MEDIOS
INALÁMBRICOS
ENLACES
ÓPTICOS AL AIRE LIBRE
El principio de funcionamiento de un enlace óptico al aire libre
es similar al de un enlace de fibra óptica, sin embargo el medio
de transmisión no es un polímero o fibra de vidrio sino
el aire.
El emisor óptico produce un haz estrecho que se detecta en un
sensor que puede estar situado a varios kilómetros en la línea
de visión. Las aplicaciones típicas para estos enlaces
se encuentran en los campus de la universidades, donde las carreteras
no permiten tender cables, o entre los edificios de una compañía
en una ciudad en la que resulte caro utilizar los cables telefónicos.
Las comunicaciones ópticas al aire libre son una alternativa
de gran ancho de banda a los enlaces de fibra óptica o a los
cables eléctricos. Las prestaciones de este tipo de enlace pueden
verse empobrecidas por la lluvia fuerte o niebla intensa, pero son inmunes
a las interferencias eléctricas y no necesitan permiso de las
autoridades responsables de las telecomunicaciones.
Las mejoras en los emisores y detectores ópticos han incrementado
el rango y el ancho de banda de los enlaces ópticos al aire libre,
al tiempo que reducen los costos. Se puede permitir voz o datos sobre
estos enlaces a velocidades de hasta 45 Mbits/s . El límite para
comunicaciones fiables se encuentra sobre los dos kilómetros.
Para distancias de más de dos kilómetros son preferibles
los enlaces de microondas.
Existen dos efectos atmosféricos importantes a tener en cuenta
con los enlaces ópticos al aire libre :
• La dispersión de la luz que atenúa la señal
óptica en proporción al número y al tamaño
de las partículas en suspensión en la atmósfera.
Las partículas pequeñas, como la niebla, polvo o humo,
tienen un efecto que es función de su densidad y de la relación
existente entre su tamaño y de la longitud de onda de la radiación
infrarroja utilizada. La niebla, con una elevada densidad de partículas,
de 1 a 10 mm de diámetro, tienen un efecto más acusado
sobre el haz de luz. Las partículas de humo, más grandes,
tienen menor densidad y, por tanto, menor efecto.
• Las brisas ascensionales (originadas por movimientos del aire
como consecuencia de las variaciones en la temperatura) provocan variaciones
en la densidad del aire y, por tanto, variaciones en el índice
de refracción a lo largo del haz. Esto da lugar a la dispersión
de parte de la luz a lo largo del haz. Este efecto puede reducirse elevando
el haz de luz lo bastante con respecto a cualquier superficie caliente
o utilizando emisores múltiples. La luz de cada emisor se ve
afectada de diferente forma por las brisas, y los haces se promedian
en el receptor.
Estos sistemas suelen emplearse para transmisiones digital de alta velocidad
en banda base. En EE.UU, todos los fabricantes de productos láser
deben tener una certificación que garantiza la seguridad de sus
productos.
MICROONDAS
Los enlaces de microondas se utilizan mucho como enlaces allí
donde los cables coaxiales o de fibra óptica no son prácticos.
Se necesita una línea de visión directa para transmitir
en la banda de SHF, de modo que es necesario dispones de antenas de
microondas en torres elevadas en las cimas de las colinas o accidentes
del terreno para asegurar un camino directo con la intervención
de pocos repetidores.
Las bandas de frecuencias más comunes para comunicaciones mediante
microondas son las de 2,4, 6 y 6.8 GHz. Un enlace de microondas a 140
Mbits/s puede proporcionara hasta 1920 canales de voz o bien varias
comunicaciones de canales de 2 Mbits/s multiplexados en el tiempo.
Los enlaces de microondas presentan unas tasas de error en el rango
de 1 en 105 a 1 en 1011 dependiendo de la relación señal/ruido
en los receptores. Pueden presentarse problemas de propagación
en los enlaces de microondas, incluyendo los debidos a lluvias intensas
que provocan atenuaciones que incrementan la tasa de errores. Pueden
producirse pequeños cortes en la señal recibida cuando
una bandada de pájaros atraviesa el haz de microondas, pero es
poco frecuente que ocurra.
LUZ INFRARROJA
Permite la transmisión de información a velocidades muy
altas : 10 Mbits/seg. Consiste en la emisión/recepción
de un haz de luz ; debido a esto, el emisor y receptor deben tener contacto
visual (la luz viaja en línea recta). Debido a esta limitación
pueden usarse espejos para modificar la dirección de la luz transmitida.
SEÑALES DE RADIO
Consiste en la emisión/recepción de una señal de
radio, por lo tanto el emisor y el receptor deben sintonizar la misma
frecuencia. La emisión puede traspasar muros y no es necesario
la visión directa de emisor y receptor.
La velocidad de transmisión suele ser baja : 4800 Kbits/seg.
Se debe tener cuidado con las interferencias de otras señales.
COMUNICACIONES
VIA SATÉLITE
Los satélites artificiales han revolucionado las comunicaciones
desde los últimos 20 años. Actualmente son muchos los
satélites de comunicaciones que están alrededor de la
tierra dando servicio a numerosas empresas, gobiernos, entidades …
.
Un satélite de comunicaciones hace la labor de repetidor electrónico.
Una estación terrena A transmite al satélite señales
de una frecuencia determinada (canal de subida). Por su parte, el satélite
recibe estas señales y las retransmite a otra estación
terrena B mediante una frecuencia distinta (canal de bajada). La señal
de bajada puede ser recibida por cualquier estación situada dentro
del cono de radiación del satélite, y puede transportar
voz, datos o imágenes de televisión. De esta manera se
impide que los canales de subida y de bajada se interfieran, ya que
trabajan en bandas de frecuencia diferentes.
La capacidad que posee una satélite de recibir y retransmitir
se debe a un dispositivo conocido como transpondedor. Los transpondedores
de satélite trabajan a frecuencias muy elevadas, generalmente
en la banda de los gigahertzios. La mayoría de los satélites
de comunicaciones están situados en una órbita denominada
geoestacionaria, que se encuentra a 36000 Km sobre el ecuador . Esto
permite que el satélite gire alrededor de la tierra a la misma
velocidad que ésta, de modo que parece casi estacionario. Así,
las antenas terrestres pueden permanecer orientadas hacia una posición
relativamente estable ( lo que se conoce como “sector orbital”)
ya que el satélite mantiene la misma posición relativa
con respecto a la superficie de la tierra.
• Existe un retardo de unos 0.5 segundos en las comunicaciones
debido a la distancia que han de recorrer las señales. Los cambios
en los retrasos de propagación provocados por el movimiento en
ocho de un satélite geoestacionario necesita transmisiones frecuentes
de tramas de sincronización.
• Los satélites tienen una vida media de siete a 10 años,
pero pueden sufrir fallos que provocan su salida de servicio. Es, por
tanto, necesario dispones de un medio alternativo de servicio en caso
de cualquier eventualidad.
• Las estaciones terrenas suelen estar lejos de los usuarios y
a menudo se necesitan caros enlaces de alta velocidad. Las estaciones
situadas en la banda de bajas frecuencias (la banda C) están
dotadas de grandes antenas (de unos 30 metros de diámetro) y
son extremadamente sensibles a las interferencias. Por este motivo suelen
estar situadas lejos de áreas habitadas. Las estaciones que trabajan
en la banda Ku disponen de una antena menor y son menos sensibles a
las interferencias. Utilizar un enlace de microondas de alta capacidad
sólo ayudaría a complicar los problemas de ruido que presente
el enlace con el satélite.
• Las comunicaciones con el satélite pueden ser interceptadas
por cualquiera que disponga de un receptor en las proximidades de la
estación. Es necesario utilizar técnicas de encriptación
para garantizar la privacidad de los datos.
• Los satélites geoestacionarios pasan por periodos en
los que no pueden funcionar. En el caso de un eclipse de Sol en el que
la tierra se sitúa entre el Sol y el satélite, se corta
el suministro de energía a las células solares que alimentan
el satélite, lo que provoca el paso del suministro de energía
a las baterías de emergencia, operación que a menudo se
traduce en una reducción de las prestaciones o en una pérdida
de servicio.
• En el caso de tránsitos solares, el satélite pasa
directamente entre el Sol y la Tierra provocando un aumento del ruido
térmico en la estación terrena, y una pérdida probable
de la señal enviada por el satélite.
• Los satélites geoestacionarios no son totalmente estacionarios
con respecto a la órbita de la tierra. Las desviaciones de la
órbita ecuatorial hace que el satélite describa una figura
parecida a un ocho, de dimensiones proporcionales a la inclinación
de la órbita con respecto al ecuador. Estas variaciones en la
órbita son corregidas desde una estación de control.
• Actualmente hay un problema de ocupación de la órbita
geoestacionaria. Cuando un satélite deja de ser operativo, debe
irse a otra órbita, para dejar un puesto libre. La separación
angular entre satélites debe ser de 2 grados (anteriormente era
de 4). Esta medida implicó la necesidad de mejorar la capacidad
de resolución de las estaciones terrenas para evitar detectar
las señales de satélites próximos en la misma banda
en forma de ruido.
