Medios No guiados: Inalámbricos Medios No guiados: Inalámbricos Ondas de Radio Microndas Infrarojo

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MARCONI San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Transmisión Inalámbrica de ondas Transmisión Inalámbrica Transmisión Inalámbrica Radio ondas Microondas Infrarrojos San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Medios no Guiados  Transmisión y recepción por medio de una antena.  En transmisión direccional las antenas deben estar alineadas.  En transmisión omnidireccional la señal se propaga en toda dirección.

Espectro Electromagnético para comunicación inalámbrica Radio ondas y microondas Ondas de luz San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

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Generación de ondas de radio 1.Un flujo de corriente eléctrica genera un campo magnético ( Regla de la mano derecha) 2.Un campo eléctrico es generado en la dirección de bloqueo de cambio en el campo magnético 3.Un campo magnético es generado en la dirección de bloqueo de cambio en el campo eléctrico 4.Un campo eléctrico es generado en la dirección de bloqueo de cambio en el campo magnético 5.La generación de un campo eléctrico y un campo magnético son repetidos alternadamente Generación de ondas electromagnéticas San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Generación de ondas de radio San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Onda Electromagnética San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Las ondas de Radio son un tipo de ondas electromagnéticas, lo cual confiere tres ventajas importantes:  No es necesario un medio físico para su propagación, las ondas electromagnéticas pueden propagarse incluso por el vacío.  La velocidad es la misma que la de la luz, es decir Km/seg.  Objetos que a nuestra vista resultan opacos son transparentes a las ondas electromagnéticas. No obstante las ondas electromagnéticas se atenúan con la distancia, de igual forma y en la misma proporción que las ondas sonoras. Pero esta desventaja es posible minimizarla empleando una potencia elevada en la generación de la onda, además que tenemos la ventaja de la elevada sensibilidad de los receptores. San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados La antena es un conductor eléctrico de características especiales que debido a la acción de la señal aplicada genera campos magnéticos y eléctricos variables a su alrededor, produciendo la señal de radio en forma de ondas electromagnéticas. Las ondas de radio son generadas aplicando una corriente alterna de radiofrecuencia a un antena.

Métodos de Propagación Estas ondas se transmiten desde un punto central (la antena emisora) de forma radial y en todas direcciones, pero podemos diferenciar tres formas de transmisión: San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Onda de tierra: En principio las ondas de radio se desplazan el línea recta, atravesando la mayoría de los objetos que estén en su camino con mayor o menor atenuación. Las pérdidas por dicha atenuación dependen de la frecuencia de la transmisión y de las características eléctricas de la tierra o el material atravesado. En términos generales a menor frecuencia mayor es el alcance de la onda y cuanta menor sea la densidad del material más fácil será atravesarlo. Parte de esta onda es reflejada por la superficie terrestre. Onda visual o directa: Es refractada en la baja atmósfera (refracción troposférica) debido a los cambios en la conductividad relativa en sus capas. Onda espacial: La atenuación en el aire es muy pequeña, lo que hace que la onda pueda alcanzar las capas altas de la atmósfera (ionosfera) y ser reflejada en su mayor parte de vuelta a tierra. San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

El mayor inconveniente que tendremos es que la transmisión de estos tres frentes no se hace a la misma velocidad, ya que las ondas reflejadas se retrasan con respecto a la onda directa, produciéndose un desfase que genera ruido (e incluso llegando a anular la onda si el desfase es de 180 grados). Para reducir este efecto hay que elevar la antena, ya que aumentando la altura se disminuye el ángulo de desfase. Otro inconveniente es que en onda media la onda espacial no regresa a tierra durante el día pero sí durante la noche, debido a que la altura de la ionosfera se reduce. En cuanto a onda corta tenemos adicionalmente el inconveniente que a partir de una frecuencia crítica las ondas no son reflejadas a tierra y escapan al espacio. San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Transmisión a larga distancia Basándonos en el efecto de refracción en la ionosfera y en la capa terrestre es posible transmitir a largas distancias. Para ello debemos emplear ondas de gran energía y de baja frecuencia. San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Métodos de Propagación San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Bandas Bandas BandaRangoPropagaciónApplicación VLF3–30 KHzTerrestreRadio-navegación de largo alcance LF30–300 KHzTerrestre Radio faro y localizadores de navegación MF300 KHz–3 MHzCieloRadio AM HF3–30 MHzCielo Banda Civil (CB), ship/aircraft communication VHF30–300 MHz Cielo y Línea de Vista VHF TV, FM radio UHF300 MHz–3 GHz Linea-de- vista UHF TV, telefonía celular, Localizador, satelite SHF3–30 GHz Linea-de- vista Communicación Satelital EHF30–300 GHz Linea-de- vista Radio-navegación de largo alcance San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Las ondas de Radio son usados para comunicaciones multicast, tales como radio, TV y sistemas de paging. Note: San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Omnidirectional antennas San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Unidirectional antennas San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados LAS MICROONDAS

Las Microondas son usadas para comunicación multicast tales como en teléfonos celulares, redes satelitales, y redes locales (LAN’s) inalámbricas Note: San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Distancia de separación entre antenas de microondas h = altura de la antena (m) k = 1 si no consideramos los efectos de la gravedad. h d=7.14(k·h)½. Generalmente se toma k = 4/3 San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados d

 La atenuación depende directamente de la longitud de onda de la señal, directamente proporcional del cuadrado de la distancia, así como de las condiciones meteorológicas: a partir de los 10 GHz aumenta mucho la atenuación a causa de la lluvia.  La expresión general de la atenuación con la distancia es: L(dB) = 10 log ( 4  d/ ) 2 Atenuación en microondas San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datos Medios de comunicación No guiados

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datos Medios de comunicación No guiados Pérdidas de propagación En el espacio libre (espacio en el que no hay nada que obstruya el progreso de la radio onda), las ondas de radio decaen proporcionalmente al cuadrado de la distancia,e inverasmente proporcional al cuadrado de la longitud de onda de la onda de radio. Si le llamamos L a la relación entre potencia efectiva recibida Wr y la potencia transmitida Wt, y f (Hz) a la frecuencia, distancia d (m), longitud de onda l (m), y la ganancia absoluta de las antenas transmisora y receptora Gt y Gr dados en dB, tenemos:

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San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Las principales aplicaciones de un sistema de microondas terrestre son las siguientes  Telefonía básica (canales telefónicos)  Datos  Telégrafo/Telex/Facsímile  Canales de Televisión.  Video  Telefonía Celular (entre troncales)

El clima y el terreno son los mayores factores a considerar antes de instalar un sistema de microondas. Como por ejemplo, no se recomienda instalar sistemas en lugares donde llueva mucho; en este caso deben usarse radios con frecuencias bajas (es decir menores a 10 GHz). La consideraciones en terreno incluyen la ausencia de montañas o grandes cuerpos de agua las cuales pueden ocasionar reflecciones de multi-trayectorias. San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Comunicación vía satélite Ventajas  Gran ancho de banda  Gran cobertura nacional e internacional  Costo insensible a la distancia San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

DESVENTAJAS  Costo de operación mensual muy alto.  Retardo de 1/2 segundo  Inversión inicial en equipo de comunicaciones muy costoso (estaciones terrenas y demás dispositivos).  Muy sensible a factores atmosféricos San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

DESVENTAJAS  Sensible a la interferencia, ruido y a eclipses  Requiere de personal especializado  El mantenimiento corre a cargo del usuario  No recomendable para aplicaciones de voz  Hace uso del espectro radioeléctrico San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

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Bandas de microondas Banda.Frecuencias. L1 - 2 GHz S2 - 4 GHz C4 - 8 GHz X GHz Ku GHz K GHz Ka GHz San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datos Medios de comunicación No guiados

TIPOS DE ÓRBITAS SATELITALES (CON RESPECTO A SU DISTANCA A LA TIERRA) San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de Datos Satélites

Comunicación vía satélite San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

Enlace satelital San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datos Medios de comunicación No guiados

Comunicación vía satélite San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados La separación de 3º entre satélites permite evitar interferencia entre satélites: 3º

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Diferencia entre enlace satelital y micro-ondas:

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Para evitar interferencia interna en el equipo transmisor/receptor se usan frecuencias diferentes a la subida y la bajada: Txd Rxd f subida > f bajada B = 500 MHz El transponder se encarga de transladar la información de la f subida a la f bajada EL TRANSPONDER

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Frecuencias asignadas en banda C: GHz < f subida < 7.75 GHz 3.4 GHz < f bajada < 4.8 GHz El ancho de banda del satélite se divide en bandas, asignadas a un transponder

Transmisión: entre 6,125 y 6,425 Ghz Recepción: entre 3,9 y 4,2 GHz 6,125 y 6,425 Ghz 3,9 y 4,2 GHz Banda C: San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

entre 11,7 y 12,2 GHz Banda KU: Transmisión: 14 Ghz Recepción: entre 11,7 y 12,2 GHz 14 Ghz San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

BANDAS DE FRECUENCIAS  Banda C: Transmisión: entre 6,125 y 6,425 Ghz Recepción: entre 3,9 y 4,2 GHz  Banda Ku: Transmisión: 14 Ghz Recepción: entre 11,7 y 12,2 GHz BANDAS DE FRECUENCIAS DE LOS SATÉLITES MEXICANOS (Solidaridad I y II) BANDA Rango de Frecuencias Tx (GHz) Rango de Frecuencias Rx (GHz) L C Ku San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Fibra óptica vs. vía satélite Cobertura limitada (del cableado) Alto costo de operación mensual Costos dependientes de la distancia Requiere contratación de la línea ante una compañía telefónica Gran ancho de banda Inmunidad a la interferencia y ruido Bajo costo inicial en equipo de comunicaciones No requiere personal especializado No hay costos por el mantenimiento de la línea. No usa el espectro radioeléctrico No existe retardo Desventajas de la fibra óptica Ventajas de la fibra óptica

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Fibra óptica vs. vía satélite Costo de operación mensual muy alto. Retardo de 1/2 segundo Inversión inicial en equipo de comunicaciones muy costoso (estaciones terrenas y demás dispositivos). Muy sensible a factores atmosféricos Sensible a la interferencia y ruido Sensible a eclipses Requiere de personal especializado El mantenimiento corre a cargo del usuario No recomendable para aplicaciones de voz Hace uso del espectro radioeléctrico Gran ancho de banda Gran cobertura nacional e internacional Costo insensible a la distancia Desventajas vía satélite Ventajas vía satélite

Las señales infrarrojas pueden ser usadas para comunicación de corto alcance en un área cerrada usando propagación Línea de vista. San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Los Infrarrojos

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados El Espectro de la Luz y la Respuesta del Ojo Humano

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados some quasi-standards do exist. These include RC-5, RC-6, and REC-80. In addition, many manufacturers such as NEC have also established their own standards. The RC-5,developed by Philips, is a biphase code in which each bit has a uniform duration. The logical value of the bit is based on a transition that occurs in the middle of the defined time interval assigned to each bit. A high-to-low transition defines a “0" and a low-to-high transition defines a “1". If two or more of the same bit are sent, a transition at the beginning of each bit time is needed to set the signal to the proper start level A high-to-low transition defines a “0" and a low-to-high transition defines a “1". If two or more of the same bit are sent, a transition at the beginning of each bit time is needed to set the signal to the proper start level El standard RC-5

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados In the RC-5 standard, every command is 14 bits long. The first two bits are initialization or start bits. These allow the receiver to synchronize to the transmitter and adjust the automatic gain control. The next bit, the toggle bit, changes state with every new key press. This enables the receiver to unambiguously recognize that a particular key has been pressed multiple times in succession. The toggle bit is followed by an identifying address which allows the remote control to identify which device (TV, VCR, CD Player etc.) should respond to the command. The address is followed a code sequence identifying the button pressed. El standard RC-5

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados El standard RC-5

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San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados The basic timing is derived from a 36KHZ oscillator. The code is transmitted in biphase format. In this system, a logic 1 is transmitted as a half bit time without signal, followed by a half bit time with signal. A logic 0 has exactly the opposite structure. Each half bit consists of 32 shorter pulses. Each transmitted bit has a length of msec, the shorter pulses have a pulse width of sec on time and sec off time. A complete dataword has a length of msec, and is always transmitted completely. If the key is held pressed the code is repeated in intervals of 64 bit times (ie msec).

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Command code Function standby 12 standby 13 mute 13 mute 14 presets 14 presets 16 volume + 16 volume + 17 volume - 17 volume - 18 brightness + 18 brightness + 19 brightness - 19 brightness - 20 colour saturation + 20 colour saturation + 21 colour saturation - 21 colour saturation - 22 bass + 22 bass + These have been assigned as follows: System address Equipment 0 TV set 0 TV set 2 Teletext 2 Teletext 5 Video recorder 5 Video recorder 7 experimental 7 experimental 16 preamplifier 16 preamplifier 17 receiver/tuner 17 receiver/tuner 18 tape/cassette recorder 18 tape/cassette recorder 19 experimental 19 experimental allows 2048 commands to be transmitted divided into 32 addressable groups of 64 commands each. The RC5 code 23 bass - 24 treble + 24 treble + 25 treble - 25 treble - 26 balance right 26 balance right 27 balance left 27 balance left 48 pause 48 pause 50 fast reverse 50 fast reverse 52 fast forward 52 fast forward 53 play 53 play 54 stop 54 stop 55 record 55 record 63 system select 63 system select

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Recently introduced by Philips, the originator of RC-5, the new RC-6 expands on the structure of the RC-5. Each command consists of a header field, control field, and information field, with a defined “signal free time” between commands. The information field, which may be one to sixteen bytes in length, is designed to accommodate the complex needs of the upcoming generation of remote controls The information field, which may be one to sixteen bytes in length, is designed to accommodate the complex needs of the upcoming generation of remote controls RC-6

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Popularized by Panasonic, the REC-80 code uses space width modulation. Each bit consists of a high level of fixed time T, followed by a low level that varies in width. A space that is 2T represents a logic “0", and a space that is 3T represents a logic “1". REC-80 (Note that a “1" has a longer space than a “0," even though the pulses are the same length.)

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Sony uses a pulse-coded signal in which the length of the pulse is varied, and the length of the space is constant. In addition to these various encoding techniques, different manufacturers will change the length of the preamble, address, and data, and may add redundant bits for error checking. Some also include “change bits” which allow the receiver to detect if a button is depressed twice. SONY

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados SONY CD mode REPEAT A -> B SHUFFLE F.REV F.FWD PLAY REV FWD PAUSE STOP TUNER mode Binary codes for SONY remote control

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados REMOTE CONTROL CIRCUITS Thanks to today’s sophisticated integrated circuits, remote controls consist of little more than a keypad and an “Application Specific Integrated Circuit.” A typical circuit diagram using the Innotech Systems’ IC4001 is shown below.

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San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Las transmisiones de laser de infrarrojo directo envuelven las mismas técnicas empleadas en la transmisión por fibra óptica, excepto que el medio en este caso es el aire libre. El láser tiene un alcance de hasta 10 millas, aunque casi todas las aplicaciones en la actualidad se realizan a distancias menores de una milla. Típicamente, las transmisiones en infrarrojo son utilizadas donde la instalación de cable no es factible entre ambos sitios a conectar. Las velocidades típicas de transmisión a esas distancias son 1.5 Mbps. La ventaja del laser infrarrojo es que no es necesario solicitar permiso ante las autoridades para utilizar esta tecnología. Debe de tenerse mucho cuidado, en la instalación ya que los haces de luz pueden dañar al ojo humano. Por lo que se requiere un lugar adecuado para la instalación del equipo. Ambos sitios deben de tener línea de vista. Infrarrojo/Laser

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Para distancias cortas las transmisiones vía laser/infrarrojo son una excelente opción. Lo cual resulta en poco tiempo más económico que el empleo de estaciones terrenas de microondas. Se utiliza bastante para conectar LANs localizadas en diferentes edificios. Infrarrojo/Laser

San Luis PotosíCarlos Canto Q. Comunicación de datosMedios de comunicación No guiados Infrarrojo/Laser Fabricante: Cablefree Solutions Ltd. Modelo: Cablefree 622 Velocidad: 1 a 622 Mbps en rangos de 200 m, 500m, 1 Km y 2 Km. Longitud de Onda de operación: 785nm Fabricante: CANON, Inc. Modelo: Canobeam III, DT-50 series Velocidad: hasta 622Mbps hasta 2 km. Redes soportadas: ATM, FDDI, y Fast Ethernet. Longitud de Onda de operación: nm Fabricante: FSona Optical Wireless Modelo: SONAbeam 52-M Velocidad: 1.5 a 52 Mbps a 200 a 4250 metros Redes soportadas: N x T1/E1, DS3, E3, OC- 1/STM-0 y SONET SDH standards. Longitud de Onda de operación: 1550 nm