INFRARROJO/LASER
3. CONCLUSIONES
4. BIBLIOGRAFÍA Y URL - GRAFIA
1. INTRODUCCIÓN
PRINCIPIOS DE LA TEORÍA DE LA COMUNICACIÓN: El rol
principal de las comunicaciones es mover información de un lugar a
otro. Cuando el transmisor y el receptor están físicamente en la
misma localidad, es relativamente fácil realizar esa función. Pero
cuando el transmisor y el receptor están relativamente lejos uno del
otro, y además queremos mover altos volúmenes de información en un
periodo corto de tiempo, entonces será necesario emplear una forma
de comunicación maquina-máquina.
El método más adecuado para la comunicación maquina-máquina es
vía una señal generada electrónicamente. La razón del uso de la
electrónica, es porque una señal puede ser generada, transmitida,
detectada y almacenada temporal o permanentemente; también porque
pueden ser transmitidos grandes volúmenes de información dentro en
un periodo corto de tiempo.
El concepto básico de la teoría de comunicaciones es que una
señal tiene al menos dos estados diferentes que pueden ser
detectados. Los dos estados representan un cero o un uno, encendido
o apagado, etc. Tan pronto como los dos estados puedan ser
detectados, la capacidad de mover información existe. Las
combinaciones específicas de estados (las cuales son conocidas como
códigos) pueden representar cualquier carácter alfabético o
numérico, y podrá ser transmitido en forma pura de información desde
las máquinas para interactuar con o en forma representativa (el
código) que permita el reconocimiento de la información por los
humanos.
COMUNICACIÓN POR MEDIO DE SEÑALES ELÉCTRICAS: La forma
elemental para la generación de una señal electrónicamente sobre una
línea de comunicación de grado de voz es conocida como onda
senosoidal. La cual también puede ser representada como una onda de
tipo cuadrada; ambas señales se muestran en la siguiente figura:
La onda senosoidal a una particular frecuencia (el número
completo de ciclos por unidad de tiempo) es aquella que empieza en
un nivel cero y alcanza gradualmente un nivel máximo y va
decreciendo hasta llegar al nivel mínimo y continua así hasta
completar el ciclo completo. A mayor número de ciclos por unidad de
tiempo, mas alta será la frecuencia. La onda cuadrada sigue el mismo
proceso que la onda senosoidal, excepto que alcanza el máximo nivel
(y el mínimo) en forma instantánea y permanece por un instante de
tiempo, después cambia al mínimo nivel y permanece por un instante
de tiempo hasta completar el ciclo completo. Este nivel máximo y
mínimo representa un cero y uno ( 0 y 1) respectivamente.
Para comunicaciones sobre redes telefónicas por ejemplo en donde
se emplean frecuencias en el orden de 300 y 3,330 Hz, no es posible
transmitir información empleando directamente ondas senosoidales,
debido a que las señales se atenúan muy fácilmente a esas
frecuencias. Para contrarrestar esto, existen técnicas para permitir
una mejor transmisión de la señal sobre dichas frecuencias.
MODULACIÓN: La manipulación de esos cambios de las ondas
senosoidales es un proceso conocido como modulación/demodulación. La
modulación es la capacidad inherente de tomar la información digital
(ondas cuadradas) y modificar las frecuencias específicas de la
señal portadora para que la información pueda ser transmitida de un
punto a otro sin ningún problema. La demodulación es el proceso de
regresar la información a su forma original.
CANAL DE TRANSMISIÓN: Es el medio que soporta la
propagación de señales acústicas, electromagnéticas, de luz u ondas.
Los canales de transmisión son típicamente cables metálicos o fibra
óptica que acotan (confinan) la señal por si mismos, las radio
transmisiones, la transmisión por satélite o por microondas por
línea de vista.
Los medios físicos que acarrean la información pueden ser de dos
Tipos: confinados (bounded) o limitados y no confinados (unbounded).
En un medio confinado, las señales se ven limitadas por el medio y
no se salen de él -excepto por algunas pequeñas pérdidas. Los medios
no-confinados utilizan el aire como medio de transmisión, y cada
medio de transmisión viene siendo un servicio que utiliza una banda
del espectro de frecuencias. A todo el rango de frecuencias se le
conoce como espectro electromagnético. El espectro electromagnético
ha sido un recurso muy apreciado y como es limitado, tiene que ser
bien administrado y regulado. Los administradores del espectro a
nivel mundial son la WRC (World Radiocommunication Conference) de la
ITU-R (International Telecommunications Union Radiocommunications
sector). Esta entidad realiza reuniones mundialmente en coordinación
con los entes reguladores de cada país para la asignación de nuevas
bandas de frecuencia y administración del espectro.
La asignación de bandas del espectro varia de país a país.
El objeto de estudio de este trabajo son los medios no
confinados.
2. MEDIOS NO
CONFINADOS
2.1 MICROONDAS
TERRESTRES
Los sistemas de microondas terrestres han abierto una puerta a
los problemas de transmisión de datos, sin importar cuales sean,
aunque sus aplicaciones no estén restringidas a este campo
solamente. Las microondas están definidas como un tipo de onda
electromagnética situada en el intervalo del milímetro al metro y
cuya propagación puede efectuarse por el interior de tubos
metálicos. Es en sí una onda de corta longitud.
Tiene como características que su ancho de banda varia entre 300
a 3.000 MHz, aunque con algunos canales de banda superior, entre 3´5
Ghz y 26 Ghz. Es usado como enlace entre una empresa y un centro que
funcione como centro de conmutación del operador, o como un enlace
entre redes Lan. Para la comunicación de microondas terrestres se
deben usar antenas parabólicas, las cuales deben estar alineadas o
tener visión directa entre ellas, además entre mayor sea la altura
mayor el alcance, sus problemas se dan perdidas de datos por
atenuación e interferencias, y es muy sensible a las malas
condiciones atmosféricas.
Otros dos medios utilizados en menor escala, y sólo cuando las
necesidades obligan, son los que componen las redes inalámbricas por
excelencia, las emisiones de infrarrojos y las de
microondas terrestres. Para las dos se precisa unas
condiciones ambientales muy concretas, pues están sujetas a
múltiples interferencias, y aunque las microondas son
lógicamente superiores, ni las distancias, ni la capacidad del
medio, ni la velocidad, la convierten en un sistema muy
utilizado.
Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexiones a larga
distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre
antenas parabólicas. Se suelen utilizar en sustitución del cable
coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y
amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para
transmisión de televisión y voz.
La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las
pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial
y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con las
lluvias. Las interferencias es otro inconveniente de las microondas
ya que al proliferar estos sistemas, pude haber más solapamientos de
señales.
Por lo general se utilizan antena parabólica de aproximadamente 3
metros de diámetro, tienen que estar fijadas rígidamente. Este emite
in estrecho haz que debe estar perfectamente enfocado con la otra
antena, en este caso receptor. Es conveniente que las antenas este a
una cierta distancia del suelo para impedir que algún obstáculo se
interponga en las has.
La distancia máxima entre antenas sin ningún obstáculo es de 7,14
Kms, claro que esta distancia se puede aumentar si se aprovecha a la
curvatura de la tierra haciendo refractar las microondas en la
atmósfera terrestre. El uso principal de este tipo de trasmisión se
da en las telecomunicaciones de largas distancias, se presenta como
alternativa del cable coaxial o la fibra óptica.
Este sistema
necesita menor numero de repetidores o amplificadores que el cable
coaxial pero necesita que las antenas estén alineadas. Los
principales usos de las Microondas terrestres son para la
transmisión de televisión y vos.
También se usan para enlazar
punto a punto dos edificios.
La banda de frecuencia va desde 2 a
40 GHz. Cuanto mayor es la frecuencia utilizada mayor es el ancho de
banda lo que da mayor velocidad virtual de transmisión. La banda de
frecuencia va desde 2 a 40 GHz. Cuanto mayor es la frecuencia
utilizada mayor es el ancho de banda lo que da mayor velocidad
virtual de transmisión.
Servicios de Interés Particular: Son aquellos establecidos
por una persona natural o jurídica para satisfacer sus necesidades
internas de comunicación, utilizando redes privadas. En esta
categoría se incluyen los servicios mediante red privada de
telecomunicaciones, ya sea fija o móvil, o utilizando enlaces
multicanales de microondas terrestres o estaciones terrenas para
comunicación vía satélite, o cualquier combinación de las
anteriores, así como la operación de estaciones para
radioexperimentación. El medio de comunicación conocido como
microondas terrestres se compone de todas aquellas bandas de
frecuencia en el rango de 1 GHz en adelante. El término " microondas
" viene porque la longitud de onda de esta banda es muy pequeña
(milimétricas o micrométricas), resultado de dividir la velocidad de
la luz entre la frecuencia en Hertz. Pero por costumbre el término
se asocia a la tecnología conocida como microondas terrestres, que
utilizan un par de radios y antenas de microondas. Tanto los
operadores de redes fijas como los móviles utilizan las microondas
para superar el cuello de botella de la última milla de otros medios
de comunicación.
Éste es un medio de transmisión que ya tiene muchas décadas de
uso: en el pasado las compañías telefónicas se aprovechaban de su
alta capacidad para la transmisión de tráfico de voz. Gradualmente,
los operadores reemplazaron el corazón de la red a fibra óptica,
dejando como medio de respaldo la red de microondas. Lo mismo
sucedió con el video, el cual fue sustituido por el satélite.
A
pesar de todo, las microondas terrestres siguen conformando un medio
de comunicación muy efectivo para redes metropolitanas para
interconectar bancos, mercados, tiendas departa-mentales y radio
bases celulares.
Las estaciones de microondas terrestres
consisten en un par de antenas con línea de vista -conectadas aun
radio transmisor- que radian radiofrecuencia (RF) en el orden de 1
GHz a 50 GHz.
Las principales frecuencias utilizadas en
microondas se encuentran alrededor de los 10-5 GHz, 18, 23 y 26 GHz,
las cuales son capaces de conectar dos localidades de hasta 24
kilómetros de distancia una de la otra. Los equipos de microondas
que operan a frecuencias más bajas, entre 2-8GHz, puede transmitir a
distancias de entre 30 y 45 kilómetros. La única limitante de estos
enlaces es la curvatura de la Tierra, aunque con el uso de
repetidores se puede extender su cobertura a miles de
kilómetros.
Debido a que todas las bandas de frecuencias de
microondas terrestres ya han sido subastadas, para utilizar este
servicio son necesarias frecuencias permitidas por las autoridades
de telecomunicaciones; es muy frecuente el uso no autorizado de este
tipo de enlaces en versiones punto-punto y punto-multipunto. En el
sitio Web de la Cofetel se encuentra la lista de los permisionarios
autorizados de esta banda de frecuencias.
2.2 SATÉLITE
ANTECEDENTES HISTÓRICOS
Un satélite es un cuerpo que gira libremente alrededor de otro.
Un satélite terrestre natural es la Luna. Existen satélites
terrestres artificiales que han sido colocados en orbita por el
hombre. El primer satélite de esta clase fue el SPUTNIK (1957),
enviado al espacio por los rusos. La tecnología se fue
perfeccionando y divulgando y otros países también lo lograron. Hoy
en día, colocar un satélite en orbita es una operación casi
rutinaria.
SATÉLITES DE TELECOMUNICACIONES
Los satélites artificiales han tenido múltiples usos (estudio de
fenómenos atmosféricos, determinación de zonas geológicas,
identificación de cosechas, inteligencia militar, etc.) pero los han
empleado sobre todo en las telecomunicaciones, para comunicar
grandes áreas. Los satélites hacen las veces de “repetidor”: recibe
la señal que viene de la antena y la retransmite a la Tierra.
Entonces las frecuencias en el enlace de subida (uplink) son
diferentes de la frecuencia de bajada (downlink).
Cuando se vio que los satélites de telecomunicaciones eran
eminentemente de índole internacional, se convoco a los países para
asociarse a una nueva organización especialmente dedicada a estos
satélites; se fundo así INTELSAT en 1965, de la cual COMSAT tiene
una participación el 23%. TELECOM también tiene una participación en
esta importante empresa mundial. En Colombia se instalo la primera
antena terrestre para telecomunicaciones satelitales en Chocontá en
1970.
ORBITAS GEOESTACIONARIA
Los satélites mantienen en orbita, pues existe equilibrio entre
la fuerza centrifuga, por la velocidad que llevan en la orbita, y la
fuerza de atracción de la gravedad terrestre. Dependiendo de la
altura de la orbita, el satélite toma más o menos tiempo en una
circunvolución: a mayor altura, el satélite toma más tiempo.
Cuando el satélite gira en una orbita situada sobre el plano
ecuatorial y una altura de cerca de 36.000 Kms sobre el nivel del
mar, el tiempo de giro es de 24 horas, con lo cual rota a la misma
velocidad y en el mismo plano que la tierra y por lo tanto parece
estático respecto a ella. A esta orbita se la conoce como orbita
geoestacionaria.
Como los satélites deben estar separados los unos a los otros
para evitar interferencias, es obvio que el número de posiciones
geoestacionarias disponible es finito.
Una manera sencilla de diferenciar los diversos sistemas de
satélites es por la altura a la que se encuentran. También es un
factor clave para determinar cuantos satélites necesita un sistema
para conseguir una cobertura mundial y la potencia que debe tener.
Dado cierto ancho de haz de la antena del satélite, el área de
cobertura del mismo será mucho menor estando en una órbita de poca
altura que estando en otra de mayor altura. Sin embargo, la potencia
necesaria para emitir desde una órbita baja es muy inferior a la
necesitada en casos de mayor altura de la órbita.
SATÉLITES GEO, MEO Y LEO
Los expertos en satélites utilizan cuatro términos básicos para
describir las diversas altitudes, que son los que son: GEO, MEO,
LEO, los satélites colocados en la orbita geoestacionaria se conocen
como satélites GEO (Geostationary Eartht Orbit). Los
satélites en orbitas mas bajas se denominan LEO (Low Eartht
Orbit) y generalmente giran en orbitas del orden de mil Kms de
altura. Algunos con orbitas un poco mayores (del orden de 5.000
hasta 10.000 Kms) se les conoce como MEO (Medium Earth
Orbit).
GEO
Abreviatura de Órbita Terrestre Geosíncrona. Los satélites GEO
orbitan a 35848 kilómetros sobre el ecuador terrestre. A esta
altitud, el periodo de rotación del satélite es exactamente 24 horas
y, por lo tanto, parece estar siempre sobre el mismo lugar de la
superficie del planeta. La mayoría de los satélites actuales son
GEO.
Los GEO precisan menos satélites para cubrir la totalidad de la
superficie terrestre. Sin embargo adolecen de un retraso (latencia)
de 0.24 segundos, debido a la distancia que debe recorrer la señal
desde la tierra al satélite y del satélite a la tierra. Así mismo,
los GEO necesitan obtener unas posiciones orbítales específicas
alrededor del ecuador para mantenerse lo suficientemente alejados
unos de otros (unos 1600 kilómetros o dos grados).
MEO
Los satélites de órbita terrestre media se encuentran a una
altura de entre 10075 y 20150 kilómetros. A diferencia de los GEO,
su posición relativa respecto a la superficie no es fija. Al estar a
una altitud menor, se necesita un número mayor de satélites para
obtener cobertura mundial, pero la latencia se reduce
substancialmente. En la actualidad no existen muchos satélites MEO,
y se utilizan para posicionamiento.
LEO
Las órbitas terrestres de baja altura prometen un ancho de banda
extraordinario y una latencia reducida. Existen planes para lanzar
enjambres de cientos de satélites que abarcarán todo el planeta. Los
LEO orbitan generalmente por debajo de los 5035 kilómetros, y la
mayoría de ellos se encuentran mucho más abajo, entre los 600 y los
1600 kilómetros. A tan baja altura, la latencia adquiere valores
casi despreciables de unas pocas centésimas de segundo.
Tres tipos de LEO manejan diferentes cantidades de ancho de
banda. Los LEO pequeños están destinados a aplicaciones de bajo
ancho de banda (de decenas a centenares de Kbps), como los
buscapersonas, e incluyen a sistemas como OrbComm. Los grandes LEO
pueden manejar buscapersonas, servicios de telefonía móvil y algo de
transmisión de datos (de cientos a miles de Kbps). Los LEO de banda
ancha (también denominados megaLEO) operan en la franja de los Mbps
y entre ellos se encuentran Teledesic, Celestri y SkyBridge.
Saturación de las órbitas.
En algunos sectores se ha mostrado cierta preocupación por la
gran cantidad de satélites que podrían juntarse en una porción
relativamente pequeña del espacio, ya que son numerosos los sistemas
de satélites LEO proyectados. La zona de órbitas de baja altura
(LEO), parte de la atmósfera terrestre hasta una zona de alta
radiación conocida como el "cinturón de Van Allen". Son 900
Kilómetros de distancia que pueden albergar una cantidad inmensa de
recorridos. El proyecto de Teledesic no ocuparía más de 10 Km. Allí
podrían colocarse más de 60.000 satélites sin problemas, según
George Gilder, ácido analista de la revolución de la información,
quien califica como absurdo siquiera pensar en la posibilidad de una
superpoblación de satélites.
Chatarra espacial.
Una vez que los LEO se encuentren en órbita, se presenta todo un
nuevo conjunto de dificultades. En primer ligar existe el problema
de la llamada "chatarra espacial", que consiste en restos de las
anteriores misiones espaciales de todos los tamaños, velocidades y
peligrosidades.
Pérdida y sustitución de satélites.
Aunque los satélites no resulten alcanzados por los escombros
espaciales, cabe la posibilidad de que caigan a la atmósfera. A
diferencia de los GEO, que cuando acaban su vida útil se desplazan a
una órbita de estacionamiento unos pocos kilómetros más alejada de
lo normal, los LEO se desintegrarán en la atmósfera. Aunque la vida
de un satélite oscila entre los 10 y 12 años, con los LEO debe
tenerse en cuenta una política de sustitución de satélites.
Existen otras clases de orbitas que son:
Órbita Ecuatorial: En este tipo de órbita la trayectoria
del satélite sigue un plano paralelo al ecuador, es decir tiene una
inclinación de 0.
Órbitas Inclinadas: En este curso la trayectoria del
satélite sigue un plano con un cierto ángulo de inclinación respecto
al ecuador.
Órbitas Polares: En esta órbita el satélite sigue un plano
paralelo al eje de rotación de la tierra pasando sobre los polos y
perpendicular al ecuador.
Órbitas circulares: Se dice que un satélite posee una
órbita circular si su movimiento alrededor de la tierra es
precisamente una trayectoria circular. Este tipo de órbita es la que
usan los satélites geosíncronos.
Órbitas elípticas (Monlniya): Se dice que un satélite
posee una órbita elíptica si su movimiento alrededor de la tierra es
precisamente una trayectoria elíptica. Este tipo de órbita posee un
perigeo y un apogeo.
ESTACIONES SATELITALES TERRESTRES
En general una estación terrestre se compone de los siguientes
elementos.