REDES INALAMBRICAS

Decibelio es la unidad relativa empleada en acstica y telecomunicaciones para expresar la relacin entre dos magnitudes, acsticas o elctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.

El decibelio, cuyo smbolo es dB, es una unidad logartmica. Es un submltiplo del belio, de smbolo B, que es el logaritmo de la relacin entre la magnitud de inters y la de referencia, pero no se utiliza por ser demasiado grande en la prctica, y por eso se utiliza el decibelio, la dcima parte de un belio. El belio recibi este nombre en honor de Alexander Graham Bell.

DECIBELIOSNivel de intensidad del sonido.[1]180 dBExplosin del Volcan Krakatoa. Se cree que es el mayor sonido registrado en la historia.140 dBUmbral del dolor130 dBAvin despegando120 dBMotor de avin en marcha110 dBConcierto / acto cvico100 dBPerforadora elctrica90 dBTrfico / Pelea de dos personas80 dBTren70 dBAspiradora50/60 dBAglomeracin de gente40 dBConversacin20 dBBiblioteca10 dBRespiracin tranquila0 dBUmbral de audicinEl ruido es un concepto importante en los sistemas de comunicacin, incluyendo las LAN.

Cuando se habla de ruido, normalmente se hace referencia a sonidos indeseables; sin embargo, cuando se habla de comunicaciones se entiende por ruido seales indeseables.

El ruido puede provenir de fuentes naturales y tecnolgicas, y se agrega a las seales de datos en los sistemas de comunicacin.

EL RUIDO EN TIEMPO Y FRECUENCIA

4-230.1 s tiempo de promediacin3 X 10-110-3 X 10-11

100 s1.0 s tiempo de promediacin3 X 10-110-3 X 10-11

100 s0.010.1110100Tiempo de promediacin, , s10-1010-1110-12y()Ruido en frecuencia y y()En conexiones a Internet el ancho de banda es la cantidad de informacin o de datos que se puede enviar a travs de una conexin de red en un perodo dado. El ancho de banda se indica generalmente en bits por segundo (bps), kilobits por segundo (Kbps), o megabits por segundo (Mbps).

Para seales analgicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la seal. Puede ser calculado a partir de una seal temporal mediante el anlisis de Fourier. Tambin son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango.

Figura 1.- El ancho de banda viene determinado por las frecuencias comprendidas entre f1 y f2.

As, el ancho de banda de un filtro es la diferencia entre las frecuencias en las que su atenuacin al pasar a travs de filtro se mantiene igual o inferior a 3 dB comparada con la frecuencia central de pico (fc) en la Figura 1.

ANCHO DE BANDA

Una onda electromagntica es la forma de propagacin de la radiacin electromagntica a travs del espacio. Y sus aspectos tericos estn relacionados con la solucin en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell.

A diferencia de las ondas mecnicas, las ondas electromagnticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vaco.

ONDA ELECTROMAGNETICALa longitud de una onda es el perodo espacial de la misma, es decir, la distancia a la que se repite la forma de la onda.

Normalmente se consideran dos puntos consecutivos que poseen la misma fase: dos mximos, dos mnimos, dos cruces por cero (en el mismo sentido).

Por ejemplo, la distancia recorrida por la luz azul (que viaja a 299.792.458 m/s) durante el tiempo transcurrido entre dos mximos consecutivos de su campo elctrico (o magntico) es la longitud de onda de esa luz azul.

LONGITUD DE ONDA

Frecuencia es una magnitud que mide el nmero de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenmeno o suceso peridico.Ejemplos de ondas de distintas frecuencias; se observa la relacin inversa con la longitud de onda.

Para calcular la frecuencia de un suceso. Segn el SI (Sistema Internacional), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hercio es aquel suceso o fenmeno repetido una vez por segundo. As, dos hercios son dos sucesos (perodos) por segundo, etc.

Esta unidad se llam originariamente ciclo por segundo (cps) y an se sigue utilizando. Otras unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto (rpm). Las pulsaciones del corazn y el tempo musical se miden en pulsos por minuto (bpm, del ingls beats per minute).

Un mtodo alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recproca de esta manera:

FRECUENCIA

Un mtodo alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recproca de esta manera:

donde T es el periodo de la sealEn fsica la amplitud de un movimiento oscilatorio, ondulatorio o seal electromagntica es una medida de la variacin mxima del desplazamiento u otra magnitud fsica que vara peridica o cuasiperidicamente en el tiempo. Es la distancia mxima entre el punto mas alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio.

AMPLITUD DE ONDA

Se denomina espectro electromagnticoa la distribucin energtica del conjunto de las ondas electromagnticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagntico o simplemente espectro a la radiacin electromagntica que emite (espectro de emisin) o absorbe (espectro de absorcin) una sustancia. Dicha radiacin sirve para identificar la sustancia de manera anloga a una huella dactilar.

Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, adems de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre ste, como la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiacin.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

SERVICIOFRECUENCIAS DE OPERACINPOTENCIA IRRADIADARadiodifusin de AM

535 - 1705 kHz

Mn 100 W Mx 100 kWRadiodifusin de FM

88 - 108 MHz

Mn 30 W Max 100 kWRadiodifusin de TV

TV abiertaVHF bajo: 54 - 72 MHz (canales 2-4)76 - 88 MHz (c. 5-6) VHF alto: 174 - 216 MHz (c. 7-13) UHF (en gral. TV codificada, o sea no abierta)512 - 806 MHz (21-69)VHF. Mn 5 kw en estacin autnoma, 50 W en repetidora. Mx 30 kW en transmisor irradiado hasta 150 kW UHF (codificado, rea reducida):aprox. 25 W Telefona celular

SRMC/STM: 869 - 894 MHz (base)824 - 849 MHz (mvil)PCS: 1850 - 1910 MHz (mvil)1930 - 1990 MHz (base)Celdas en zona muy urbanizada:Aprox. 20 W Zona rural: mx. 100 W HFServicio fijo y mvil (en gral uso comercial):2 - 30 MHz Radioaficionados: bandas en los rangos de 1,8 - 3,6 - 3,8 - 7 -10 - 14 - 18 - 21 - 25 y 29 MHzSe especifica potencia pico de envolvente (la potencia media est unos 10 dB por debajo)Uso comercial: mx 160 W Radioaficin: mximo 1,5 kWVHF y UHF

[MHz]30 - 50 138 - 174242 - 280340 - 399421 - 426443 - 490Handies 6 W Mvil 40 W Base 60 W Estos son valores tpicosMvil Martimo

Rangos HF: 4, 6, 8, 12, 16, 18, 22, 25 MHzRangos VHF: 156, 0 - 157,5 / 160,5 - 162 MHzHF: aprox. 150 W pico de envolventeVHF: 25 W

Mvil Aeronutico

HF (AM): entre 2 y 30 MHzVHF: 108 - 118 MHz radionavegacin (ILS, VOR)118 - 136 MHz comunicaciones mvil - tierraHF: hasta 400 W PEP (media 100 W)VHF: 20 W

BandaNombreAplicaciones30-300 KhzLF (low frecuency) - baja frecuencianavegacin area y martima300-3000 KhzMF (medium frecuency) - frecuencia medianavegacin, radio, comercial AM, enlaces privados fijos y mviles3-30 MhzHF (high frecuency) - alta frecuenciaradiodifusin onda corta, enlacesfijos y mviles30-300 MhzVHF (very high frecuency) - muy alta televisin, radio FM, enlacesfrecuenciafijos y mviles300-3000 MhzUHF (ultra high frecuency) - frecuenciatelevisin y microondas, navegacinultra altameteorologa3-30 GhzSHF (super high frecuency) - frecuenciamocroondas y satlite, super altaradionavegacin30-300 GhzEHF (extra high frecuency) - frecuencia experimentalextra altaMETODOS DE ACCESOFDMA (Frequency Division Multiple Access)Donde la banda de transmisin es dividida en un determinado nmero de canales, los cuales son atribuidos a los usuarios a travs de un proceso de asignacin por demanda, o sea, en una RBS el usuario puede utilizar cualquiera de los canales que estn desocupados en el instante considerado. Esta tcnica es la nica aplicable a los sistemas analgicos.

TDMA (Time Division Multiple Access) En este caso, cada usuario dispone de toda la banda de frecuencia durante un determinado perodo de tiempo denominado ventana (slot). Basta transmitir las muestras de la seal en un nmero finito de instantes para que sea reconstruido en el receptor (Vase figura 3. Muestras de otras seales pueden ser intercaladas en la transmisin y tambin recuperadas en la recepcin a travs de un detector sncrono adecuado. La interferencia entre canales adyacentes es limitada por este sincronismo, que permite la captacin de la energa de una seal determinada, recibida en el tiempo correcto.

CDMA (Code Division Multiple Access) Es una tcnica donde a cada usuario se atribuye una secuencia de cdigo distinta y todos utilizan la misma banda de frecuencias (Vase Figura 4). El cdigo en cuestin provoca una dispersin del espectro de frecuencia relativa a la banda originalmente ocupada por el usuario. De aqu, esta tcnica es tambin conocida por DS-SSMA (Direct Sequence - Spread Spectrum Multiple Access). La tcnica del Spread Spectrum consiste en combinar la seal de informacin con un cdigo cuya tasa es muy superior. El resultado es una dispersin de la informacin en una banda mucho mayor del espectro. La ventaja del mtodo es que la cantidad de energa por banda es muy pequea, garantizando una mayor inmunidad a interferencias.

FDMAUn Usuario, Un Canal(AMPS)30 KHz AMPS, 10 KHz NAMPS...TiempoFrecuencia...TDMATiempoTres Usuarios, Un Canal(GSM, DECT)12312...FrecuenciaCDMAFrecuenciaMuchos Usuarios, Un solo canal de banda ancha TiempoPROPAGACION ELECTROMAGNETICAONDA La onda consiste en una perturbacin que se propaga con una determinada dependencia espacio-temporal, que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vaco. En una onda se pueden distinguir:

Amplitud: Es el valor mximo de la funcin de onda y corresponde al mximo valor que alcanza la perturbacin en un punto.

Medimos la amplitud A1 de la oscilacin de la temperatura en la posicin x1

Medimos la amplitud A2 de la oscilacin de la temperatura en la posicin x2Perodo (T): Es el tiempo mnimo transcurrido para que en un punto se repita un mismo valor de la perturbacin.

Frecuencia (F): Es el nmero de veces que en la unidad de tiempo se repite el mismo valor de la perturbacin en un punto. Equivale a la inversa del periodo y su unidad es el ciclo por segundo o Hertzio (Hz).

Un mtodo alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recproca de esta manera:

donde T es el periodo de la seal.

Longitud de onda: Es la distancia mnima entre dos puntos con el mismo valor de la perturbacin (se toman como referencia los picos) su unidad de medida es el metro. = c / f

Las ondas se propagan a una velocidad v. Si consideramos que las ondas se desplazan con velocidad constante, el producto de la velocidad por el perodo es igual a la longitud de onda.

= v . T

La velocidad de las ondas electromagnticas en el vaco es de 300.000 km/s.

Onda Portadora Como su nombre lo indica la onda portadora lleva (o porta) la seal de informacin. Por lo general se utilizan ondas senoidales de radiofrecuencia las que son capaces de viajar grandes distancias. Para proveerlas de informacin, las portadoras deben ser moduladas.

Elementos de una ondaEspectro de las ondas electromagnticas

El desplazamiento mximo de la onda se denomina amplitud (A). La distancia entre dos puntos consecutivos de la onda que se encuentran en el mismo estado de vibracin se llama longitud de onda (). En el esquema se observa que la onda es una oscilacin que va pasando por mximos (crestas) y mnimos (valles); la longitud de onda corresponde a la separacin existente entre dos valles o dos crestas consecutivas.

ESPECTRO RADIOELECTRICORecurso natural limitado por el cual se propagan las ondas radioelctricas sin gua artificial, vale decir por el aire.

En el Per su administracin est asignada al MTC. Indicado el uso del espectro a travs del PNAF: Plan Nacional de Atribucin de Frecuencias.

En todos los pases el espectro est dividido en bandas que van desde 10 kHz hasta 300 GHz.

BandaNombreAplicaciones30-300 KhzLF (low frecuency) - baja frecuencianavegacin area y martima300-3000 KhzMF (medium frecuency) - frecuencia medianavegacin, radio, comercial AM, enlaces privados fijos y mviles3-30 MhzHF (high frecuency) - alta frecuenciaradiodifusin onda corta, enlacesfijos y mviles30-300 MhzVHF (very high frecuency) - muy alta televisin, radio FM, enlacesfrecuenciafijos y mviles300-3000 MhzUHF (ultra high frecuency) - frecuenciatelevisin y microondas, navegacinultra altameteorologa3-30 GhzSHF (super high frecuency) - frecuenciamocroondas y satlite, super altaradionavegacin30-300 GhzEHF (extra high frecuency) - frecuencia experimentalextra altaCLASIFICACION DE LAS BANDAS DE FRECUENCIA

SERVICIOFRECUENCIAS DE OPERACINPOTENCIA IRRADIADARadiodifusin de AM

535 - 1705 kHz

Mn 100 W Mx 100 kWRadiodifusin de FM

88 - 108 MHz

Mn 30 W Max 100 kWRadiodifusin de TV

TV abiertaVHF bajo: 54 - 72 MHz (canales 2-4)76 - 88 MHz (c. 5-6) VHF alto: 174 - 216 MHz (c. 7-13) UHF (en gral. TV codificada, o sea no abierta)512 - 806 MHz (21-69)VHF. Mn 5 kw en estacin autnoma, 50 W en repetidora. Mx 30 kW en transmisor irradiado hasta 150 kW UHF (codificado, rea reducida):aprox. 25 W Telefona celular

SRMC/STM: 869 - 894 MHz (base)824 - 849 MHz (mvil)PCS: 1850 - 1910 MHz (mvil)1930 - 1990 MHz (base)Celdas en zona muy urbanizada:Aprox. 20 W Zona rural: mx. 100 W HFServicio fijo y mvil (en gral uso comercial):2 - 30 MHz Radioaficionados: bandas en los rangos de 1,8 - 3,6 - 3,8 - 7 -10 - 14 - 18 - 21 - 25 y 29 MHzSe especifica potencia pico de envolvente (la potencia media est unos 10 dB por debajo)Uso comercial: mx 160 W Radioaficin: mximo 1,5 kWVHF y UHF

[MHz]30 - 50 138 - 174242 - 280340 - 399421 - 426443 - 490Handies 6 W Mvil 40 W Base 60 W Estos son valores tpicosMvil Martimo

Rangos HF: 4, 6, 8, 12, 16, 18, 22, 25 MHzRangos VHF: 156, 0 - 157,5 / 160,5 - 162 MHzHF: aprox. 150 W pico de envolventeVHF: 25 W

Mvil Aeronutico

HF (AM): entre 2 y 30 MHzVHF: 108 - 118 MHz radionavegacin (ILS, VOR)118 - 136 MHz comunicaciones mvil - tierraHF: hasta 400 W PEP (media 100 W)VHF: 20 WPROPAGACION DE LAS SEALES RADIOTipos de propagacin La transmisin de ondas de radio utiliza cinco tipos de propagacin distintos: - Superficial- Troposfrica- Ionosfrica - Lnea de vista - Espacio

La tecnologa de radio considera que la tierra est rodeada por dos capas de atmsfera: la troposfera y la ionosfera. La troposfera es la pocin de la atmsfera que se extiende hasta aproximadamente 45 km desde la superficie de la tierra (en terminologa de radio, la troposfera incluye una capa de mxima altitud denominada estratosfera) y contiene aquello en lo que nosotros generalmente pensamos como el aire. Las nubes, el viento, las variaciones de temperatura y el clima en general ocurren en la troposfera, al igual que los viajes en avin. La ionosfera es la capa de la atmsfera por encima de la troposfera pero por debajo del espacio. Esta mas all de lo que nosotros denominamos atmsfera y contiene partculas libres cargadas elctricamente (de aqu el nombre).

Propagacin en superficie.En la propagacin en superficie, la ondas de radio viajan a travs de la porcin mas baja de la atmsfera, abrazando a la tierra. A las frecuencias mas bajas, las seales emanan en todas las direcciones desde la antena de transmisin y sigue la curvatura de la tierra. La distancia depende de la cantidad de potencia en la seal: cuanto mayor es la potencia mayor es la distancia. La propagacin en superficie tambin puede tener lugar en el agua del mar.

Propagacin troposferica.La propagacin troposfrica puede actuar de dos formas. O bien se puede dirigir la seal en lnea recta de antena a antena (visin directa) se puede radiar con un cierto ngulo hasta los niveles superiores de la troposfera donde se refleja hacia la superficie de la tierra. El primer mtodo necesita que la situacin del receptor y el transmisor est dentro de distancias de visin, limitadas por la curvatura de la tierra en relacin a la altura de las antenas. El segundo mtodo permite cubrir distancias mayores.

Propagacin Ionosfrica.En la Propagacin Ionosfrica, las ondas de radio de ms alta frecuencia se radian hacia la ionosfera donde se reflejan de nuevo hacia la tierra. La densidad entre la troposfera y la ionosfera hace que cada onda de radio se acelere y cambie de direccin, curvndose de nuevo hacia la tierra. Este tipo de transmisin permite cubrir grandes distancias con menor potencia de salida.

Propagacin por visin directa.En la Propagacin por visin directa, se trasmite seales de muy alta frecuencia directamente de antena a antena, siguiendo una lnea recta. Las antenas deben ser direccionales, estando enfrentadas entre si, y/o bien estn suficientemente altas suficientemente juntas para no verse afectadas por la curvatura de la tierra. La propagacin por visin directa es compleja porque las transmisiones de radio no se pueden enfocar completamente. Las ondas emanan hacia arriba y hacia abajo as como hacia delante y pueden reflejar sobre la superficie de la tierra o partes de la atmsfera. Las ondas reflejadas que llegan a la antena receptora mas tarde que la porcin directa de la transmisin puede corromper la seal recibida.

Propagacin por el espacio.La Propagacin por el espacio utiliza como retransmisor satlites en lugar de la refraccin atmosfrica. Una seal radiada es recibida por un satlite situado en rbita, que la reenva devuelta a la tierra para el receptor adecuado. La transmisin va satlite es bsicamente una transmisin de visin directa como un intermediario. La distancia al satlite de la tierra es equivalente a una antena de sper alta ganancia e incremente enormemente la distancia que puede ser cubierta por una seal.

CARACTERISTICAS DE LA PROPAGACION DE SEALESFading: Desvanecimiento de la seal.

Multitrayectoria: Las seales llegan a la antena de recepcin por mltiples caminos, por lo que estas seales son recibidas en diferentes fases. Esto implica que algunas seales se pueden sumar para formar una seal ms robusta, mientras que otras se anulan causando que se debilite la seal

Tcnicas Frente al MultitrayectoDiversidad: Cuando se implementa la diversidad de espacio, 2 antenas son instaladas en el receptor. Estas antenas son instaladas varias longitudes de onda aparte para asegurar mnima correlacin entre los dos caminos de Rx. De esta manera las 2 seales son combinadas y la intensidad de seal mejorada.

ANTENASSon elementos radiantes usados para convertir la seal proveniente de los amplificadores en seal electromagntica que viajar por el aire hasta llegar a los mviles .

Antena Isotrpica: Antena hipottica cuyas propiedades de emisin y recepcin son iguales en todas direcciones; en otras palabras, su patrn de radiacin es esfrico.

Radiacin IsotrpicaAntena dipolo: Antena constituida por dos partes simtricas conectadas por el punto medio de la antena a un aparato emisor o receptor. Tiene una ganancia relativa a la antena isotrpica de 2.14 dBi.

radiacin de la antena dipoloGanancia de antena: Es la relacin de la intensidad de radiacin en una direccin dada de una antena cualquiera con respecto a la de una antena isotrpica, alimentadas ambas antenas con la misma potencia de entrada. Salvo que se indique otra cosa, la cifra dada para la ganancia de una antena designa la ganancia en la direccin de su haz principal.

Patrn de Antena: Representacin grfica del patrn de antena: Vertical y Horizontal.

Patrn de radiacin para una antena dipoloAzimuth: Direccin en el plano horizontal indicada generalmente en grados a partir del norte y en el sentido de las agujas del reloj.

Antena /4: Antena constituida por un solo elemento radiante y un plano de tierra, son las antenas convencionales para WLAN.

Angulo de abertura de haz(beamwidth) : Angulo de abertura de un haz de ondas o de un haz electrnico, medido entre puntos de intensidad igual a determinada fraccin (por lo general ) de la intensidad mxima. Refirindose a una antena direccional, ngulo entre los puntos a 3 dB respecto a la direccin de mxima radiacin .

Laboratorio 1Implementar una red AD HOC