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WiFi: historia, evolución, aplicaciones, desarrollos…
La tecnología inalámbrica está conviviendo con nosotros desde hace muchos años, nada menos que desde principios de los 90, aunque de manera desordenada, debido a que cada fabricante desarrollaba sus propios modelos, generando por ende dificultades a los otros.
A finales de los años 90, compañías como Lucent, Nokia o Symbol Technologies, se reunieron para crear una asociación conocida como WECA (Wireless Ethernet Compatibility), que en 2003 pasó a llamarse Wi-Fi Alliance, cuyo objetivo, era no sólo el fomento de la tecnología Wifi, sino establecer estándares para que los equipos dotados de esta tecnología inalámbrica fueran compatibles entre sí.
En abril de 2000 se establece la primera norma: Wifi 802.11b, que utilizaba la banda de los 2.4Ghz y que alcanzaba una velocidad de 11Mbps. Tras esta especificación llegó 802.11a, que generó algunos problemas entre Estados Unidos y Europa por la banda que se utilizaba (5 Ghz). Mientras que en Estados Unidos esta banda estaba libre, en Europa estaba reservada para fines militares, situación que paralizó un tanto esta tecnología inalámbrica, sobre todo teniendo en cuenta que la mayoría de los fabricantes de dispositivos (norteamericanos en su mayor parte), tardaron en reaccionar ante la imposibilidad de vender sus productos en el viejo continente.
Tras muchos debates se aprobó una nueva especificación, 802.11g, que al igual que la “b” utilizaba la banda de los 2,4GHz pero multiplicaba la velocidad hasta los 54Mbps.
Llegado el momento en que tres especificaciones diferentes conviven en el mercado, se da el caso de que son incompatibles, por lo que el siguiente paso fue crear equipos capaces de trabajar con las tres, saltando “en caliente” de unas a otras, y lanzado soluciones que se etiquetaban como “multipunto”
Cuando se da este caso la banda de los 5GHz, anteriormente reservada para usos militares, se habilitó para usos civiles, lo que fue un gran adelanto no sólo porque es ese momento ofrecía la mayor velocidad, sino porque no existían otras tecnologías inalámbricas, como Bluetooth, Wireless USB o ZigBee que utilizan la misma frecuencia.
Hoy estamos inmersos en la especificación 802.11n, que trabaja a 2,4GHz a una velocidad de 108 Mbps, una velocidad que gracias a diferentes técnicas de aceleración, es capaz de alcanzar 802.11g.
Una de las curiosidades de la especificación 802.11n es que los productos han llegado al mercado antes de aprobarse el estándar, denominándose Draft-N, lo que hace referencia a que están sujetos al borrador y no al estándar definitivo
DEFINICION WI-FI
Wi-Fi es un sistema de envío de datos sobre redes computacionales, que utiliza ondas de radio en lugar de cables, además es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la WECA: Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que adopta, prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares 802.11
La WECA tiene como misión certificar la interoperatividad y compatibilidad entre diferentes fabricantes de productos wireless bajo el estándar IEEE802.11.
La WECA fue fundada por 3Com, Cisco, Intersil, Agere, Nokia y Symbol en Agosto de1999, con el compromiso de impulsar el desarrollo a nivel mundial de la tecnología de LAN inalámbrica bajo el estándar IEEE 802.11. La lista de miembros se ha incrementado hasta los 170. Desde entonces, Intermec, Microsoft e Intel han formado el comité de dirección de WECA.
WECA establece un procedimiento de certificación para garantizar la interoperatividad de los dispositivos entre fabricantes. Aquellos dispositivos con el logo WiFi gozan de esa garantía de interoperatividad.
El Wi-Fi fue creado para ser utilizado en redes locales inalámbricas.
Conceptos básicos a la hora de hablar del Wi-Fi
-Punto de acceso (AP/PA): Se trata de un dispositivo que ejerce básicamente funciones de puente entre una red Ethernet cableada y una red con Wi-Fi sin cables
-Clientes Wi-Fi: Equipos portátiles (PDAs, Portatiles) con tarjetas Wi-Fi (PCMCIA, USB o MINI-PCI), y equipos de sobremesa con tarjetas Wi-Fi (PCI, USB o internas en la placa)
-SSID (Service Set Identification): Este identificador suele emplearse en las redes wireless creadas con infraestructura. Se trata de un conjunto de servicios que agrupan todas las conexiones de los clientes en un solo canal.
-Roaming: Propiedad de las redes Wi-Fi por la cual los clientes pueden estar en movimiento e ir cambiando de punto de acceso de acuerdo a la potencia de la señal.
Tendencias del Wi-Fi
En breve aparecerán nuevos estándares de tecnología inalámbrica. El 802.11 está pensado para ámbito y cobertura local: interior y corto alcance
Nuevos estándares:
• IEEE802.16 Alternativa Wireless al Cable, xDSL, Tx, Ex, y OCx para construir accesos fijos inalámbricos a la banda ancha. Ámbito metropolitano, hasta 5 millas, necesita línea de visión directa (LOS), con una capacidad de hasta 134Mbps en celdas de 1 a 6 kms. Es un estándar ya aprobado, que utiliza especto licenciado, y soporta calidad de servicio.
• IEEE 802.16a es un estándar ya aprobado e interoperable, su principal ventaja es la de no necesitar visión directa para las antenas, trabajando en celdas de 8 a 13 kms, con alcances de hasta 55 kms, y soporta calidad de servicio.
• IEEE 802.16e soporta roaming entre células y movilidad urbana (baja velocidad).
• IEEE 802.20 aún no es un estándar aprobado, que esta pensado para soportar movilidad, con velocidades de hasta 250 Km/H, roaming y cobertura WAN (Wide Area Network).
Componentes de una Red Inalámbrica
La puesta en marcha de una red inalámbrica involucra varios desafíos tecnológicos, no siempre al alcance de aquellos no relacionados con el mundo de la informática y las telecomunicaciones. Los componentes básicos de una WLAN son los puntos de acceso (AP) y los adaptadores de cliente WLAN:
• Un Punto de Acceso actúa como puerta de enlace entre la parte cableada de la red y la parte inalámbrica
• Los adaptadores WLAN proporcionan la conexión inalámbrica a equipos terminales como Laptops, PDAs, etc.
Topología de Red WiFi
En cuanto a las topologías de red, se dispone de dos métodos de funcionamiento:
Modo Infraestructura:
La configuración típica requiere de un punto de acceso conectado a un segmento cableado de red, bien sea Ethernet, token ring, coaxial, cable óptico… A veces la conexión acaba en un módem router para conexión con un operador de cable o ADSL.
Modo Ad Hoc:
Las redes “Ad hoc”, no requieren un punto de acceso. En este modo de funcionamiento los dispositivos interactúan unos con otros, permitiéndose una comunicación directa entre dispositivos. En algunas ocasiones se las denomina redes “peer to peer” inalámbricas
Otras topologías:
La tecnología WiFi permite la conexión entre segmentos de red remotos. Estos segmentos pueden pertenecer a edificios diferentes. Para conseguir estas conexiones se utilizan los denominados Wireless Bridges. Estos dispositivos pueden ser utilizados en configuraciones punto a punto así como punto multipunto, consiguiéndose alcances de decenas de kilómetros mediante antenas direccionales, en campo abierto, y con visión directa.
Redes “Mess” es otra alternativa propietaria que ofrecen algunos fabricantes. Se trata de una evolución del modo ad-hoc que permite encaminar paquetes a través de diferentes alternativas. Cada elemento de la red se comporta a su vez como un nodo capaz de encaminar paquetes a lo largo de la red. Ejemplo de esta aplicacion, son las XO y aqui en Uruguay se aplica al “Plan Ceibal“.
¿Como sería la seguridad en una red Wi-Fi?
Las redes inalámbricas no disponen de barreras físicas que impidan la conexión ya que su carácter inalámbrico hace que inicialmente las ondas de radio se reciban desde cualquier punto dentro de la zona de alcance. Los diversos dispositivos que se han ido desarrollando han incorporado en estos últimos años una serie de mecanismos que permiten garantizar niveles de seguridad variable en función de la solución o soluciones adoptadas. Las actualmente disponibles son las siguientes:
- Direcciones MAC, filtrado de direcciones de red
-Encriptación WEP (Wired Equivalent Privacy).
- Estándar IEEE802.1x
- WPA v1.
- Estándar IEEE802.11i
Que es el estándar 802.11 que exige el Wi-Fi?
El estándar 802.11 es, en realidad, un conjunto de especificaciones que abarcan todos los aspectos de una red WLAN Las especificaciones de nivel físico (802.11a, 802.11b y 802.11g) definen las técnicas de modulación y el procesamiento de la señal a bajo nivel. Por su parte, la calidad de servicio (QoS) es tratada por 802.11e y en 802.11i se describen robustos mecanismos de seguridad. Además, 802.11h y 802.11j procuran la interoperabilidad entre los productos de diferentes continentes. Finalmente, 802.1X soporta la autenticación de usuarios.
Actualmente hay nuevos estándares en evolución tales como lo son:
| Estándar | Funcionalidad Principal |
| 802.11e: MAC Enhancements (QoS) | Mejoras en capa MAC |
| 802.11k: Radio Resource Measurement | Mediciones y registros de rendimiento |
| 802.11n: High Throughput | Alta velocidad de transmisión |
| 802.11p: Wireless Access for the Vehicular Environment | Wi-Fi en vehículos |
| 802.11r: Fast Roaming | Transiciones entre puntos de acceso |
| 802.11s: ESS Mesh Networking | Redes Mesh 802.11 |
| 802.11u: InterWorking with External Networks | Interoperabilidad con otras redes |
Incluimos otros estándares menos conocidos, ya sea por su reciente creación o por tener objetivos de menor importancia tales son:
-802.11T: Wireless Perfomance Prediction
-802.11v: Wireless Network Management
-802.11w: Protected Management Frames
-802.11y
Ámbitos de aplicación de la tecnología Wi-Fi
En el ámbito privado esta el hogar y la empresa; en el ámbito publico están los trabajadores móviles y los usuarios residenciales.
En el hogar
WiFi aparece en el hogar como una alternativa para el Home Networking, es decir su utilización permite la interconexión de diferentes dispositivos de forma inalámbrica bajo un mismo estándar y de una forma sencilla y económica.
A medida que el acceso a Internet en banda ancha se desarrolla, el hogar se presenta como un espacio de ocio y trabajo.
De esta forma, el acceso a Internet se hace más necesario y la posibilidad de compartir el mismo acceso entre varios ordenadores y de forma simultánea será una necesidad creciente.
En la empresa
WiFi aparece como una extensión inalámbrica de las Redes de Área Local en las empresas. En la empresa, una solución de Office Networking basada en WiFi presenta ventajas e inconvenientes. Las ventajas son claras:
• Movilidad de equipos
• Ausencia de cableado
•Libertad en los cambios organizativos
•Acceso a la red independientemente del puesto de trabajo
En el ambiente público
La aparición de los PWLAN (Public Wireless Local Area Network) representa una oportunidad de negocio tanto para los fabricantes como para aquellas empresas que desarrollan un servicio de acceso a Internet en lugares de uso público. En este sentido nos encontramos con las opiniones de aquellos que piensan que este nuevo negocio tendrá un enorme éxito, sobre la base de que los denominados “mobile workers” tienen una gran necesidad de comunicaciones en banda ancha y acceso a Internet y son usuarios capaces de pagar cualquier precio. Otros opinan que Wifi se desplegará de forma masiva en cafeterías y restaurantes y que pronto veremos a los jóvenes navegando con sus PDAs WiFi.
Wi-Fi en el teletrabajo
El teletrabajo es otro de los aspectos importantes de aplicación del WiFi. Un teletrabajador es una persona que emplea gran parte del horario de trabajo fuera de la oficina, y en muchas ocasiones es desde el hogar desde donde realiza gran parte de su actividad laboral.
Wi-Fi en los hoteles
Los hoteles y algunas empresas de restauración aparecen como potenciales utilizadores del WiFi. En el caso de los hoteles, WiFi aparece como un valor añadido que ofrecer a sus clientes, pues posibilita la conexión a Internet inalámbrica desde las habitaciones y espacios comunes. Se trata de un servicio que cada día se incorpora más a la oferta hotelera, y que puede llegar a ser diferenciador a la hora de contratar un hotel.
Wi-Fi y la seguridad
WiFi tiene otros ámbitos de aplicación adicionales a la conexión de ordenadores a Internet o a la LAN de la empresa. En el sector de seguridad, WiFi permite la interconexión inalámbrica de dispositivos de seguridad como son sensores remotos, cámaras de vídeo vigilancia. Empresas de seguridad comienzan desarrollar ofertas de vídeo vigilancia a través de conexiones de banda ancha.
Wi-Fi en la universidad
Es creciente la aparición de campus universitarios con cobertura WiFi. Esta cobertura alcanza elementos comunes como cafeterías, bibliotecas, ciertas salas y laboratorios, así como zonas exteriores. En todas ellas los alumnos con PC portátil, PDA y otros terminales pueden acceder a prácticas, consultas, ejercicios, aplicaciones de e-learning etc. En definitiva, a las mismas aplicaciones a las que el alumno puede acceder desde una conexión cableada.
La interconexión de edificios del campus es otra de las aplicaciones de WiFi.
Dispositivos Wi-Fi en el mercado
Existe en el mercado una gran variedad de dispositivos dedicados a facilitar la conectividad WiFi. Recientemente aparecen dispositivos con WiFi integrado. Esta conectividad aparece como un acceso inalámbrico, de banda ancha, a la Red Local del hogar/empresa. Estos mismos dispositivos facilitan la creación de entornos donde equipamiento informático/ocio puede estar conectado a la red Internet de forma permanente.
Entre ellos tenemos:
-Tarjetas de red PCMCIA:
Una tarjeta PCMCIA (acrónimo de Personal Computer Memory Card International Association), es un dispositivo capaz de proporcionar una tarjeta de red inalámbrica mediante una conexión PCMCIA. Permite a otros dispositivos como ordenadores y algunos PDAs conectarse a una red inalámbrica WiFi.
-Tarjetas GPRS WiFi:
Dispositivos especialmente pensados para la conexión WiFi desde hot spots WiFi públicos como complementariedad a las conexiones GPRS de los operadores móviles. Permiten el desarrollo de servicios como la oficina móvil, permitiendo la conectividad inalámbrica de forma transparente a la tecnología.
-Adaptadores wireless PCI:
Este dispositivo permite integrar una facilidad de conexión a una red inalámbrica WiFi a ordenadores, generalmente sobremesa, a través de una conexión a BUS PCI.
-Adaptadores wireless USB:
Este dispositivo permite disponer de una conexión inalámbrica WiFi a través de una conexión USB.
-Tarjetas compactflash WiFi:
Dispositivo que combina una tarjeta de memoria con una tarjeta de red para una conexión compactflash card.
-Wireless-g network router:
Dispone de varios puertos Ethernet con un AP wireless. El router dispone de facilidades VPN (Virtual Private Network). La característica VPN permite a los usuarios conectarse de forma segura a múltiples ordenadores a través de Internet utilizando protocolos como IPSec, PPTP, o túneles L2TP.
-Modem cable/adsl router con facilidades de access point WiFi:
Este dispositivo combina en un único equipo las facilidades de router, punto de acceso y MODEM ADSL o cable MODEM. Su principal aplicación es en el mercado residencial, permitiendo disponer de una red inalámbrica al mismo tiempo que realiza las funciones de MODEM.
-Servidores de impresoras:
Permiten la instalación de una o varias impresoras en red, a través de la conexión WiFi realizando funciones de buffering y gestión de colas.
-Cámaras de vídeovigilancia wireless:
Estas cámaras soportan conexión a la red a través de una interfaz inalámbrica. Permiten la monitorización remota de locales y espacios con el simple uso de un navegador.
-Dispositivos PDAs:
Estos equipos personales van creciendo en cuanto a su convergencia como equipos de comunicaciones y de informática.
-Las Antenas:
Permiten amplificar la emisión y recepción de las señales de radio. Sus caracteristicas, se miden en dBi. Existen diversas gamas y pueden adquirirse en tiendas especializadas.
Varias son las causas que explican la proliferación imparable de las redes Wi-Fi: su versatilidad y economía, la existencia de hardware comercial accesible, la distribución masiva de routers Wi-Fi con accesos a Internet ADSL, etc. En el momento presente, asistimos también a la aparición de nuevos modelos de negocio muchos de ellos aún sin consolidar – que tratan de ofrecer una alternativa de servicio al operador tradicional de redes celulares.
La tecnología Wi-Fi (Wireless Fidelity) es una de las tecnologías líder en la comunicación inalámbrica, y el soporte para Wi-Fi se está incorporando en cada vez más aparatos: portátiles, PDAs o teléfonos móviles.
Progresivamente, las bibliotecas de muchos países instalan el servicio WI-FI gratuito. Hace pocos días, Google, el buscador líder en Internet, confirmó que había iniciado una prueba limitada del servicio gratuito de acceso a Internet en forma inalámbrica, llamado Google Wi-Fi. La existencia de un servicio Wi-Fi, que ofrece conexión a gran velocidad a Internet en distancias cortas en forma gratuita, llevaría a Google más allá de la búsqueda en la red y la introduciría en el mundo competitivo de los proveedores de acceso a Internet y las compañías de telecomunicaciones.
Noticia mas reciente sobre el Wi-Fi
Empresas de la talla de Intel, Microsoft, Nokia, Broadcom, LG, Samsung y Panasonic crearon la Wireless Gigabit Alliance.
Tiene por objeto acelerar el desarrollo de Gigabit (WiGig), estándar que sustituiría al Wi-Fi, con velocidades entre 10 y 20 veces más rápidas que las actuales
WiGig alcanza una velocidad de hasta 1 Gbps, lo cual permite descargar en pocos segundos grandes archivos digitales, como películas en HD, de acuerdo con el presidente de la alianza, Ari Sadri.
El WiGig utiliza el espectro de 60 GHz para mover grandes volúmenes de datos, lo que permite a varios usuarios utilizar la misma conexión inalámbrica a la vez sin ralentización.
CONCLUSIONES
El Wi-Fi utiliza ondas de radio en lugar de cables, lo que facilita la conexión entre dispositivos y el fácil mantenimiento de la red.
El Wi-Fi esta siendo utilizado cada vez mas como herramienta para facilitar la comunicaron entre diferentes dispositivos.
El aumento de su uso se debe a su bajo costo y alta productividad.
Son cada vez más los sitios que cuentan con esta tecnología ya que cualquier dispositivo puede ser adaptado para funcionar con el Wi-Fi.
Los estándares utilizados son necesarios ya que con estos se busca la compatibilidad entre los dispositivos.
Es una red segura ya que son muchos los mecanismos que se han inventado para mantenerla a salvo.
Fuentes:
Historia y Actualidad Wi-Fi, Wikipedia, Seguridad en WiFi, Tecnologias WiFi, Aplicaciones wireless, estandares 802.x, seguridad wifi, Knol, WiFi Alliance.
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Las 10 claves del mundo WiFi o wireless.
En el ambiente de WiFi, es muy común sentir hablar de redes, enlaces, sistemas wireless, sistemas punto a punto, sistemas punto multipunto, encriptación, protocolos, claves de acceso, y un montón de etcéteras…
Pero no todo el mundo tiene claro todo esto, no siempre resulta sencillo armar una pequeña red casera y compartir el ADSL con otras máquinas, o con vecinos, o quizás un poquito más allá.., (por qué no?), a todos nos gusta la internet gratis.
Nuestro emprendimiento, pasa por armar una red inalámbrica WAN (Wide Area Network – Red de Área Extensa), y siempre estamos en constante desarrollo y aprendizaje.
Pensando un poco en pequeñas redes, siempre estamos por armar algún tutorial o algo similar para la gente que recién comienza, pero esta vez nos encontramos con algo bien interesante. La gente de Neoteo, publicó una especie de tabla de los 10 mandamientos acerca del mundo wireless.
La nota, nos pareció que realmente aporta, así que aquí va…:
1 – La unidad de potencia
La potencia en radiofrecuencia (RF) se mide por lo general en Watts (W) o miliwatts (mW) aunque en muchas aplicaciones, también se encuentran referencias a esta magnitud expresada en decibelios o decibeles (dB). La relación que existe entre ambas formas de mesurar el nivel de señal de RF sostiene que 1mW = 0dBm. Los dBm expresan la potencia absoluta mediante una relación logarítmica, siempre respecto a un valor de referencia que es 1mW (miliWatt). En el siguiente cuadro podemos ver la fórmula de cálculo para obtener el valor expresado en dBm de una potencia igual a P, referida a un valor determinado de 1mW. Los ejemplos mostrados en la tabla de la derecha son muy comunes de aplicarse al momento de, por ejemplo, sumar antenas y determinar la cantidad de señal que incrementará el sistema. Es decir, duplicar la cantidad de señal recibida, equivale a un incremento de 3dB respecto a si tuviéramos una sola antena. Si en lugar de dos, colocamos cuatro antenas, la ganancia aumenta a 6dB, es decir, 3dB más.
Como las antenas pueden sumarse en un número progresivo en base 2 (2, 4, 8, 16, etc.) pasaríamos en el siguiente caso a una instalación de 8 antenas. De cuatro pasamos a ocho, por lo tanto, al duplicar cantidad incrementamos 3dB. Esto significa que 4 antenas tendrán una ganancia de 6dB, mientras que 8 antenas sumarán una ganancia de 9dB. O sea, 3dB más que 4 antenas. Estos valores expresados en dB para una antena son características que ofrecen ganancia de señal a un sistema, tanto para transmisión como para recepción. Teniendo en cuenta lo expresado, un transmisor que emite con 1 Watt de potencia y una antena de cuatro elementos irradiantes, equivaldrá a un transmisor de 4 Watts transmitiendo con una antena simple (un solo elemento). Existen otros casos en los que no se utiliza la unidad dB para cuantificar ganancia sino pérdidas. En estos casos se utiliza el término atenuación que también se expresa en decibeles. Por lo tanto una correcta instalación de antena con mínimos factores de atenuación es fundamental para una conexión inalámbrica eficiente y segura.
2 – Relación entre la frecuencia utilizada y la propagación
La mayoría de las aplicaciones industriales, domésticas, científicas y de orden investigativo, suelen trabajar con sistemas de radio que operan en bandas denominadas “libres”. Es decir, las organizaciones gubernamentales o privadas que administran el uso racional del espectro radioeléctrico de cada país asignan determinadas porciones o bandas de frecuencias donde no es necesario solicitar autorización, ni abonar cánones o impuestos para trabajar de forma libre dentro de sus límites. Estas bandas son conocidas también como ISM (Industrial, Scientific and Medical) y los valores más populares (de UHF hacia arriba) son:
* 2.4Ghz. para casi todo el mundo en la actualidad
* 915Mhz. para América (Norte y Centro y Sur)
* 868Mhz. para Europa
* 5Ghz es una banda que poco a poco comienza a popularizarse por todo el mundo.
La gran ventaja de poder trabajar en frecuencias cada vez más altas es que el ancho del canal a utilizar aumenta. Esto significa tener la posibilidad de transmitir mayor caudal de datos o información dentro de un canal único. La desventaja de esto es que la distancia a enlazar y la capacidad de la señal para superar obstáculos (atravesar muros o paredes) decrece de manera notable al aumentar la frecuencia de transmisión. Por ejemplo, para una misma distancia de enlace, una señal de 2.4Ghz sufrirá una pérdida (o atenuación) de 8 a 9 dB en comparación a una misma potencia emitida en 900Mhz. Pero como todo tiene su pro y su contra en la vida, las frecuencias bajas requieren de antenas de mayor tamaño, mientras que a frecuencias mayores, se pueden colocar sistemas de antenas de mayor ganancia para suplir las pérdidas mencionadas con anterioridad.
3 – Emplear un receptor sensible
La sensibilidad en un receptor de radio viene dada por la capacidad que pueda tener de recuperar señales muy débiles, ubicadas casi al mismo nivel que el ruido de banda. Esto significa que cuanto mayor sea la cifra expresada en dBm (en valores negativos), más sensible será el receptor y mayor posibilidad de recuperar datos correctos y realizar un enlace exitoso tendremos. Por ejemplo, un receptor que se ofrece con una sensibilidad de -120dBm, será más sensible (escuchará más y mejor) que un receptor con una sensibilidad de -105dBm. Para graficarlo de otro modo, una señal de -70dBm equivale a 100pW (picoWatts) mientras que otra de -80dBm equivale a 10pW. Esto clarifica que a mayor valor negativo, mayor capacidad de escuchar señales muy débiles.
En la actualidad los receptores utilizan transistores de entrada con un nivel de figura de ruido tan bajo como sea posible. En el gráfico podemos ver con claridad como un transistor con alta figura de ruido (A), pierde la mayor parte de la información y sólo puede recuperar las señales fuertes. Mientras tanto, con un transistor de entrada de baja figura de ruido (B), hasta las señales más débiles son recuperadas, amplificadas y aprovechadas. En la práctica esto significa ganar o perder distancia en el enlace. Algunos suplen estos defectos reduciendo la velocidad de transmisión de datos o mejorando la calidad de las antenas de recepción, cuando en realidad lo que se debe mejorar es la etapa de entrada de la señal de RF en el receptor. Vale aclarar que la figura de ruido es generada por la agitación electrónica, dentro del semiconductor, provocada por la temperatura ambiente.
4 – Aprender a determinar el origen de los ruidos
No todos los problemas de recepción se resuelven con mejorar los transistores de entrada en los receptores. Existen una variedad enorme (y siempre cambiante) de fuentes generadoras de ruido que serían capaces de ensordecer al receptor más apto. Veamos el problema de este modo: en un gran estadio absolutamente vacío, sin más personas que tú ubicado en un extremo del campo de juego y un interlocutor ubicado en otro extremo. Seguramente podrían intercambiar un diálogo tranquilo sin necesidad de levantar la voz. Imagina ahora el mismo escenario pero colmado de público rugiendo un aliento ensordecedor a su equipo favorito. El resultado será que las señales emitidas por ti y por tu interlocutor quedarán sumergidas en el ruido generado por la multitud. Algo similar ocurre con las señales de radio. La proliferación de emisoras de radio, de maquinas eléctricas, de equipos de comunicaciones de todo tipo, forma, banda y potencia, sumadas todas al ruido cósmico propio de la banda a utilizar, provocan un “ensordecimiento” del receptor que debe ser resuelto mediante el uso de mejores antenas, con mayor ganancia y más direccionales hacia la fuente de emisión, evitando recibir ruido desde otras fuentes.
5 – Tener un margen de desvanecimiento aceptable y seguro
Este es uno de los tantos puntos cruciales para lograr obtener una instalación inalámbrica robusta y eficiente. Es decir, un enlace capaz de soportar las pérdidas de señal que pueden acarrear cambios climáticos severos. Esto es: lluvia o nieve y en caso de interferencias externas. El valor que se toma como norma es de 10dB de pérdida de señal y aún así seguir teniendo el enlace activo. Es muy importante tener prevista esta condición en la instalación ya que un enlace de datos que se construye a partir de una recepción en el límite de las posibilidades, se transforma en un vínculo muy frágil que deja de funcionar con apenas un poco de lluvia. Y luego de invertir dinero y tiempo en el trabajo, una perdida de enlace por cualquier tontería no prevista a tiempo será muy molesta e irritante.
Existen varias formas de realizar una atenuación de 10dB en la recepción de una señal para tener la seguridad de seguir manteniendo el enlace, simulando condiciones severas y extremas de origen externo a la instalación. Estos son algunos:
- Existen equipos transmisores que poseen la potencia de salida ajustable o programable. Bastará con reducir la emisión en 10dB y comprobar que en el receptor el enlace continúa siendo eficaz. Recuerda que 3dB, significaría reducir la potencia a la mitad mientras que 10dB equivalen a reducir la potencia 10 veces.
- En el mercado se consiguen fácilmente atenuadores calibrados para distintas bandas de frecuencias. Sería una buena inversión comprar uno que atenúe 10dB en las frecuencias de mayor utilización para así facilitar las tareas de ajuste. Si el enlace se pierde al colocar el atenuador, significa que debemos mejorar la instalación de antenas o incrementar la potencia de los transmisores hasta lograr un margen de desvanecimiento seguro y aceptable de 10dB.
- Cualquier instalador de sistemas inalámbricos de datos utiliza cable coaxil en grandes cantidades. Un cable RG-58 de 20 metros de largo puede significar una atenuación de 10dB en señales de 900Mhz., mientras que con 8 a 10 metros obtendremos 10dB de atenuación a 2.4Ghz. Si el sistema continúa funcionando de manera eficiente con estos cables ”extras”, estamos ante un enlace confiable y con un margen de desvanecimiento de al menos 10dB.
6 – Utilizar la lógica y la matemática junto a las especificaciones
En un mundo ideal, podríamos establecer de acuerdo a la potencia de transmisión de un equipo y a la sensibilidad de un receptor la distancia máxima admisible para un enlace seguro. Sin embargo, existen muchos factores que intervienen y hacen que esto no sea así. Por lo tanto, siguiendo una lógica simple y aplicando sobre ella los valores nominales que entregan los fabricantes de los elementos empleados, podemos aproximarnos de manera casi total a los resultados obtenidos en nuestro mundo real.
Este cálculo lógico sería el siguiente: La potencia del transmisor (Tx) sumada a la ganancia de la antena de transmisión, descontando la atenuación que se produce en el cable que conecta el transmisor con la antena en la torre, descontando además el margen de desvanecimiento de 10dB del punto anterior, descontando las pérdidas que se producen en el camino del enlace (a través de la atmósfera) y sumando la ganancia del equipo receptor, debemos obtener un resultado “X”. Este resultado deberá ser siempre mayor a la sensibilidad del receptor. Es muy simple, es muy lógico. El receptor debe escuchar el resultado obtenido de todos los factores positivos y negativos que intervienen en la constitución del sistema inalámbrico. Todos los datos involucrados son provistos por los fabricantes de los elementos mencionados. Sólo deberás aplicar la lógica.
7 – Mantener un enlace óptico entre las antenas
Cuando colocamos las antenas de los sistemas a enlazar en un espacio abierto y libre de obstáculos entre ellas, la atenuación provocada por el medio (el aire) se incrementa con el cuadrado de la distancia a medida que se alejan las antenas entre sí. Por lo tanto, podemos decir que reducir la distancia entre antenas emisora y receptora a la mitad, disminuye la pérdida en 6dB. Dicho de otro modo, aumentar la distancia al doble, aumenta la pérdida de señal el 6dB. Estos valores se incrementan a 9dB cuando al menos una de las antenas se encuentra en el interior de alguna edificación. La atenuación provocada por las paredes y otros obstáculos incrementan notablemente las pérdidas.
Las antenas deben orientarse y elevarse desde el suelo de modo tal que puedan verse entre sí (expresión metafórica). Es decir, que se encuentren alineadas y libres de obstáculos que favorezcan las pérdidas de señal. Atravesar una arboleda frondosa puede provocar pérdidas muy importantes que deben ser resueltas con mayor altura de las instalaciones de antenas. Por otra parte, hay obstáculos en el recorrido de la señal que no son fijos, sino móviles. Un árbol que crece de una estación a otra, una edificación nueva que sube muchos pisos y se interpone en el camino de la señal, un camión con un contenedor encima, o cualquier otro objeto metálico que se interponga en el recorrido previsto en el inicio de la instalación puede arruinar de forma temporal o permanente un enlace que en sus orígenes pudo ser funcional y muy seguro.
8 – Antenas
Las antenas son el último eslabón en la cadena de transmisión y el primero en la del receptor. Por lo tanto, la optimización constructiva permitirá obtener ganancias significativas (a veces vitales) para garantizar un enlace óptimo. Las antenas direccionales son capaces de enfocar toda la potencia que llega a ellas para ser transmitida en una única dirección. Por el contrario, una antena omnidireccional emitirá en todos los sentidos (360º a su alrededor), perdiendo la concentración de señal que una antena direccional es capaz de ofrecer. Por supuesto que esto es válido tanto para transmisión como para recepción. Por lo tanto, una antena direccional de alta ganancia montada, respetando el punto anterior, a la máxima altura posible, nos brindará una ganancia de potencia que servirá para afianzar el vínculo del enlace.
9 – Pérdidas en el cable
La elección del cable y los conectores apropiados para lograr un enlace exitoso dependen de muchos factores y todos varían de un usuario a otro y de un escenario a otro. Esta situación algo difícil de equilibrar se basa en la propiedad de atenuación que poseen todos los cables coaxiles que se utilizan para enlazar los equipos (transmisores o receptores) con la antena, allí arriba en el extremo superior de la torre. Cables de bajas pérdidas y de mayor calidad son mucho más caros (a veces a precios prohibitivos) y un gasto semejante no se justifica. Por otro lado, las pérdidas se podrían resolver con mayor altura en las antenas, pero ello significa mayor longitud de cable y en consecuencia, mayor pérdida dentro del mismo. Un buen estudio preliminar de las distancias a cubrir, junto a la potencia del equipo transmisor, la ganancia de las antenas y la experiencia del instalador, ayudan a seleccionar la mejor relación costo/beneficio a la hora de comprar el cable que permita una comunicación segura y libre de gastos innecesarios.
10 – La transferencia de datos en un medio inalámbrico
Antes de comenzar la instalación, asegúrate que los sistemas que quieres conectar a través de ondas de radio admitan una tasa de error y corrección de los mismos en la transmisión o recepción de los datos, superior a lo que podría ser mediante una conexión por cable. Es decir, el protocolo de comunicación de los datos a enlazar, debe ser capaz de sortear las deficiencias lógicas que posee un sistema inalámbrico. Las terminales de transmisión y recepción deben sincronizar su velocidad de proceso y adaptarse al límite que imponga el enlace de acuerdo a su frecuencia de trabajo y ancho de banda del canal (caudal de datos).
Teniendo en claro estos 10 mandamientos ineludibles, el enlace radial estará asegurado obteniendo un intercambio de datos eficiente y seguro. Por supuesto que si tienes alguna recomendación que agregar a las expuestas aquí, será muy bienvenida en beneficio de todos los que por una razón u otra necesitamos a menudo optimizar sistemas inalámbricos de datos.
Por: Mario Sacco
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