1.2. El medio
de comunicación inalámbrico.
Actualmente las transmisiones inalámbricas constituyen una eficaz y poderosa
herramienta que permite la transferencia de voz, datos y video, sin la
necesidad de utilizar cables para establecer la conexión. A continuación se
hace una lista de los medios de comunicación inalámbricos y la descripción de
la forma en que éstas son utilizadas.
Sistemas de comunicación inalámbrica
(Transmisión de voz)
El factor más grande en el aumento de la eficiencia
espectral de una red, no es la compleja técnica de acceso múltiple, habla
eficiente y código de canal, modulación, protocolos poderosos, etc. Si no es
por la masificación desplegada de microceldas. Por esta simple técnica podemos
repetidamente y eficientemente optimizar el uso del espectro. En este los
aspectos asociados de radio celular se enfoca a la situación de las Estaciones
Bases (BS), comenzando con la existencia de grandes celdas, deliberando sobre
los problemas que puedan presentarse en la localización de las Bss en microceldas
de tres dimensiones, y en este orden para considerar el método de acceso
múltiple más conveniente para el ambiente futuro celular.
Evolución del FWPC
Un FWPC proveerá servicios de comunicación personas a
personas, en algún lugar o tiempo, sin ninguna demora al usar una unidad
pocket-sized a un mínimo costo con una calidad y seguridad aceptable, a través
del uso de un personal de telecomunicaciones.
Su objetivo del sistema FWPC son enfocados en tres plataformas tecnológicas:
Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS), Sistema de Ancho de
Banda Móviles (MBS) y Redes Locales de Clientes Inalámbricos (WCPN).
GSM (Formalmente Grupos Móviles Especiales, ahora Sistemas
Globales para las Comunicaciones Móviles) sistema en Europa, PDC (Celulares
Digitales Personales) sistema en Japón y en Norteamérica se tiene los sistema
IS-54/136 y IS-95, los cuales son sistemas de segunda generación. El Acceso
Múltiple por División en el Tiempo (TDMA) es usada como una técnica de acceso,
excepto para IS-95, el cual está basado sobre CDMA (Acceso Múltiple por
División de Código).
Los sistemas de segunda generación proveen habla digital y servicios de
mensajes cortos. GSM ha comenzado a radicarse profundamente en Europa y en
otras ciudades diferentes del mundo.
El crecimiento de nuevas tecnologías inalámbricas digitales nacieron como
suplemento a los sistemas de segunda generación, nombrados, PHS (Sistema Personal
de Teléfono a mano, formalmente PHP) en Japón, DECT (Teléfonos Digitales
Avanzado sin Cable) en Europa y PACS (Servicios de Comunicación de Acceso
Personal) en Norteamérica.
Sistema radio celular
El sistema de radio celular público tiene menos de dos
décadas de existencia. Hay dos componentes principales en los sistemas móviles
de radio. La interface de radio, el cual permite que los usuarios establezcan
comunicaciones vía radio desde una estación móvil (MS) a otro componente, y una
red fija que se interconecta con una red pública de teléfonos swicheada (PSTN)
o una red de servicios integrados (ISDN).
Los sistemas de comunicaciones han sido ejemplificados por
la marina, la policía y los servicios militares. Lo que hace complejo a los
radios celulares públicos, es la estructura de control que facilita la red para
conocer donde está localizada una estación móvil y para el rastreo en el caso
que la MS esté haciendo una llamada, con la condición que el equipo móvil este
encendido.
Los mecanismos de control hacen posible que a través de los protocolos se
facilite el registro de las estaciones móviles en la red, facilitando las
llamadas set-up y clear-down entre los switches de las MS y las estaciones base
(BS) así estén viajando, controlando el nivel de energía irradiada,
proporcionando seguridad (en algunos sistemas), y ejecutando un gran número de
otras funciones vitales.
Sin embargo, el número de usuarios que la red puede soportar, depende fundamentalmente
de una Interface de Área Común (CAI) sobre el cual se comunican los usuarios.
La capacidad de los usuarios depende de muchos factores,
pero el punto principal es la cantidad del espectro asignado por los
reguladores, el tamaño del área de cobertura del radio desde una BS, y la
cantidad de interferencia que el enlace de un radio particular pueda tolerar.
Microceldas
Las microceldas convencionales son interconectadas a centros
móviles típicamente configurados inicialmente con las facilidades de una vía de
transmisión estándar, como lo es de 1.5 Mbits/seg (estándar norteamericano, T1)
o 2 Mbits/seg (estándar europeo, E1) de enlace. Algunas microceldas son
esencialmente "Sitios de Radiación Remota", donde los RF o IF de
señales de radio móviles son transmitidos a través de un enlace óptico, o un
enlace de radio punto a punto, para una distribución puntual de microondas que
actúa como el centro físico de una microcelda.
Situando una BS en los sistemas de primera y segunda generación, involucra el
uso relativo de herramientas de planeación, para predecir la cobertura de radio
de la posición de una BS con errores de pérdida de ruta que a menudo exceden 20
db y usualmente requieren soportar la propagación de las medidas y encontrar
dueños que permitan rentar sus propiedades para el despliegue de la BS. La propagación
de la microonda en la microcelda es esencialmente determinada por la topología
de las calles y edificios y además las microceldas son irregulares si las
calles son irregulares.
Celdas mixtas
Hay muchos tipos de celdas cuyo tamaño y forma están determinados
por los niveles de poder de radiación, la ubicación de la antena y el
desarrollo físico de la región. Se ha descrito como determinar los pisos de las
microceldas por las inmediaciones de la topología de las calles y los
edificios.
Ubicando las BS en el tope de los edificios más altos, se produce una macro
celda. Los nodos de la celda suministran una gran capacidad de radio en el nodo
de la red, un tipo de celda telepunto. Podemos arreglar picoceldas de pocos
metros de diámetros en un cuarto de un edificio, celdas en un área grande
rural, a megaceldas, a lo largo de celdas satelitales (>500 Kms). Podemos
anticipar que pueden existir geográficamente celdas mixtas.
Teniendo sistemas celulares multidimensionales, multiniveles y celdas
multitamaño profundamente compuesta por planes complejos de frecuencias. Un
ancho de banda particionado puede ser adoptado. Por ejemplo las microceldas
pueden dar el mayor ancho de banda, si ellas son capaces de operar con una alta
capacidad y soportar grandes variedades de servicios.
Las macroceldas pueden usarse en diferentes bandas de frecuencias desde las
calles de microceldas. Las oficinas de micro celdas pueden tener una única
banda para prevenir que interfieran con móviles en las calles de microceldas,
pero hay dificultades para suministrar buenos planes de frecuencias para las
microceldas de oficinas en los edificios adyacentes, y dentro del edificio.
Wireless o Tecnología WAP
Son las siglas de Wireless Application Protocol, es decir,
Protocolo de Aplicaciones Inalámbricas. Está basado en tecnología XML e IP,
siendo su lenguaje específico el WML, concebido para pantallas pequeñas y
navegación sin teclado. La finalidad de esta nueva tecnología, ideada por las
compañías Nokia, Ericsson, Motorola y Phone.com, es ofrecer servicios y
contenidos de Internet a través de conexiones inalámbricas. El Protocolo para
Aplicaciones Inalámbricas o permite la comunicación inalámbrica de un
dispositivo móvil equipado con micro-browser o micro-navegador y un gateway
conectado a Internet. Es un protocolo creado para acceder a Internet desde los
teléfonos celulares.
Las herramientas ‘wireless’ son una herramienta más. De
igual manera que el email se ha generalizado para enviar documentos, los SMS
pueden servir para comunicarse de manera precisa, rápida y eficaz.
PCS
Los Sistemas de Comunicación Personal (PCS) son
frecuentemente diferenciados de la telefonía celular, porque proporcionan
servicios a cada uno, donde quiera, además proporcionan gran capacidad de la
red, cobertura omnipresente, pocos equipos, bajos costos de infraestructura y
facilidades de desarrollo de las BS. Las microceldas son usadas en los sistemas
celulares, de tal manera que el tamaño y el costo son reducidos. Las BS son
pequeñas y no tan costosas para los sistemas sin cable como es el caso de los
sistemas de telecomunicaciones sin cables europeos (CT-2) y los sistemas de
telecomunicaciones digital sin cable (DECT), pero estos no son diseñados para
redes celulares ni para aquellos que suministran alta capacidad de requerimiento
para los PCS.
Los servicios de comunicación personal PCS son servicios
públicos de telecomunicaciones, no domiciliarios, móviles o fijos, de ámbito y
cubrimiento nacional, que se prestan haciendo uso de una red terrestre de
telecomunicaciones, cuyo elemento fundamental es el espectro radioeléctrico
asignado, que proporcionan en sí mismos capacidad completa para la comunicación
entre usuarios, PCS y, a través de la interconexión con las redes de
telecomunicaciones del Estado con usuarios de dichas redes. Estos servicios
permiten la transmisión de voz, datos e imágenes tanto fijas como móviles y se
prestan utilizando la banda de frecuencias que para el efecto atribuya y asigne
el Ministerio de Comunicaciones.
Antena
Conjunto de conductores debidamente asociados, que se emplea tanto para la
recepción como para la transmisión de ondas electromagnéticas, que comprenden
los rayos gamma, los rayos X, la luz visible y las ondas de radio.
·
Características de las antenas
resistencia de radiación
Debido a la radiación en las antenas se presenta perdida de
potencia. Por ello se ha establecido un parámetro denominado resistencia de
radiación Rr, cuyo valor podemos definir como el valor de una resistencia
típica en la cual, al circular la misma corriente que circula en la antena,
disipara la misma cantidad de potencia.
·
Eficiencia de una antena
Se conoce con el nombre de eficiencia de una antena
(rendimiento) a la relación existente entre la potencia radiada y la potencia
entregada a la misma.
·
Impedancia de entrada de una
antena
En general, la impedancia de entrada de la antena dependerá
de la frecuencia, estando formada por una componente activa Re, y una reactiva
Xe. De esta forma, Re se puede asimilar a la resistencia total de la antena en
sus terminales de entrada. Es simplemente la relación entre el voltaje de
entrada de la antena y la corriente de entrada.
·
Ganancia de una antena
La ganancia de una antena representa la capacidad que tiene
este dispositivo como radiador. Es el parámetro que mejor caracteriza la
antena. La forma más simple de esquematizar la ganancia de una antena es
comparando la densidad de potencia radiada en la dirección de máxima radiación
con el valor medio radiado en todas las direcciones del espacio, ofreciéndose
en términos absolutos. Aquellas antenas que radian por igual en todas las
direcciones se llaman isotrópicas y su ganancia es de 1. Es la relación entre
la potencia y campo eléctrico producido por la antena (experimental) y la que
producirá una antena isotrópica (referencia), la cual radiará con la misma
potencia.
·
Longitud eficaz de la antena
Sobre una antena se inducen corrientes y voltajes. Por tal
razón, a la antena receptora se le puede considerar como un generador ideal de
voltaje (V), con una impedancia interna que resulta ser igual a la de entrada.
·
Polarización de la antena
La onda electromagnética posee el campo eléctrico vibrando
en un plano transversal a la dirección de propagación, pudiendo tener diversas
orientaciones sobre el mismo. La polarización de la antena hace referencia a la
orientación del campo eléctrico radiado. De esta forma, si un observador en un
punto lejano a la antena "visualizara" el campo eléctrico lo podría
mirar de las siguientes formas:
ü
Describiendo una elipse. Cuando la onda esta
polarizada elípticamente.
ü
Describiendo una circunferencia. Polarización
circular.
ü
Polarización horizontal o vertical. Describiendo
una línea recta.
Para que una antena "responda" a una onda
incidente, tiene que tener la misma polarización que la onda. Ejemplo: un dipolo
vertical responderá a una onda incidente si la polarización de dicha onda es
vertical también.
·
Ancho de haz de una antena
Podemos hablar del ancho de haz de una antena como el
espaciamiento angular entre dos puntos determinados de potencia media (-3dB),
ubicándolos con respecto a la posición del lóbulo principal perteneciente al
patrón de radiación de la antena.
·
Ancho de banda de la antena
Se puede describir como los valores de frecuencia para los
cuales la antena desarrolla su trabajo de manera correcta. El ancho de banda de
una antena depende de las condiciones de los puntos de potencia media.
La naturaleza de las ondas cuando los electrones oscilan en un circuito
eléctrico, parte de su energía se convierte en radiación electromagnética. La
frecuencia (la rapidez de la oscilación) debe ser muy alta para producir ondas
de intensidad aprovechable que, una vez formadas, viajan por el espacio a la
velocidad de la luz. Cuando una de esas ondas encuentra una antena metálica,
parte de su energía pasa a los electrones libres del metal y los pone en
movimiento, formando una corriente alterna cuya frecuencia es la misma que la
de la onda. Esto es el principio de la comunicación por radio.
