Redes Inalámbricas: Tipos, Ventajas y Configuración

Redes inalámbricas Ray Steven Grisales Herrera Leandro Sánchez Sepúlveda ING. Edwin Alexander Gómez ING. Carlos Manuel Nuñes SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA ESTUDIANTES DE TECNICOS EN SISTEMAS CENTRO DE DISEÑO E INNOVACION TECNOLOGICO INDUSTRIAL Pereira, 17 de septiembre del 2010 CONTENIDO Red inalámbrica……... 3 Reseñas históricas de redes inalámbricas……. 3 Tipos de redes inalámbricas con su respectiva norma……. 4 Ventajas de una red inalámbrica…….. 6 La seguridad en redes inalámbricas…………… 7 Que se debe tener en cuenta para configurar una red inalámbrica…. 8 Componentes para conectar una red inalámbrica LAN……….. 8 Describir paso a paso como se configura una red WLAN…….. 10 Redes satelitales………….. 17 Cómo funcionan las redes satelitales………….. 18 Características de una red inalámbrica……………………… 30 Antenas guiaondas, para que sirven, como se crea una antena guiaondas Casera……………………………… 30 REDES INALAMBRICAS Red inalámbrica. El término red inalámbrica (Wireless network) en inglés es un término que se utiliza en informática para designar la conexión de nodos sin necesidad de una conexión física (cables), ésta se da por medio de ondas electromagnéticas. La transmisión y la recepción se realizan a través de puertos. Una de sus principales ventajas es notable en los costos, ya que se elimina todo el cable Ethernet y conexiones físicas entre nodos, pero también tiene una desventaja considerable ya que para este tipo de red se debe de tener una seguridad mucho más exigente y robusta para evitar a los intrusos. En la actualidad las redes inalámbricas son una de las tecnologías más prometedoras. Reseña histórica de redes inalámbricas. El origen de las LAN inalámbricas se remonta a la publicación en 1979 de los resultados de un experimento realizado por ingenieros de IBM en Suiza, consistente en utilizar enlaces infrarrojos para crear una red local en una fábrica. Estos resultados, pueden considerarse como el punto de partida en la línea evolutiva de esta tecnología. Las investigaciones siguieron adelante tanto con infrarrojos como con microondas. En mayo de 1985 el FCC3 (Federal Communications Comission) asignó las bandas IMS4 (Industrial, Scientific and Medical) 902-928 MHz, 2,400-2,4835 GHz, 5,725-5,850 GHz a las redes inalámbricas basadas en spread spectrum (frecuencias altas). La asignación de una banda de frecuencias propició una mayor actividad en el seno de la industria: ese respaldo hizo que las WLAN empezaran a dejar ya el laboratorio para iniciar el camino hacia el mercado. Desde 1985 hasta 1990 se siguió trabajando ya más en la fase de desarrollo, hasta que en mayo de 1991 se publicaron varios trabajos referentes a WLAN operativos que superaban la velocidad de 1 Mbps, el mínimo establecido por el IEEE 802 para que la red sea considerada realmente una LAN. Tipos de redes inalámbricas con su respectiva norma Las redes inalámbricas son las redes informáticas que utilizan las ondas electromagnéticas en lugar de cables para llevar señales a través de las distintas partes de la red. Las redes inalámbricas que funcionan sobre otras redes inalámbricas a menudo utilizan la capa inferior de redes para garantizar la seguridad y el cifrado. Stand-alone redes inalámbricas o bien proporcionar su propia seguridad y funciones de cifrado o de recurrir a las VPN (Virtual Prívate Networks) para proporcionar estas características. En muchos casos, múltiples capas de seguridad y el cifrado puede ser conveniente. Necesidad de redes inalámbricas y sus Beneficios Las redes inalámbricas pertenecen a las áreas de más rápido crecimiento tecnológico en las telecomunicaciones. La adopción generalizada y la popularidad de los sistemas de comunicación inalámbrica es el resultado de sus muchas ventajas sobre los sistemas de cable. La necesidad de redes inalámbricas surgió de las ventajas de la movilidad y ahorro de costes. Los costes se reducen debido a que el cableado instalado es muy poco, si es que lo que se necesita. El tiempo necesario para desplegar estas redes es drásticamente menor que el de las redes cableadas. Una solución inalámbrica es ideal para lugares donde el cableado está prohibido, o el cableado es difícil de instalar, tales como edificios del patrimonio o en zonas cercanas a ríos. Tipos de redes inalámbricas Las redes inalámbricas se clasifican de diferentes maneras. Algunas redes inalámbricas son fijas, lo que significa que las antenas no se mueven con frecuencia. Hay otras redes inalámbricas son móviles, lo que significa que la antena se puede mover constantemente. Los principales tipos se clasifican en los pasajes que siguen, basadas en sus áreas de distribución y la tecnología utilizada. Redes inalámbricas de área personal (PAN inalámbrica) En una red de área personal inalámbrica, los dispositivos están interconectados dentro de un área pequeña como una habitación. El Bluetooth es un protocolo de ejemplo de una tecnología de radio que se utiliza en distancias cortas, generalmente de algunos metros. Por ejemplo, Bluetooth es utilizado para conectar de forma inalámbrica un auricular a un PC o portátil. La Asociación de Datos Infrarrojos (IrDA) fije las normas de protocolo para la transferencia de datos por rayos infrarrojos en el PAN Wireless. Red de área local (LAN inalámbrica) Wireless Local Área Network es la implementación de redes inalámbricas de área local ( LAN). Los datos se transmiten entre las computadoras por medio de ondas de radio enviadas a través de áreas como las casas grandes, zonas de oficinas o escuelas. Los protocolos de LAN inalámbrica están estandarizados en la norma IEEE 802.11 serie. Wi-Fi, una norma para quot;
Wireless Fidelityquot;
es ampliamente utilizado para la creación de redes computadoras personales e Internet. La marca de la tecnología Wi-Fi, que es propiedad de la Alianza Wi-Fi, se utiliza para certificar los productos para establecer la interoperabilidad entre los productos que utilizan estándares IEEE 802.11. Red de área metropolitana (Wireless MAN) Red de área metropolitana inalámbrica conectar varias LAN inalámbricas juntos. El estándar IEEE 802.16 se utiliza para las implementaciones compatibles de Wireless MAN. WiMax , que significa Interoperabilidad mundial para acceso por microondas, es un ejemplo de tal aplicación. La cobertura puede alcanzar hasta un radio de más de 30 millas alrededor de la torre WiMax. MMDS (Servicio de Distribución Multipunto Multicanal) es una tecnología inalámbrica de banda ancha que utiliza MAN-a-multipunto transmisión punto usando Ultra Alta Frecuencia (UHF). Su área de distribución, pudiendo llegar hasta 70 millas. LMDS (Local Multipoint Distribution Service) es otra-a-multipunto tecnología de punta que utiliza microondas y llega a un rango más corto de hasta 5 kilómetros de la estación base. Redes Móviles Estas tres redes inalámbricas, el PAN, LAN y WAN en ejecutar sus propias redes de capa física, utilizando cualquier cosa, desde antenas incorporadas en los dispositivos handlheld de grandes antenas montadas en torres. Sin embargo, algunas redes de datos inalámbricas de ejecución a través de redes inalámbricas de voz, tales como las redes de telefonía móvil. Los tipos principales de redes móviles que se utilizan para el intercambio de datos se detallan a continuación: CDPD (Celular Digital de Paquetes de Datos). Esta es una especificación que permite la conectividad inalámbrica a Internet a través de redes de telefonía celular. HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Se trata de un pliego de condiciones de transferencia de datos por GSM redes. PDC-P (Paquete de Datos Convergencia Protocolo). Este es un servicio de paquetes de datos que soporta el protocolo de Internet TCP / IP. El criterio utilizado en su parte superior es el diseño de paquetes de alta velocidad de datos y la utilización eficiente de los recursos de radio. GPRS (General Packet Radio Service). Se trata de un servicio de radio diseñado para ejecutarse en los sistemas mundiales de móviles (GSM), que es un estándar global para la comunicación celular. CDMA (Code Division Multiple Access). Esto se refiere a los protocolos de varias de las redes de 2G y 3G de comunicaciones móviles. El CDMA-2000 1xRTT, una tecnología inalámbrica 3G basado en la plataforma CDMA, es ampliamente utilizado en las redes de comunicación de datos y celular. HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). Se trata de un protocolo de comunicación móvil mejorada 3G que permite Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) para facilitar la alta velocidad de transferencia de datos. EVDO (Evolution-Data Optimized). Este es un estándar de telecomunicaciones para el uso de señales de radio para transmitir datos de acceso a Internet de banda ancha. Con la ayuda de ambos Code Division Multiple Access (CDMA) y Time Division Multiple Access (TDMA) tecnologías, que maximiza la velocidad de intercambio de datos. EDGE (Enhanced Data Rates para GSM Evolution). Esta es una radio global de datos basada en estándares que facilita la transferencia móvil de alta velocidad de hasta 384 Kbps en el modo de conmutación de paquetes. Ventajas de una red inalámbrica. Ventajas de las redes inalámbricas: * No existen cables físicos (no hay cables que se enreden).* Suelen ser más baratas.* Permiten gran movilidad dentro del alcance de la red (las redes hogareñas inalámbricas suelen tener hasta 100 metros de la base transmisora).* Suelen instalarse más fácilmente. La seguridad en redes inalámbricas. Uno de los problemas más graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi es la progresiva saturación del espectro radioeléctrico, debido a la masificación de usuarios, esto afecta especialmente en las conexiones de larga distancia (mayor de 100 metros). En realidad Wi-Fi está diseñado para conectar ordenadores a la red a distancias reducidas, cualquier uso de mayor alcance está expuesto a un excesivo riesgo de interferencias. Un muy elevado porcentaje de redes son instalados sin tener en consideración la seguridad convirtiendo así sus redes en redes abiertas (o completamente vulnerables a los crackers), sin proteger la información que por ellas circulan. Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las más comunes son la utilización de protocolos de cifrado de datos para los estándares Wi-Fi como el WEP, el WPA, o el WPA2 que se encargan de codificar la información transmitida para proteger su confidencialidad, proporcionados por los propios dispositivos inalámbricos. La mayoría de las formas son las siguientes: WEP, cifra los datos en su red de forma que sólo el destinatario deseado pueda acceder a ellos. Los cifrados de 64 y 128 bits son dos niveles de seguridad WEP. WEP codifica los datos mediante una “clave” de cifrado antes de enviarlo al aire. Este tipo de cifrado no está muy recomendado, debido a las grandes vulnerabilidades que presenta, ya que cualquier cracker puede conseguir sacar la clave. WPA: presenta mejoras como generación dinámica de la clave de acceso. Las claves se insertan como de dígitos alfanuméricos, sin restricción de longitud IPSEC (túneles IP) en el caso de las VPN y el conjunto de estándares IEEE 802.1X, que permite la autenticación y autorización de usuarios. Filtrado de MAC, de manera que sólo se permite acceso a la red a aquellos dispositivos autorizados. Es lo más recomendable si solo se va a usar con los mismos equipos, y si son pocos. Ocultación del punto de acceso: se puede ocultar el punto de acceso (Router) de manera que sea invisible a otros usuarios. El protocolo de seguridad llamado WPA2 (estándar 802.11i), que es una mejora relativa a WPA. En principio es el protocolo de seguridad más seguro para Wi-Fi en este momento. Sin embargo requieren hardware y software compatibles, ya que los antiguos no lo son. Sin embargo, no existe ninguna alternativa totalmente fiable, ya que todas ellas son susceptibles de ser vulneradas. Que se debe tener en cuenta para configurar una red inalámbrica. *Lugar donde se va a ubicar *Tipo de cables *Sistema operativo *Tipo de conexión *Perímetro y ubicación Componentes para conectar una red inalámbrica LAN. Las redes inalámbricas se han vuelto sumamente populares ya no digamos sólo para oficinas y comercios, sino también le ha llegado el momento a los hogares, pues cada vez son más los usuarios caseros que deciden que ya estuvo bien de cables. Y tienen mucha razón, en realidad, establecer una red inalámbrica es mucho más sencillo y más eficiente y más limpio, si se quiere, que una red alambica. Espero que esta guía les resulte útil en cuanto a lo que se necesita y como establecer la red sin cables para su hogar (o para su oficina, o donde a ustedes les parezca pertinente). Empecemos por los dispositivos que se requieren: Un Access point o punto de acceso (mejor conocido como AP). Una interface de red inalámbrica (o simplemente tarjeta de red inalámbrica, o Wireless NIC). Ahora una breve explicación: El Access point (o punto de acceso como ya vimos más arriba), es el dispositivo de red que enlaza todas las terminales en una sección inalámbrica de tu LAN y además, hace la función de conectar por cable (aunque parezca irónico) toda esa información a un modem o ruteador que luego transfiere la información a una central de datos de internet. Es una interfaz necesaria entre una red cableada y una red inalámbrica, o sea, traduce de lo alámbrico a lo inalámbrico y viceversa. No te preocupes por toda esta palabrería si no la entiendes muy bien, lo importante es que sepas que el AP es necesario... ¡ah! y que lo puedes conseguir sin problemas en Mercado Libre. El otro dispositivo es la tarjeta de red inalámbrica (tu Wireless nic). Este dispositivo se instala en cada terminal, es decir, en este caso sería en cada computadora que desees tenga acceso a la red inalámbrica. De la misma manera que un concentrador de red alámbrico se conecta a sus clientes con un cable, estas tarjetas de red, envían sus peticiones de forma inalámbrica (electromagnética) y así negocian los parámetros de la conexión automáticamente, sin que tú te tengas que preocupar por ello. Estas tarjetas de red, pueden ser de al menos estos dos tipos: Interfaz de red inalámbrica USB.- Es la más sencilla de instalar, pues ni siquiera tienes que abrir el gabinete o carcasa de tu computadora. Además de que son portátiles, simplemente lo enchufas a una terminal USB libre que quede en tu PC y de inmediato lo reconocerá tu sistema operativo. En algunos casos, tendrás que usar el disco de instalación que viene con el dispositivo, pero aun esto es muy sencillo de realizar, solo sigue los sencillos pasos que te indique el mismo proceso de instalación. Interfaz de red inalámbrica PCI.-En este caso, el dispositivo es una tarjeta que hay que instalar en el interior de la PC. Sin embargo, tampoco es nada del otro mundo. Tomas tu destornillador, quitas los dos tornillos que usualmente tiene la tapa lateral de la PC, buscas un slot (o puerto en spanish) PCI que no esté ocupado, y ahí insertas tu tarjeta de red viendo que coincidan los conectores de cobre en las ranuras correspondientes y sin forzarla mucho. Acto seguido, aseguras la tarjeta con un tornillo, regresas la tapa a su lugar y le devuelves también sus tornillos. Todo lo anterior, con la PC apagada y desconectada, por supuesto. Luego, ya más tranquilo después de haberte atrevido a abrir tu compu, la conectas y la enciendes... segundos después (o minutos después, eso depende de la velocidad de tu computadora), cuando inicie el sistema operativo, te dirá que ha detectado tu tarjeta de red y en la mayoría de los casos instalará automáticamente los controladores para que funcione correctamente; pero, también en raros casos puede ser que te solicite insertar el disco que venía con el dispositivo. Así lo haces, y no tardará en decirte que tu tarjeta de red ha quedado correctamente instalada. ¿Y cómo establezco la red? Una vez que conectaste tu AP (el Access point del que hablábamos anteriormente) a la toma de corriente y a tu ruteador (puede ser el modem alámbrico que dan en infinitum por ejemplo, o el modem de la compañía de internet por cable de tu preferencia, o el que llega del satélite, etc.) por medio de un cable de red UTP-5 (es el cable de red que venden hasta en la tiendita de la esquina) con sus conectores RJ-45 y que puedes comprar ya armado aquí mismo en Mercado Libre si no sabes de otro lugar donde conseguirlos. Bueno, pues decía, una vez que tienes tu AP listo, y las tarjetas de red inalámbricas instaladas en cada computadora, pues la verdad, el resto del trabajo se hace solo, pues estos dispositivos tienen algoritmos de auto negociación que les permiten establecer una red sin intervención del usuario. Así que lo único que resta es ¡a disfrutar de tu red inalámbrica! Si quieres un poco más de detalles... Es común que un sistema 802.11b se componga de un AP (Access point) y de tantos clientes (computadoras con una tarjeta de red inalámbrica) como deseemos conectar. En las aplicaciones en interior puede suceder que, con el fin de incrementar el área de servicio interno en un edificio, sea necesaria la instalación de más de un AP. Cada AP cubrirá una área de servicio determinada y las computadoras tomaran servicio de LAN del AP más cercano. En las aplicaciones de Internet inalámbrico para exteriores puede darse el caso que la cantidad de clientes sea elevado y debido al alto trafico que ellos generan se requiera instalar más de un AP con el fin de poder brindar servicios de buena calidad. Es todo lo que diré por esta ocasión y espero que les sea de utilidad. En otra de mis guías publicaré aspectos relacionados con la seguridad, si les interesa pueden ver mis otras guías. Describir paso a paso como se configura una red WLAN. Características de la red La reducción del cableado, trae como consecuencia que se facilite su instalación, disminuyendo el tiempo. Al utilizarse radiofrecuencias para la comunicación, nos permite conectar zonas a las cuales no podamos llegar utilizando cableado, ya sea por costo o por ubicación. Permite la transmisión en tiempo real a usuarios. Lo que permite grandes posibilidades de servicio y productividad. Paso1: barra de tarea Iniciaremos buscando el icono de redes, que se encuentra en la barra de tareas, allí podremos saber si la máquina tiene la red desconectada o no ha sido instalada. Paso2: búsqueda de la red Al encontrar el icono, damos clic derecho sobre él y a continuación nos saldrá un menú textual, con varias opciones, de las cuales debemos seleccionar “ver redes inalámbricas disponibles”. Paso3: elegir red En la ventana de conexiones de redes inalámbricas, debemos seleccionar la opción “elegir una red inalámbrica”. Luego, seleccionamos la opción “actualizar lista de redes” con esto podremos ver las redes inalámbricas a las cuales tenemos alcance. Paso4: redes disponibles Luego de realizar el tercer paso, aparecerá la ventana como la siguiente imagen que indica que está buscando las redes disponibles en tu computadora. Para que puedas efectuar los pasos siguientes. Puede que se demore un poco, pero no te preocupes en esta misma ventana te aparecerá el resultado. Paso5: datos para la configuración Como ven se ha encontrado una red inalámbrica disponible, en este caso el nombre de prueba es “maestros del web” pero tu puedes ponerle el nombre que desees. Luego, seleccionamos el botón “conectar”. Paso6: clave Al intentar conectarnos a esta red inalámbrica, nos solicita la clave de red para acceder a ella, la introducimos y luego seleccionamos nuevamente el botón “conectar”. Paso7: asistente de conexión El asistente de conexión nos intentará conectar a la red seleccionada. Se completará si la clave de red introducida es correcta. Paso8: red conectada Si la red ha sido conectada exitosamente, nos aparecerán los detalles de la conexión en la siguiente ventana. Paso9: seleccionar estado Regresamos a la barra de tareas nuevamente realizando el paso 2 y seleccionamos nuevamente el “estado”. Paso10: velocidad de conexión En la ventana de Estado de conexiones de las redes inalámbricas, nos muestra las características de la conexión: estado, red, duración, velocidad, intensidad de señal. Paso11: propiedades Al seleccionar el botón de propiedades, nos aparecerá en la misma ventana el adaptador de red que se está utilizando y los tipos de componentes de red. Paso12: características En la pestaña “Redes inalámbricas” podemos definir, si esta conexión que creamos se conectará automáticamente. También, podemos agregar nuevas conexiones, quitar, o ver las propiedades. Paso13: opciones avanzadas En la pestaña “Opciones avanzadas” se pueden definir las configuraciones de los cortafuegos o Firewall, definir si la conexión será compartida. Espero les haya servido este manual de 13 pasos para conectar una red inalámbrica. Escribe tus comentarios y dudas en este espacio. Redes satelitales. Un satélite puede definirse como un repetidor radioeléctrico ubicado en el espacio, que recibe señales generadas en la tierra, las amplifica y las vuelve a enviar a la tierra, ya sea al mismo punto donde se origino la señal u otro punto distinto. Una red satelital consiste de un transponder (dispositivo receptor-transmisor), una estación basada en tierra que controlar su funcionamiento y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión y recepción del tráfico de comunicaciones, a través del sistema de satélite. Cómo funcionan las redes satelitales. ELEMENTOS DE LAS REDES SATELITALES Transponders Es un dispositivo que realiza la función de recepción y transmisión. Las señales recibidas son amplificadas antes de ser retransmitidas a la tierra. Para evitar interferencias les cambia la frecuencia. Estaciones terrenas Las estaciones terrenas controlan la recepción con el satélite y desde el satélite, regula la interconexión entre terminales, administra los canales de salida, codifica los datos y controla la velocidad de transferencia. Consta de 3 componentes: Estación receptora: Recibe toda la información generada en la estación transmisora y retransmitida por el satélite. Antena: Debe captar la radiación del satélite y concentrarla en un foco donde está ubicado el alimentador. Una antena de calidad debe ignorar las interferencias y los ruidos en la mayor medida posible. Estos satélites están equipados con antenas receptoras y con antenas transmisoras. Por medio de ajustes en los patrones de radiación de las antenas pueden generarse cubrimientos globales, cubrimiento a solo un país (satélites domésticos), o conmutar entre una gran variedad de direcciones. Estación emisora: Esta compuesta por el transmisor y la antena de emisión. La potencia emitida es alta para que la señal del satélite sea buena. Esta señal debe ser captada por la antena receptora. Para cubrir el trayecto ascendente envía la información al satélite con la modulación y portadora adecuada. Como medio de transmisión físico se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se utilizan señales de microondas para la transmisión por satélite, estas son unidireccionales, sensibles a la atenuación producida por la lluvia, pueden ser de baja o de alta frecuencia y se ubican en el orden de los 100 MHz hasta los 10 GHz CLASIFICACION DE LAS TRANSMISIONES SATELITALES Las transmisiones de satélite se clasifican como bus o carga útil. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil. La de carga útil es la información del usuario que será transportada a través del sistema. En el caso de radiodifusión directa de televisión vía satélite el servicio que se da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere una estación transmisora única, que emite los programas hacia el satélite, y varias estaciones terrenas de recepción solamente, que toman las señales provenientes del satélite. Existen otros tipos de servicios que son bidireccionales donde las estaciones terrenas son de transmisión y de recepción. Uno de los requisitos más importantes del sistema es conseguir que las estaciones sean lo más económicas posibles para que puedan ser accesibles a un gran número de usuarios, lo que se consigue utilizando antenas de diámetro chico y transmisores de baja potencia. Sin embargo hay que destacar que es la economía de escala (en aquellas aplicaciones que lo permiten) el factor determinante para la reducción de los costos. Modelos de enlace del sistema satelital Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas: una subida, un transponder satelital y una bajada. Modelo de subida El principal componente dentro de la sección de subida, de un sistema satelital, es el transmisor de la estación terrena. Un típico transmisor de la estación terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de microondas de IF a RF, un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del espectro de salida (un filtro pasa-banda de salida). El modulador de IF convierte las señales de banda base de entrada a una frecuencia intermedia modulada e FM, en PSK o en QAM. El convertidor (mezclador y filtro pasa-banda) convierte la IF a una frecuencia de portadora de RF apropiada. El HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y potencia de salida para propagar la señal al transponder del satélite. Los HPA comúnmente usados son klystons y tubos de onda progresiva. Modelo de subida del satélite. Transponder Un típico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un translador de frecuencia, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida. El transponder es un repetidor de RF a RF. Otras configuraciones de transponder son los repetidores de IF, y de banda base, semejantes a los utilizados en los repetidores de microondas. El BPF de entrada limita el ruido total aplicado a la entrada del LNA (un dispositivo normalmente utilizado como LNA, es un diodo túnel). La salida del LNA alimenta un translador de frecuencia (un oscilador de desplazamiento y un BPF), que se encarga de convertir la frecuencia de subida de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja. El amplificador de potencia de bajo nivel, que es comúnmente un tubo de ondas progresivas (TWT), amplifica la señal de RF para su posterior transmisión por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena. También pueden utilizarse amplificadores de estado sólido (SSP), los cuales en la actualidad, permiten obtener un mejor nivel de linealidad que los TWT. La potencia que pueden generar los SSP, tiene un máximo de alrededor de los 50 Watts, mientras que los TWT pueden alcanzar potencias del orden de los 200 Watts. Transponder del satélite. Modelo de bajada Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un convertidor de RF a IF. El BPF limita la potencia del ruido de entrada al LNA. El LNA es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de diodo túnel o un amplificador parametrico. El convertidor de RF a IF es una combinación de filtro mezclador/pasa-bandas que convierte la señal de RF a una frecuencia de IF. Satélites orbitales Los satélites orbitales o también llamados no síncronos, giran alrededor de la Tierra en un patrón elíptico o circular de baja altitud. Si el satélite está girando en la misma dirección que la rotación de la Tierra y a una velocidad angula superior que la de la Tierra, la órbita se llama órbita progrado. Si el satélite está girando en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra, o en la misma dirección, pero a una velocidad angular menor a la de la Tierra, la órbita se llama órbita retrograda. De esta manera, los satélites no síncronos esta alejándose continuamente o cayendo a tierra y no permanecen estacionarios en relación a ningún punto en particular de la Tierra. Por lo tanto los satélites no síncronos se tiene que usar cuando están disponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15 minutos por órbita. Otra desventaja de los satélites orbitales es la necesidad de equipo complicado y costoso para rastreo en las estaciones terrestres. Cada estación terrestre debe localizar el satélite conforme está disponible en cada órbita y después unir sus antenas al satélite y localizarlo cuando pasa por arriba. Una gran ventaja de los satélites orbitales es que los motores de propulsión no se requieren a bordo de los satélites para mantenerlos en sus órbitas respectivas. Otros parámetros característicos de los satélites orbitales, son el apogeo y perigeo. El apogeo es la distancia más lejana, de la Tierra, que un satélite orbital alcanza, el perigeo es la distancia mínima; la línea colateral, es la línea que une al perigeo con el apogeo, en el centro de la Tierra. Se observa en la imagen a continuación, que la órbita del satélite la cual es altamente elíptica, con un apogeo de aproximadamente 40000 km y un perigeo de aproximadamente 1000 km. Satélites geoestacionarios Los satélites geoestacionarios o geosincronos son satélites que giran en un patrón circular, con una velocidad angular igual a la de la Tierra. Por lo tanto permanecen en una posición fija con respecto a un punto específico en la Tierra. Una ventaja obvia es que están disponibles para todas las estaciones de la Tierra, dentro de su sombra, el 100% de las veces. La sombra de un satélite incluye a todas las estaciones de la Tierra que tienen un camino visible a él y están dentro del patrón de radiación de las antenas del satélite. Una desventaja obvia es que a bordo, requieren de dispositivos de propulsión sofisticados y pesados para mantenerlos fijos en una órbita. El tiempo de órbita de un satélite geoesincrono es de 24 h, igual que la Tierra. Parámetros típicos de la órbita geoestacionaria. Es posible calcular algunos parámetros típicos de la órbita geoestacionaria, tales como la altura del satélite, o la velocidad del mismo, partiendo de las leyes básicas de la Física. Como es sabido un satélite geoestacionario tiene un periodo de rotación igual al de la Tierra, por lo tanto deberemos saber con exactitud dicho periodo de rotación. Para ello se considera el día sidereo, que es el tiempo de rotación de la Tierra medido con respecto a una estrella lejana y que difiere del día solar o medido con respecto al sol. La duración de este día sidereo es de 23h 56 min. 4.1seg, y es el tiempo que se utiliza para los cálculos. Fuerzas sobre el Satélite Existen tres trayectos que un satélite puede tomar, conforme gira alrededor de la Tierra: Cuando el satélite gira en una órbita arriba del ecuador, se llama órbita ecuatorial. Cuando el satélite gira en una órbita que lo lleva arriba de los polos norte y sur, se llama órbita polar. Cualquier otro trayecto orbital se llama órbita inclinada. Un nodo ascendente, es el punto en donde la órbita cruza el plano ecuatorial de sur a norte; un nodo descendente, es el punto donde la órbita cruza el plano ecuatorial de norte a sur. La línea que une a los nodos ascendentes y descendentes por el centro de la Tierra, se llama línea de nodos. Orbitas del satélite. LATITUD-LONGITUD Como primera medida para describir el paso de un satélite en órbita, se debe designar un punto de observación o un punto de referencia. Este punto podrá tratarse de un lugar distante, tal como una estrella, o un punto en la superficie de la tierra, o también el centro de la Tierra, que a su vez el centro de gravedad del cuerpo principal. En caso de tomar como lugar de observación un punto en la superficie de la Tierra, deberemos estar en condiciones de localizar dicho punto mediante algún método. Este método de localización es a través del meridiano. Estas líneas conforman un cuadriculado sobre la superficie de la Tierra. Las líneas verticales se denominan Longitud y las líneas horizontales se denominan Latitud. Las líneas de Longitud se extienden desde el Polo Norte al Polo Sur, es decir que son círculos iguales al contorno de la Tierra que se interceptan en los polos. Se ha definido por convención, como primer meridiano o Longitud cero grados, al meridiano que pasa por la ciudad de Greenwich, tomando el nombre de dicha ciudad. En total son 360 líneas, lo que equivale a 18 círculos completos. De esta manera se componen los 360 grados de Longitud, partiendo desde la línea de Longitud 00 hacia el Este. Las líneas de Latitud están conformadas por 180 círculos paralelos y horizontales, siendo el círculo mayor el ubicado en la línea del Ecuador denominada Latitud cero grados. De esta forman existen 900 hacia el hemisferio Norte, denominados Latitud Positiva y 900 hacia el hemisferio Sur, denominados Latitud Negativa. Por lo tanto mediante la intersección de las coordenadas de Latitud y Longitud podremos localizar un punto que este sobre la superficie de la Tierra. En cuanto a un satélite, este se encuentra en el espacio, y su posición puede ser estimada con una Latitud, una Longitud y una altura. Dicha altura estará referida a un punto sobre la Tierra que es la intersección de la recta que une al satélite con el centro de la Tierra y la superficie terrestre. . Líneas de Latitud y Longitud ANGULOS DE VISTA Para orientar una antena desde una estación terrena hacia un satélite, es necesario conocer el ángulo de elevación y azimut. Estos se llaman ángulos de vista. Angulo de elevación El ángulo de elevación es el ángulo formado entre la dirección de viaje de una onda radiada desde una antena de estación terrena y la horizontal, o el ángulo de la antena de la estación terrena entre el satélite y la horizontal. Entre más pequeño sea el ángulo de elevación, mayor será la distancia que una onda propagada debe pasar por la atmósfera de la Tierra. Como cualquier onda propagada a través de la atmósfera de la Tierra, sufre absorción y, también, puede contaminarse severamente por el ruido. De esta forma, si el ángulo de elevación es demasiado pequeño y la distancia de la onda que está dentro de la atmósfera de la Tierra es demasiado larga, la onda puede deteriorarse hasta el grado que proporcione una transmisión inadecuada. Generalmente, 5º es considerado como el mínimo ángulo de elevación aceptable. Azimut Azimut se define como el ángulo de apuntamiento horizontal de una antena. Se toma como referencia el Norte como cero grados, y si continuamos girando en el sentido de las agujas del reloj, hacia el Este, llegaremos a los 900 de Azimut. Hacia el Sur tendremos los 1800 de Azimut, hacia el Oeste los 2700 y por ultimo llegaremos al punto inicial donde los 3600 coinciden con los 00 del Norte. El ángulo de elevación y el azimut, dependen ambos, de la latitud de la estación terrena, así como el satélite en órbita. CLASIFICACIONES DE LOS SATELITES Hay dos clasificaciones principales para los satélites de comunicaciones: hiladores (spinners) y satélites estabilizadores de tres ejes. Los satélites spinners, utilizan el movimiento angular de su cuerpo giratorio para proporcionar una estabilidad de giro. Con un estabilizador de tres ejes, el cuerpo permanece fijo en relación a la superficie de la Tierra, mientras que el subsistema interno proporciona una estabilización de giro. Clases de satélites: (a) hilador; (b) tres ejes estabilizados. Los satélites geosincronos deben compartir un espacio y espectro de frecuencia limitados, dentro de un arco especifico en una órbita geoestacionaria. A cada satélite de comunicación se asigna una longitud en el arco geoestacionario, aproximadamente a 36000 km, arriba del ecuador. La posición en la ranura depende de la banda de frecuencia de comunicación utilizada. Los satélites trabajando, en o casi la misma frecuencia, deben estar lo suficientemente separados en el espacio para evitar interferir uno con otro. Hay un límite realista del numero de estructuras satelitales que pueden estar estacionadas, en un área específica del espacio. La separación espacial requerida depende de las siguientes variables: Ancho de haz y radiación del lóbulo lateral de la estación terrena y antenas del satélite. Frecuencia de la portadora de RF. Técnica de codificación o de modulación usada. Límites aceptables de interferencia. Potencia de la portadora de transmisión. Generalmente se requieren 3 a 6º de separación espacial dependiendo de las variables establecidas anteriormente. Separación espacial de satélites en una órbita geosincrona. Las frecuencias de portadora, más comunes, usadas para las comunicaciones por satélite, son las bandas 6/4 y 14/12 GHz El primer número es la frecuencia de subida (ascendente, estación terrena a transponder) y el segundo número es la frecuencia de bajada (descendente, transponder a estación terrena). Entre más alta sea la frecuencia de la portadora, más pequeño es el diámetro requerido de la antena para una ganancia especifica. La mayoría de los satélites domésticos utilizan la banda de 6/4 GHZ, esta banda también se usa extensamente para los sistemas de microondas terrestres, por lo que se debe tener cuidado cuando se diseña una red satelital para evitar interferencias con los enlaces de microondas establecidas. Ciertas posiciones en la órbita geosincrona tienen más demanda que otras. Características de una red inalámbrica. CARACTERISTICAS DE LAS REDES SATELITALES Las transmisiones son realizadas a altas velocidades en Giga Hertz. Son muy costosas, por lo que su uso se ve limitado a grandes empresas y países Rompen las distancias y el tiempo Antenas guiaondas, para que sirven, como se crea una antena guiaondas Casera. La antena se compone básicamente de una lata cilíndrica, y de un conector N con su espiga central prolongada. Después de un sencillo montaje, se trata sólo de apuntar la parte abierta de la lata hacia la estación del ISP y comenzar a navegar. Por supuesto, se necesitará también un cable entre la antena y la tarjeta inalámbrica. Ver Detalles de cableado (enlace en inglés). El diámetro de la lata debe estar en torno a los 100mm para la banda de 2.4GHz, pero puede oscilar entre 90mm y 110mm, y puede utilizarse, por ejemplo, una vieja lata de café. Tanto las paredes como el fondo de la lata deben ser lisos. Si en el extremo abierto de la lata quedaron rebabas de metal de la tapa, deberemos quitarlas limando, o con ayuda de algún otro instrumento. Dimensiones En el texto siguiente, la letra L sustituye a la letra griega Lambda. La altura de la lata vendrá determinada por el envase que hayamos escogido, aunque la longitud óptima sería de 3/4 Lg, o mayor. La espiga central del conector N se prolongará con cobre de una sola fibra, de unos 4mm de diámetro, y de largo Lo/4. Lo depende únicamente de la frecuencia nominal: Lo = 122 mm @ 2.45 GHz, y por tanto Lo/4 = 31mm. Lg depende del diámetro del cilindro; estos son algunos valores posibles: Lg en función del diámetro del cilindro @ 2.45 GHz Diámetro interior del cilindro D / mmLongitud onda estacionaria Lg / mmLg / 4 90202,751 95186,747 100175,744 105167,642 110161,540 Para acoplar el conector N a la lata, necesitamos practicar un agujero de 12mm de diámetro, que distará Lg/4 del fondo de la lata. Para fijar este conector necesitaremos hacer, además, cuatro pequeños agujeros de unos 3.5mm para los tornillos. La parte central del conector N que da al interior de la lata (la espiga) la prolongaremos con un pequeño trozo de cobre hasta Lo/4, o sea, 31mm. Lo cierto es que la altura de esta varilla no necesita medirse de manera demasiado precisa; yo he realizado multitud de pruebas con longitudes desde 25mm hasta 40mm, y no hallé demasiadas diferencias --aunque la impedancia de la antena sí que dependerá de la longitud de esta varilla. Suele ser buena idea el taladrar un agujero de unos 3mm en el extremo de la varilla, donde se pone en contacto con la espiga den conector; de esta manera se consigue una soldadura muy firme. El conector N se fija con cuatro tornillos de 3mm, que colocaremos con la cabeza por la parte interior de la lata, de manera que las tuercas queden por fuera. Esto se hace así para minimizar protuberancias en el interior de la lata, que podrían perjudicar el funcionamiento de la antena. Las juntas que queden entre el conector N y la lata la sellaremos con silicona resistente al agua. En el punto más bajo del cilindro hacemos un agujero muy pequeño para que el agua que se condense dentro de la lata pueda salir. El extremo abierto de la lata necesita una tapa de plástico (normalmente la tapa original). Este plástico que vamos a utilizar deberá pasar la prueba del microondas (enlace en inglés). El montaje de la antena ya terminada al mástil que vaya a sujetarla puede hacerse, por ejemplo, con algún tipo de cinta que rodee la lata, de manera que no la aplane ni la abolle. Mejoras al modelo Si el fondo de la lata no es liso y regular, podemos añadir un falso fondo que sí lo sea. Puede hacerse con hojalata o aluminio, que se corta de acuerdo al diámetro interior de la lata. Hay muchas maneras de acoplar este falso fondo dentro de la lata, y no hace falta que encaje perfectamente porque las microondas no pasan por las ranuras estrechas. El espacio que queda entre el fondo original y el falso no tendrá ninguna función especial. Versión mejorada La antena descrita anteriormente puede equiparse con un embudo que incrementará la sensibilidad de la misma al recolectar la señal hf de un área mayor. Este añadido multiplica la ganancia de la antena por dos (3db). La imagen de la derecha muestra cómo debe cortarse la hojalata para hacer el embudo. Las líneas de puntos muestran los márgenes necesarios para las juntas. Esta antena la hice a partir de una pieza de conducto de aire acondicionado, con un diámetro D = 100 mm, al que añadí un fondo de hojalata. Las dimensiones de la antena son, por lo tanto: D = R1 = 100 mm, D2 = R2 = 170 mm, Lg/4 = 44 mm, Lo/4 = 31 mm, 3/4 Lg = 132 mm Estuve utilizando esta antena durante una semana con buenos resultados, hasta que preparé otra que resultó más eficiente. No he probado a incrementar el diámetro D2 aún más. La idea del embudo está tomada del quot;
cuerno receptor de satélitequot;
, del libro de antenas ARRL. El extremo abierto del embudo se cierra con una tapa de plástico a prueba de microondas. La fijación del conector N, así como el agujero para el agua condensada, son iguales a los del modelo básico. Teoría de la Antena quot;
GuíaOndasquot;
 Dentro del tubo que hace de guía de ondas distinguiremos tres ondas distintas. Las denominaremos Lo, Lc y Lg. Lo es la onda de la señal hf al aire libre, o Lo/mm = 300 / (f/GHz). Lc es la onda del extremo más bajo de la frecuencia, que depende solamente del diámetro de la lata: Lc = 1,706 x D Lg es la onda estacionaria dentro de la lata, y es una función de Lo y Lc. Una guía de ondas (la lata) con un extremo cerrado actúa de manera parecida a un cable coaxial haciendo cortocircuito. La señal hf entra en la lata, se refleja en el fondo, y forma lo que se conoce como quot;
onda estacionariaquot;
cuando las señales entrantes y las reflejadas se amplifican o debilitan mutuamente. Si con una sonda midiésemos la onda que entra y discurre a lo largo de la lata, registraríamos unos valores máximos y mínimos cada cierto intervalo. Al chocar la onda en el fondo de la lata, este valor sería cero; y lo mismo ocurriría cada Lg/2. El primer máximo se alcanzará a Lg/4 de distancia del fondo de la lata. Este es el lugar ideal para colocar la salida hacia el coaxial. Como se podrá apreciar, la zona del máximo es bastante plana, así que el lugar de la salida no necesita calcularse milimétricamente. Es importante recalcar que la onda estacionaria no es igual a Lo. Los tubos de guía grandes pueden llegar a ser casi equivalentes al aire libre, donde Lg y Lo son prácticamente iguales; pero cuando el diámetro del tubo disminuye, Lg comienza a incrementar hasta que llega un punto en que se hace infinito, que se corresponde con diámetro de la lata donde la señal hf no llega a entrar siquiera en el tubo. Por lo tanto, la lata quot;
GuíaOndasquot;
actúa como un filtro High Pass que limita la longitud de onda Lc = 1.706 x D. Lo puede calcularse a partir de la frecuencia nominal: Lo/ mm = 300/(f/GHz). Los valores inversos de Lo, Lc y Lg forman un triángulo de rectángulos donde se puede aplicar el teorema de Pitágoras: (1/Lo)2 = (1/Lc)2 + (1/Lg)2 Despejando, nos queda que Lg = 1 / SQR ((1/Lo)2 - (1/Lc)2) En la lata, el conector N está situado en el punto de máximo, que está a Lg/4 de distancia del fondo. La altura total del tubo se selecciona de manera que el próximo máximo coincida con el extremo abierto de la lata, a 3/4Lg del fondo. Esto último es solamente una suposición mía, y no parece ir mal. Una idea Este es un modelo que se me ha ocurrido. ¿Por qué no usar una guía de ondas también, en lugar de cable? El tubo debería ser de una altura tal que el extremo inferior llegase cerca de la tarjeta inalámbrica del ordenador; podría hacerse con tubería de aire acondicionado de 100mm de diámetro acodada en el extremo, y un embudo. La construcción sería muy resistente a los rayos, creo. Se parecería al silbato de un barco de vapor. Si te animas a construir este tipo de antena, por favor infórmame de los resultados.

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