COMUNICACION INALAMBRICA

1. Comunicación Inalámbrica de
Datos

2. 1. Principios de Radiofrecuencia (RF).
2. Antenas.
3. Redes de área local Inalámbricas (Wlan)
4. Tecnología Wimax
5. Comunicación de Datos Satelital
6. Red 4G
7. Otras Tecnologías inalámbricas
Agenda

3. Radio Frequency (RF) o Tecnología Inalámbrica:
Incluye la generación, manejo, transmisión y recepción de
ondas de electromagnéticas.
Se utilizan para transmitir información.
“Cualquier cosa relacionado a señales electromagnéticas
utilizadas en las telecomunicaciones”.
Las señales RF se caracterizan por:
La frecuencia.
La amplitud.
La longitud de Onda
Principios de RF

4. Espectro Electromagnético:
Conjunto de ondas con diferente longitud, frecuencia y radicación que circulan
por la atmósfera terrestre.
Distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas.
Espectro Radioeléctrico:
Es un recurso natural, limitado y mesurable que permite transportar energía,
enviar y recibir mensajes de distinta naturaleza a distancia, a través de un
mecanismo de propagación por el espacio sin el concurso de una guía artificial.
Es la parte del espectro electromagnético utilizado par las telecomunicaciones.
Principios de RF

5. Espectro Electromagnético
Principios de RF

6. Espectro Radioeléctrico
Principios de RF

7. Conceptos BásicosLongitud de onda:
Distancia ocupada por un ciclo.
Distancia entre dos puntos que tienen fase correspondiente en dos
ciclos consecutivos.
Asumiendo que la velocidad de la señal es v
λ = vT
λ = v/f
Un caso particular es cuando v=c = 3*108
m/s (velocidad de la luz en
el espacio libre)
Principios de RF

8. Fenómenos físicos que afectan la propagación de las ondas radioeléctricas
Absorción: Reducción de la amplitud de las ondas radioeléctricas al chocar con
obstáculos.
Reflexión: Cuando una onda de radio choca con un obstáculo, parte o la totalidad
de la onda se refleja y se observa una pérdida de la intensidad.
Refracción : Se produce cuan las señales pasan de un medio a otro de distinta
densidad.
Difracción: La flexión de las ondas al rozar la superficie de la Tierra o cualquier
otro obstáculo involucrado en la trayectoria de la onda
Dispersión (Scattering): Se produce cuando la señal choca con gotas de agua y es
enviada en diferentes direcciones por efecto de reflexión
Principios de RF

9. Fenómenos físicos en la propagación de Ondas radioeléctricas
Principios de RF

10. Modos de Propagación de las Ondas
Radioeléctricas
La manera en que viaja una onda depende de la frecuencia
de la misma.
Hay tres forma básicas:
Ondas de Tierra
Ondas del Cielo
Línea de Vista
Principios de RF

11. Modos de Propagación: Ondas de Tierra
Las señales siguen el
contorno de la tierra.
Pueden propagarse a grandes
distancias.
Se encuentra en ondas de
hasta aprox 2 MHz.
Eg AM radio.
Principios de
RF

12. Modos de Propagación: Ondas de Cielo
Las señales son reflejadas
desde la capa superior de
la ionosfera de regreso a la
tierra.
La reflexión es causada por
la refracción.
Ondas con estas
características están
ubicadas en approx. 3 a 30
MHz.
Eg radio amateur.
Principios de RF

13. Modos de Propagación: Línea de Vista
Línea de vista (line-of-sight
LOS)
Las antenas receptoras y
transmisoras deben estar en la
línea de vista.
Comunicación por satélite – las
señales por encima de 30 MHz no
son reflejada por ionosfera.
Comunicación terrestre – las
antenas deben estar dentro de la
línea de vista efectiva de cada una,
porque las ondas son refractadas
por la atmósfera.
Propagación de la señal
Antena
transmisora
Antena
receptora
tierra
Propagación de la señal
Antena
transmisora
Antena
receptora
tierra
Principios de RF

14. Radio de la Línea de Vista
Línea de vista óptica
Línea de vista efectiva o de radio
d = distancia entre las antenas y el horizonte (km)
h = altura de la antena (m)
K = factor de adaptación para tomar en cuenta refracción K = 4/3
(regla de dedo)
hd 57.3=
hd Κ= 57.3
Principios de RF

15. Radio de la Línea de Vista
Máxima distancia entre las
antenas para la propagación
LOS:
h1 = altura antena uno
h2 = altura antena dos
( )2157.3 hhD Κ+Κ=
Principios de RF

16. La potencia de una señal es medida en Watts (W).
El decibelio (dB) es una expresión logarítmica que mide el radio entre la
potencia, voltaje o corriente de dos señales.
P(dB) = 10 Log10(P2/P1)
P1potencia señal 1
P2 potencia señal 2
Cuando la cantidad en decibelios es positiva entonces hablamos de
ganancia.
En caso contrario es un pérdida.
Principios de
RF
Potencia en los sistemas de
RF

17. dBm usualmente usado en WLANs.
PdBm = 10 log10 (PWATTS/1mW)
1mW = 0,001 Watts
Presupuesto de Potencia de Sistemas inalámbricos
Received Power (dBm) = Transmitted Power (dBm) + Gains (dB) – Losses (dB)
Regla de Oro
Duplicar la potencia es igual a sumar 3 dB,
Reducir la potencia a la mitad es igual que restar 3 dB
Potencia en los sistemas de
RF
Principios de RF

18. IncrementoIncremento FactorFactor DecrementoDecremento FactorFactor
0 dB0 dB 1 x1 x 0 dB0 dB 1 x1 x
1 dB1 dB 1.25 x1.25 x -1 dB-1 dB 0.8 x0.8 x
3 dB3 dB 2 x2 x -3 dB-3 dB 0.5 x0.5 x
6 dB6 dB 4 x4 x -6 dB-6 dB 0.25 x0.25 x
10 dB10 dB 10 x10 x -10 dB-10 dB 0.10 x0.10 x
12 dB12 dB 16 x16 x -12 dB-12 dB 0.06 x0.06 x
20 dB20 dB 100 x100 x -20 dB-20 dB 0.01 x0.01 x
30 dB30 dB 1000 x1000 x -30 dB-30 dB 0.001 x0.001 x
40 dB40 dB 10,000 x10,000 x -40 dB-40 dB 0.0001 x0.0001 x
Presupuesto de Potencia de Sistemas inalámbricos
Tabla de Factores de potencia.
Principios de RF

19. Presupuesto de Potencia de Sistemas inalámbricos
Ejemplo:
Potencia del Transmisor [dBm] - Pérdidas en el Cable TX [dB] + Ganancia de Anten
a TX [dBi] - Pérdidas en la trayectoria en el espacio libre [dB] + Ganancia de Anten
a RX [dBi]- Pérdidas en el Cable RX [dB] = Margen –
Sensibilidad del receptor [dBm]
Principios de RF

20. La relación señal/ruido (en inglés Signal to noise ratio SNR o S/N) se define
como el margen que hay entre la potencia de la señal que se transmite y la
potencia del ruido que la corrompe. Este margen es medido en decibelios.
Es la mínima diferencia de potencia que debemos alcanzar entre la señal
recibida y el ruido (ruido térmico, ruido industrial debido a los microondas,
ruido debido a otra WLAN en la misma banda de frecuencias). Se define
como:
Relación Señal/Ruido [dB] = 10 * Log10 (Potencia Señal [W] / Potencia ruido [W])
Si la señal es mas potente que el ruido, la relación señal/ruido (también
llamada relación S/N) será positiva. Si la señal está enterrada en el ruido, la
relación será negativa. Para poder trabajar en determinada tasa de
transferencia de datos el sistema necesita una relación S/N mínima.
Relación señal-ruido en los sistemas
de RF
Principios de RF

21. Zonas de Fresnel
Se le llama zona de Fresnel al volumen de espacio entre emisor y
receptor de un sistema de RF de manera que el desfase entre las
ondas electromagnéticas en dicho volumen no supere los 180º
http://www.laserwifi.com/calc.html Calculadoras para sistemas inalambricos
Principios de RF

22. Zonas de Fresnel
La obstrucción máxima permisible para considerar que no hay obstrucción es el
40% de la primera zona de Fresnel. La obstrucción máxima recomendada es el
20%. Para el caso de radiocomunicaciones depende del factor K (curvatura de la
tierra) considerando que para un K=4/3 la primera zona de Fresnel debe estar
despejada al 100% mientras que para un estudio con K=2/3 se debe tener
despejado el 60% de la primera zona de Fresnel.
Principios de RF

23. La (IEEE) define una antena como aquella parte de un
sistema transmisor o receptor diseñada
específicamente para radiar o recibir ondas
electromagnéticas.
Una antena Isotrópica es una antena puntual
concebida de forma ideal (no puede realizarse en la
practica) que irradía potencia de igual manera en
todas las direcciones.
Un dipolo es una antena con alimentación central
empleada para transmitir o recibir ondas de
radiofrecuencia. Estas antenas son las más simples
desde el punto de vista teórico.
Antenas

24. La polarización de una antena en una dirección es la de la onda
radiada por ella en esa dirección.
Dirección del campo eléctrico emitido por una antena.
Puede ser:
Vertical
Horizontal
Elíptica
Circular
Antenas

25. Antenas
Polarización de Antenas

26. Un diagrama de radiación es
una representación gráfica de
las propiedades de radiación
de la antena, en función de las
distintas direcciones del
espacio, a una distancia fija.
Antenas

27. Ancho de banda:
Todas las antenas, debido a su geometría finita, están limitadas a operar
satisfactoriamente en una banda o margen de frecuencias. Este intervalo de
frecuencias, en el que un parámetro de antena determinada no sobrepasa
unos límites prefijados, se conoce como el ancho de banda de la antena.
Rango de frecuencias sobre el cual la antena puede operar.
Directividad (Directivity):
Habilidad de una antena de enfocar la energía en una dirección en
particular cuando transmite o de recibir mejor energía de una dirección
particular cuando esta recibiendo.
La Directividad (D) de una antena se define como la relación entre la
intensidad de radiación de una antena en la dirección del máximo y la
intensidad de radiación de una antena isotrópica que radia con la
misma potencia total.
Antenas

28. Según la frecuencia, el tamaño y la dirección de la radiación :
Los tipos de antena varían de acuerdo a las bandas de
frecuencias donde se vayan a utilizar.
El tamaño de la antena varía también de acuerdo a la
longitud de onda en las diferentes frecuencias.
Las antenas varían de cuerdo con la dirección en que estas
envían las ondas electromagnéticas
Antenas
Tipos de Antenas:

29. Antenas
Directividad:
Omnidireccionales:
Radian el mismo
patrón alrededor
de la antena en un
patrón completo
de 360 grados.
Tipo dipolo
Plano a tierra
Tipos de Antenas:

30. Antenas
Directividad:
Direccionales
El ancho del rayo es
mas angosto que las
anteriores.
Tienen mayor ganancia
y por lo tanto se usan
en largas distancias.
• Yagi
• Biquad
• Horn
• Helicoidal
• Antena de panel
• Disco parabólico
Tipos de Antenas:

31. Antenas
Directividad:
Sectoriales
Radia primariamente en una
área específica
El rayo puede oscilar entre 180
grados o ser tan delgado como
60 grados.
Tipos de Antenas:

32. Potencia de salida, en una
dirección particular,
comparada con aquella
producida por una antena
omnidireccional (isotrópica).
Área efectiva
Relacionada al tamaño y
forma de una antena
G = ganancia de la antena
Ae = área efectiva
f = frecuencia portadora
c = velocidad de la luz
(3 * 108
m/s)
λ = longitud de la onda
portadora
Antenas
dBi es usado para definir la ganancia de un sistema de
antena relativo a una antena isotrópica.
Ganancia de la antena

33. Cables: Se utiliza para conectar el radio de comunicaciones con la
antena.
Atenuadores: Controlar el nivel de atenuación de la señal cuando
esta es muy grande y así lo requiere el cable.
Amplificadores: Aumentar el nivel de la señal y añadir ganancia al
sistema
Lightning Arrestors: Protector de línea, evita daños al radio y en la
red local.
Splitters: Combina varias antenas para aumentar la zona de
cobertura.
Antenas
Hardware y Conectores

34. Cables - PigTail
Usado para conectar la antena (con un conector N) al equipo
inalámbrico (con conector distinto).
Hardware y Conectores
Antenas

35. Atenuación de cables coaxiales de uso frecuente en dB/ 100 ft y (dB/ 100 m)
Antenas

36. Antenas
Atenuación de cables coaxiales de uso frecuente en dB/ 100 ft y (dB/ 100 m)

37. Conector SMA:
Roscado.
Pequeño.
Uso interior.
Baja pérdida.
Conector MC Card:
Son conectores miniatura
usados en microndas
Usado, especialmente en
las tarjetas PC Cards (PCMCIA)
de
fabricantes copmo: Apple,
Avaya,
Buffalo, Compaq, Dell,
Enterasys, IBM yOrinoco.
No tiene rosca
Esta dotado de un pin central.
Antenas
Conectores y Hardware

38. Conector N:
Tipo rosca.
Habitual en antenas de
2,4 GHz.
Conector BNC:
Tipo bayoneta.
Bueno para bajas
frecuencias.
Conector TNC:
Similar al anterior pero
roscado.
Utilizado en telefonía
celular.
Utilizado en muy altas
frecuencias.
Antenas
Hardware y Conectores

39. Conector MMCX:
Conector microminiatura.
Usado por fabricantes como: Cisco, Microtik, Samsung y
Zcom.
No tiene rosca y esta dotado de un pin central.
Ver : http://www.lcom.com/content/hyperlinkbrand.html
para referencia de tipos de conectores y su utilización.
Antenas
Hardware y Conectores

40. Antenas
Ejemplos de Antenas y Conectores

41. Referencia Bibliográfica
1. CCNA 3 V4.0 Curriculum de exploración.
2. CCNA Wireless official guide 2009
3. Antenas. Ediciones UPC, Universidad de Valencia 2002
4. http://redeswimax.jimdo.com/
5. http://sx-de-tx.wikispaces.com/WIMAX