control, la lógica de seguridad y la lógica del microprocesador, además requiere de una memoria ROM que tiene los datos de seguridad y las instrucciones de funcionamiento del sistema, una memoria RAM para el almacenamiento temporal de datos durante el proceso de comunicación, una memoria de programación no volátil que tiene los datos almacenados aunque el dispositivo esté inactivo, y registros de datos (Buffers) para los datos temporales.

La antena del transpondedor recoge la energía del lector y la utiliza para transmitir los datos almacenados en el microchip. Puede tratarse de un elemento inductivo como una bobina o un dipolo. El lector es un emisor-receptor de radiofrecuencias, que tiene la función de transmitir la energía suficiente a la etiqueta RFID Para ello un lector consta de una interfaz estándar de comunicación que le permite enviar los datos recibidos a un subsistema de procesamiento de datos, por ejemplo un computador, una base de datos o un PDA. Los componentes de un lector son:

• El módulo de radiofrecuencia que está conformado de un transmisor que genera la señal de radiofrecuencia y un receptor que recibe señales de radiofrecuencia enviada por las etiquetas.

• La unidad de control que consta de un microprocesador que se encarga de realizar las funciones de codificación/decodificación de datos, comprobación de la integridad de los datos, gestión del acceso al medio y comunicación con el ordenador o controlador.

El ordenador, host o controlador, es el que recibe la información de uno o varios lectores y se la comunica al sistema de información. También puede transmitir órdenes al lector.



Unidad IV: Parámetros característicos de los sistemas inalámbricos.

4.1. Interferencia y confiabilidad.

Las tecnologías que empleamos garantizan la completa y continua confiabilidad de todos nuestros productos y han sido demostradas en terreno como las más eficaces por lo que se refiere a cobertura del espectro de interferencia y confiabilidad en todo tiempo y terreno. No tercer izamos ningún aspecto de nuestra producción. Cada producto que vendemos es fabricado internamente por nuestro equipo técnico de ingenieros mecánicos y electrónicos en RF, altamente especializado. Incluso nuestros componentes accesorios, como las antenas, son diseñados y fabricados en forma interna a fin de garantizar el más alto grado de desempeño, confiabilidad y compatibilidad con nuestros sistemas de alta potencia patentados.

Nuestro activo departamento de investigación y desarrollo mejora continuamente nuestras tecnologías y productos y se esfuerza constantemente por introducir innovadores productos para satisfacer la demanda siempre creciente de protección de tropas. Nuestro equipo de ingenieros de diseño sobresale en enfrentar cualquier desafío que se presente en el diseño de soluciones de interferencia especiales para responder a los requerimientos específicos de cada cliente. Esperamos tener la oportunidad de darle otros detalles sobre nuestra exclusiva tecnología de avanzada, cómo puede responder idealmente a sus aplicaciones de interferencia de RF y sus ventajas sobre los productos de nuestro competidor.

4.2. Consumo de energía.

La eficiencia energética es una consideración importante en el desarrollo de todos los equipos inalámbricos y componentes de red de Emerson con la meta de maximizar el tiempo entre mantenimientos. Nuestros ingenieros de desarrollo tratan la energía como si fuera oro — un bien escaso que se debe tomar y conservar en todo momento, y se debe gastar únicamente en las funcionalidades que valora el usuario, como los diagnósticos. El resultado es que los usuarios obtienen los beneficios de nuestras capacidades SmartPower™, que incluyen técnicas avanzadas de gestión de energía, tiempos más rápidos de activación de equipos, equipos electrónicos de bajo consumo de energía y tecnologías de recolección de energía.

Las aplicaciones de red de campo inalámbrica difieren de las aplicaciones de Red de planta inalámbrica y los requisitos de energía asociados con cada una son muy diferentes. Las aplicaciones de red de planta como vídeo inalámbrico y aplicaciones para trabajadores móviles pueden alimentarse por línea o recargados diariamente. Sin embargo, uno de los requisitos más importantes que caracteriza a los equipos de red de campo es que éstos “no se conectan”. Los dispositivos de red de campo se alimentan por batería y tienen un requisito de consumo de energía extremadamente bajo. La energía que consumen estos equipos es 10 veces más baja que otras soluciones de conectividad inalámbrica que se consideran “de bajo consumo de energía”. Aunque el requisito de consumo es bajo, es aún un componente muy importante, y las baterías deben durar de 5 a 10 años en entornos exigentes de planta.



4.3. Interoperabilidad.

La gestión de emergencias se basa en la unión de los modos de organización, de las técnicas y de los medios que permiten a los servicios de seguridad civil estar preparados y hacer frente a situaciones de urgencia tales como catástrofes naturales o industriales (inundaciones, terremotos, incendios, etc.) o atentados terroristas. Esta gestión necesita que las autoridades responsables sean capaces de organizar los esfuerzos de las distintas partes implicadas con diferente nivel y naturaleza (bomberos, servicios de urgencias, policía, seguridad civil y, en algunos casos, el ejército), tanto en el plano nacional como el internacional, con la compleja problemática del funcionamiento conjunto de los distintos sistemas de comunicaciones inalámbricos (interoperabilidad) y las altas exigencias de calidad de servicio, latencia, ancho de banda, enrutamiento y restricciones de movilidad. En los últimos años, el aumento del número de catástrofes de gran calibre ha creado nuevas necesidades en materia de protección civil, que exigen nuevos medios de comunicación de gran ancho de banda capaces de incrementar las capacidades de diagnóstico, intercambio de información, decisión e implementación de dichas decisiones. El vídeo para los informes de intervención o la visualización del estado de las zonas siniestradas, geo localización, la telemedicina, la imagen de alta definición, la consulta de bases de datos son algunos ejemplos de los nuevos servicios requeridos por las transmisiones de información de alto ancho de banda (orden de varios Mb/s).

4.4. Seguridad.

A nivel de la red de planta inalámbrica, la seguridad es fundamental para la Red inalámbrica unificada Cisco. La solución de auto defensa de red de Cisco basada en normas ofrece la confianza de que su planta y los datos de su empresa se mantendrán privados y seguros. Las capacidades de control de amenazas controlan y contienen amenazas conocidas y desconocidas, y el control de admisión de red le ayuda a hacer cumplir las políticas de seguridad de la organización para permitir el acceso únicamente a dispositivos fiables. Dentro de la red inalámbrica, Cisco ofrece capas de protección adicionales y múltiples, que incluyen: Seguridad RF: Detecta y evita interferencia de frecuencia de radio 802.11i y controla la propagación de señales no deseadas. Localización y prevención de intrusión WLAN: Detecta y sitúa dispositivos de campo o puntos de acceso malintencionados, así como posibles amenazas inalámbricas tales como un intento de escucha sin autorización, lo que ayuda a los administradores IT a evaluar rápidamente el nivel de amenaza y tomar acción inmediata. Los ataques de réplica se previenen tanto en la capa de enlace como en la capa de red con el uso de contadores de replicación sin repetición. El protocolo de salto de canales espaciados reduce los riesgos de un ataque DOS por medio del uso de todo el espacio de radio. Control de acceso de red (NAC): Hace cumplir las políticas relacionadas con la configuración y comportamiento de puntos de acceso para ayudar a asegurar que únicamente sensores reconocidos pueden obtener acceso a la red. Movilidad segura: Mantiene el nivel más alto de seguridad en ambientes móviles con Proactive Key Caching de Cisco, una extensión de la norma 802.11i y precursor de los Certificados 802.11r: Uso de certificados X.509 y encriptación AES para transacciones LWAPP. Esta encriptación AES y X.509 está integrada dentro de la solución de malla inalámbrica con cada transacción LWAPP y todo el tráfico encriptado.



Resumen

• Se llama comunicación inalámbrica a aquélla que se lleva a cabo sin el uso de cables de interconexión entre los participantes.

• En 1979 IBM publicaba los resultados de su experimento con infrarrojos en una fábrica suiza. La idea de los ingenieros era construir una red local en la fábrica.

• Los tipos de redes inalámbricas dependen de su alcance y del tipo de onda electromagnética utilizada. Según su tamaño encontramos las siguientes redes, de menor a mayor alcance:

• WPAN: (Wireless Personal Area Network): Es una red personal de poco alcance, las tecnologías que la utilizan pueden conectar los teléfonos móviles de la casa y los ordenadores mediante un aparato central.

• WLAN:(Wireless Local Area Network) En las redes de área local podemos encontrar tecnologías inalámbricas basadas en HiperLAN (High Performance Radio LAN), o tecnologías basadas en Wi-Fi (Wireless-Fidelity).

• WMAN:(Wireless Metropolitan Area Network, Wireless MAN) La tecnología más popular que utiliza esta red es WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), un estándar de comunicación inalámbrica basado en la norma IEEE 802.16.

• WWAN:(Wireless Wide Area Network, Wireless WAN) Es la red que se utiliza para los teléfonos móviles de segunda y tercera generación (UMTS) y para los móviles GPRS (tecnología digital).

• El espectro electromagnético clasifica el conjunto de ondas existentes según su frecuencia y la magnitud de su longitud de onda. Se divide en diferentes zonas: las ondas de radiofrecuencia (con la mayor longitud de onda), las microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y las ondas electromagnéticas con la menor longitud de onda: los rayos X y los rayos gamma.

• La conmutación de circuitos es un tipo de comunicación que establece o crea un canal dedicado (o circuito) durante la duración de una sesión. Después de que es terminada la sesión (e.g. una llamada telefónica) se libera el canal y éste podrá ser usado por otro par de usuarios.

• En los sistemas basados en conmutación de paquetes, la información/datos a ser transmitida previamente es ensamblada en paquetes. Cada paquete es entonces transmitido individualmente y éste puede seguir diferentes rutas hacia su destino. Una vez que los paquetes llegan a su destino, los paquetes son otra vez reensamblados.

• Las tendencias en el mercado tecnológico no la marcan únicamente los usuarios finales, sino los costos implícitos que conlleva implementar una idea en el competido mercado de consumo masivo.



• Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.

• Por mecanismos de propagación se entienden los procesos físicos que intervienen en la propagación de las ondas electromagnéticas: principalmente atenuación, reflexión especular, reflexión difusa, difracción, refracción y dispersión.

• En general se clasifica el entorno en cuatro clases:• Zona rural.• Sub-urbano.• Urbano.• Urbano denso.

• Se pueden desarrollar modelos específicos para cada tipo de entorno. Sin embargo existen clasificaciones más objetivas donde intervienen:

• La densidad de superficie de los edificios.• El volumen medio de los edificios.• Altura media.

• Un modelo de propagación es un conjunto de expresiones matemáticas, diagramas y algoritmos usados para representar las características de radio de un ambiente dado.

• Generalmente los modelos de predicción se pueden clasificar en empíricos o estadísticos, teóricos o determinísticos o una combinación de estos dos (semi - empíricos).

• Mientras que los modelos empíricos se basan en mediciones, los modelos teóricos se basan en los principios fundamentales de los fenómenos de propagación de ondas de radio.

• El desempeño de los modelos de propagación se mide por la veracidad de los resultados en comparación con medidas de campo reales.

• La aplicabilidad de un modelo depende de las especificaciones que este mismo requiera tal como son: el tipo de terreno (montañoso, ondulado o casi liso), las características del ambiente de propagación (área urbana, suburbana, abierta), características de la atmósfera (índice de refracción, intensidad de las lluvias), propiedades eléctricas del suelo (conductividad terrestre), tipo del material de las construcciones urbanas, etc.

• Existen numerosos modelos de propagación. Para la correcta implementación del sistema se requiere revisar un modelo que interprete la mayor cantidad de variables posibles, y así poder configurarlo lo más posible a la situación real.



• Infrared Data Association (IrDA) define un estándar físico en la forma de transmisión y recepción de datos por rayos infrarrojo. IrDA se crea en 1993 entre HP, IBM, Sharp y otros.

• En IrDA se define una organización en capas. Además cualquier dispositivo que quiera obtener la conformidad de IRDA ha de cumplir los protocolos obligatorios (azul), no obstante puede omitir alguno o todos los protocolos opcionales (verde).

• Los tipos de Transmisión son:• SIR (Serial InfraRed): Comprende velocidades iguales a las de un puerto

serie (hasta 115200 Kbps). • MIR (Medium InfraRed): Parece que esta en desuso (0.5 Mbps - 1.152

Mbps).• FIR (FastInfraRed): Propio de dispositivos build-in, no está,n conectados al

serie, con la consiguiente limitación de velocidad, y están mejorados en algunos puntos (hasta 4 Mbps).

• VFIR (VeryFastInfraRed): Proyecto que pretende alcanzar velocidades de 16 Mbps.

• Frame / Driver: Se compone de dos funcionalidades: • Frame: Convierte el formato de datos a un formato que el hardware entiende

(comprobación CRC, bits de inicio y final, transpariencia...).• Driver: Inicializa lo que es el hardware: velocidades de transmisión e

intercambio de datos desde el controlador hasta el transceptor.

• El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz.

• Las fuerzas electromagnéticas son fuerzas entre cargas y corrientes eléctricas. Nos percatamos de ellas cuando tocamos la manija de una puerta después de haber caminado en una alfombra sintética, o cuando rozamos una cerca eléctrica.

• Cuando las ondas electromagnéticas atraviesan algún material, generalmente se debilitan o atenúan. La cantidad de potencia perdida va a depender de su frecuencia y, por supuesto, del material. A menudo se utiliza el coeficiente de absorción para describir el impacto de un material en la radiación.

• El RFID es un método de captura e identificación remota de datos, basado en el empleo de etiquetas o “tags” en las que reside la información. RFID utiliza señales de radiofrecuencia por lo general entre los 125 KHz, 13,56 MHz, 433-860-960 MHz y 2,45 GHz.

• Un transpondedor es un de dispositivo electrónico utilizado en telecomunicaciones cuyo nombre viene de la fusión de las palabras inglesas Transmitter (Transmisor) y Responder (Respondedor). Un transpondedor está conformado principalmente de un microchip que almacena los datos y una pequeña antena que permite la comunicación por radiofrecuencia con el lector.



• Las tecnologías que empleamos garantizan la completa y continua confiabilidad de todos nuestros productos y han sido demostradas en terreno como las más eficaces por lo que se refiere a cobertura del espectro de interferencia y confiabilidad en todo tiempo y terreno.

• Nuestro activo departamento de investigación y desarrollo mejora continuamente nuestras tecnologías y productos y se esfuerza constantemente por introducir innovadores productos para satisfacer la demanda siempre creciente de protección de tropas.

• La eficiencia energética es una consideración importante en el desarrollo de todos los equipos inalámbricos y componentes de red con la meta de maximizar el tiempo entre mantenimientos. El resultado es la inclusión de técnicas avanzadas de gestión de energía, tiempos más rápidos de activación de equipos, equipos electrónicos de bajo consumo de energía y tecnologías de recolección de energía.

• Las aplicaciones de red de campo inalámbrica difieren de las aplicaciones de Red de planta inalámbrica y los requisitos de energía asociados con cada una son muy diferentes. Sin embargo, uno de los requisitos más importantes que caracteriza a los equipos de red de campo es que éstos “no se conectan”. Los dispositivos de red de campo se alimentan por batería y tienen un requisito de consumo de energía extremadamente bajo.

• La gestión de emergencias se basa en la unión de los modos de organización, de las técnicas y de los medios que permiten a los servicios de seguridad civil estar preparados y hacer frente a situaciones de urgencia tales como catástrofes naturales o industriales (inundaciones, terremotos, incendios, etc.) o atentados terroristas.

• En los últimos años, el aumento del número de catástrofes de gran calibre ha creado nuevas necesidades en materia de protección civil, que exigen nuevos medios de comunicación de gran ancho de banda capaces de incrementar las capacidades de diagnóstico, intercambio de información, decisión e implementación de dichas decisiones.

• Las capacidades de control de amenazas controlan y contienen amenazas conocidas y desconocidas, y el control de admisión de red le ayuda a hacer cumplir las políticas de seguridad de la organización para permitir el acceso únicamente a dispositivos fiables.

• Para la construcción de sistemas de comunicación inalámbrica que sean seguros de utilizar en el área laboral e industrial se han desarrollado distintas técnicas como la encriptación de los datos enviados, la configuración de diferentes protocolos de enrutamiento, la aplicación de diferentes tipos de topologías en una red, entre otras.

Bibliografía



Libros:

1. Academia de Networking de CISCO SYSTEMS. Fundamentos de redes inalámbricas. Ed. Pearson Educación. Primera edición. Madrid. 2006.

2. Carballar Falcón, José Antonio. Wi-Fi: Cómo construir una red inalámbrica. Ed. Grupo Alfa-Ohmega. Segunda edición. Madrid. 2005.

Páginas web:

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2. http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/alvarado_s_ja/capitulo1.pdf

3. http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/11761/fichero/Volumen1%252F5-Cap %EDtulo1+-+Introducci%F3n+a+las+redes+inal%E1mbricas.pdf

4. http://itpn.mx/recursositics/6semestre/tecnolgiasinalabricas/Unidad%20I.pdf

5. http://www.itpn.mx/recursositics/6semestre/tecnolgiasinalabricas/Unidad%20II.pdf

6. http://sergimateo.com/wp-content/2009/10/wifi.jpg

7. http://static.commentcamarche.net/es.kioskea.net/pictures/wireless-images-wpan- wlan-wman-wwan.png

8. http://www.itpn.mx/recursositics/6semestre/tecnolgiasinalabricas/Unidad%20III.pdf

9. https://softwaredelfuturo.files.wordpress.com/2014/08/redes-inalambricas.gif

10.http://www.comunicsa.com/Index_files/Diagrama.png

11. http://www.itpn.mx/recursositics/6semestre/tecnolgiasinalabricas/Unidad%20IV.pdf


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Resumen Final de la materia Tecnologias Inalambricas

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