medios no guiados: inalámbricos medios no guiados: inalámbricos ondas de radio microndas infrarojo

Medios No guiados: InalámbricosMedios No guiados: Inalámbricos

Ondas de Radio

Microndas

Infrarojo

San Luis Potosí Carlos Canto Q.

Comunicación de datos Medios de comunicación No guiados

MARCONI



Transmisión Inalámbrica de ondas

Transmisión Inalámbrica

Transmisión Inalámbrica

Radio ondasRadio ondas MicroondasMicroondas InfrarrojosInfrarrojos







Medios no Guiados

Transmisión y recepción por medio de una antena. En transmisión direccional las antenas deben estar alineadas. En transmisión omnidireccional la señal se propaga en toda dirección.

Espectro Electromagnético para comunicación inalámbrica

Radio ondas y microondas

Ondas de luz



Generación de ondas de radio

1. Un flujo de corriente eléctrica genera un campo magnético ( Regla de la mano derecha)2. Un campo eléctrico es generado en la dirección de bloqueo de cambio en el campo

magnético3. Un campo magnético es generado en la dirección de bloqueo de cambio en el campo

eléctrico 4. Un campo eléctrico es generado en la dirección de bloqueo de cambio en el campo

magnético5. La generación de un campo eléctrico y un campo magnético son repetidos alternadamente

Generación de ondas electromagnéticas



Generación de ondas de radio



Onda Electromagnética



Las ondas de Radio son un tipo de ondas electromagnéticas, lo cual confiere tres ventajas importantes:

No es necesario un medio físico para su propagación, las ondas electromagnéticas pueden propagarse incluso por el vacío.

La velocidad es la misma que la de la luz, es decir 300.000 Km/seg.

Objetos que a nuestra vista resultan opacos son transparentes a las ondas electromagnéticas.

No obstante las ondas electromagnéticas se atenúan con la distancia, de igual forma y en la misma proporción que las ondas sonoras. Pero esta desventaja es posible minimizarla empleando una potencia elevada en la generación de la onda, además que tenemos la ventaja de la elevada sensibilidad de los receptores.





La antena es un conductor eléctrico de características especiales que debido a la acción de la señal aplicada genera campos magnéticos y eléctricos variables a su alrededor, produciendo la señal de radio en forma de ondas electromagnéticas.

Las ondas de radio son generadas aplicando una corriente alterna de radiofrecuencia a un antena.

Métodos de Propagación

Estas ondas se transmiten desde un punto central (la antena emisora) de forma radial y en todas direcciones, pero podemos diferenciar tres formas de transmisión:



• Onda de tierra: En principio las ondas de radio se desplazan el línea recta, atravesando la mayoría de los objetos que estén en su camino con mayor o menor atenuación. Las pérdidas por dicha atenuación dependen de la frecuencia de la transmisión y de las características eléctricas de la tierra o el material atravesado. En términos generales a menor frecuencia mayor es el alcance de la onda y cuanta menor sea la densidad del material más fácil será atravesarlo. Parte de esta onda es reflejada por la superficie terrestre.

• Onda visual o directa: Es refractada en la baja atmósfera (refracción troposférica) debido a los cambios en la conductividad relativa en sus capas.

• Onda espacial: La atenuación en el aire es muy pequeña, lo que hace que la onda pueda alcanzar las capas altas de la atmósfera (ionosfera) y ser reflejada en su mayor parte de vuelta a tierra.



El mayor inconveniente que tendremos es que la transmisión de estos tres frentes no se hace a la misma velocidad, ya que las ondas reflejadas se retrasan con respecto a la onda directa, produciéndose un desfase que genera ruido (e incluso llegando a anular la onda si el desfase es de 180 grados).

Para reducir este efecto hay que elevar la antena, ya que aumentando la altura se disminuye el ángulo de desfase. Otro inconveniente es que en onda media la onda espacial no regresa a tierra durante el día pero sí durante la noche, debido a que la altura de la ionosfera se reduce.

En cuanto a onda corta tenemos adicionalmente el inconveniente que a partir de una frecuencia crítica las ondas no son reflejadas a tierra y escapan al espacio.



Transmisión a larga distancia

Basándonos en el efecto de refracción en la ionosfera y en la capa terrestre es posible transmitir a largas distancias. Para ello debemos emplear ondas de gran energía y de baja frecuencia.



Métodos de Propagación



BandasBandas

BandaBanda RangoRango PropagaciónPropagación ApplicaciónApplicación

VLFVLF 3–30 KHz Terrestre Radio-navegación de largo alcance

LFLF 30–300 KHz TerrestreRadio faro y localizadores de

navegación

MFMF 300 KHz–3 MHz Cielo Radio AM

HF HF 3–30 MHz Cielo Banda Civil (CB),

ship/aircraft communication

VHF VHF 30–300 MHzCielo y

Línea de Vista

VHF TV, FM radio

UHF UHF 300 MHz–3 GHzLinea-de-

vistaUHF TV, telefonía celular,

Localizador, satelite

SHF SHF 3–30 GHzLinea-de-

vistaCommunicación Satelital

EHFEHF 30–300 GHzLinea-de-

vista Radio-navegación de largo alcance



Las ondas de Radio son usados para comunicaciones multicast, tales como

radio, TV y sistemas de paging.

NoteNote::



Omnidirectional antennas



Unidirectional antennas





LAS MICROONDAS

http://home.olemiss.edu/~misbook/cocochm.htm

Las Microondas son usadas para comunicación multicast tales como en teléfonos celulares, redes satelitales, y redes locales (LAN’s) inalámbricas

NoteNote::



Distancia de separación entre antenas de microondas

h = altura de la antena (m) k = 1 si no consideramos los efectos de la gravedad.

h

d=7.14(k·h)½.

Generalmente se toma k = 4/3



d

La atenuación depende directamente de la longitud de onda de la señal, directamente proporcional del cuadrado de la distancia, así como de las condiciones meteorológicas:

a partir de los 10 GHz aumenta mucho la atenuación a causa de la lluvia.

La expresión general de la atenuación con la distancia es:

L(dB) = 10 log ( 4d/)2

Atenuación en microondas





Pérdidas de propagaciónEn el espacio libre (espacio en el que no hay nada que obstruya el progreso de la radio onda), las ondas de radio decaen proporcionalmente al cuadrado de la distancia,e inverasmente proporcional al cuadrado de la longitud de onda de la onda de radio.Si le llamamos L a la relación entre potencia efectiva recibida Wr y la potencia transmitida Wt, y f (Hz) a la frecuencia, distancia d (m), longitud de onda l (m), y la ganancia absoluta de las antenas transmisora y receptora Gt y Gr dados en dB, tenemos:



Las principales aplicaciones de un sistema de microondas terrestre son

las siguientes Telefonía básica (canales telefónicos)

Datos

Telégrafo/Telex/Facsímile

Canales de Televisión.

Video

Telefonía Celular (entre troncales)

• El clima y el terreno son los mayores factores a considerar antes de instalar un sistema de microondas.

• Como por ejemplo, no se recomienda instalar sistemas en lugares donde llueva mucho; en este caso deben usarse radios con frecuencias bajas (es decir menores a 10 GHz).

• La consideraciones en terreno incluyen la ausencia de montañas o grandes cuerpos de agua las cuales pueden ocasionar reflecciones de multi-trayectorias.



Comunicación vía satélite

Ventajas Gran ancho de banda Gran cobertura nacional e

internacional Costo insensible a la distancia



DESVENTAJAS

Costo de operación mensual muy alto. Retardo de 1/2 segundo Inversión inicial en equipo de

comunicaciones muy costoso (estaciones terrenas y demás dispositivos).

Muy sensible a factores atmosféricos



DESVENTAJAS

Sensible a la interferencia , ruido y a eclipses

Requiere de personal especializado El mantenimiento corre a cargo del

usuario No recomendable para aplicaciones de

voz Hace uso del espectro radioeléctrico



Bandas de microondas Banda. Frecuencias.

L 1 - 2 GHz

S 2 - 4 GHz

C 4 - 8 GHz

X 8 - 12 GHz

Ku 12 - 18 GHz

K 18 - 27 GHz

Ka 27 - 40 GHz



TIPOS DE ÓRBITAS SATELITALES (CON RESPECTO A SU DISTANCA A LA TIERRA)


Comunicación de Datos Satélites

Enlace satelital






La separación de 3º entre satélites permite evitar interferencia entre satélites:

3º



Diferencia entre enlace satelital y micro-ondas:



Para evitar interferencia interna en el equipo transmisor/receptor se usan frecuencias diferentes a la subida y la bajada:

Txd Rxd

fsubida > fbajada

B = 500 MHz

•El transponder se encarga de transladar la información de la f subida a la f bajada

EL TRANSPONDER



• Frecuencias asignadas en banda C:

5.725 GHz < fsubida < 7.75 GHz

3.4 GHz < fbajada < 4.8 GHz

• El ancho de banda del satélite se divide en bandas, asignadas a un transponder

Transmisión: entre 6,125 y 6,425 Ghz

Recepción: entre 3,9 y 4,2 GHz

6,125 y 6,425 Ghz

3,9 y 4,2 GHz

Banda C:



entre 11,7 y 12,2 GHz

Banda KU:

Transmisión: 14 Ghz

Recepción: entre 11,7 y 12,2 GHz

14 Ghz



BANDAS DE FRECUENCIAS Banda C:

Transmisión: entre 6,125 y 6,425 Ghz Recepción: entre 3,9 y 4,2 GHz

Banda Ku: Transmisión: 14 Ghz Recepción: entre 11,7 y 12,2 GHz

BANDAS DE FRECUENCIAS DE LOS SATÉLITES MEXICANOS (Solidaridad I y II)

BANDA Rango de

Frecuencias

Tx (GHz)

Rango de

Frecuencias

Rx (GHz)

L 1.6265 - 1.6605 1.525 - 1.559

C 5.925 - 6.425 3.700 - 4.300 Ku 14.00 - 14.50 11.70 - 12.2





Fibra óptica vs. vía satélite

• Cobertura limitada (del cableado) • Alto costo de operación mensual • Costos dependientes de la distancia • Requiere contratación de la línea ante una compañía telefónica

• Gran ancho de banda • Inmunidad a la interferencia y ruido • Bajo costo inicial en equipo de comunicaciones • No requiere personal especializado • No hay costos por el mantenimiento de la línea. • No usa el espectro radioeléctrico • No existe retardo

Desventajas de la fibra óptica

Ventajas de la fibra óptica



Fibra óptica vs. vía satélite • Costo de operación mensual muy alto. • Retardo de 1/2 segundo • Inversión inicial en equipo de comunicaciones muy costoso (estaciones terrenas y demás dispositivos). • Muy sensible a factores atmosféricos • Sensible a la interferencia y ruido • Sensible a eclipses • Requiere de personal especializado • El mantenimiento corre a cargo del usuario • No recomendable para aplicaciones de voz • Hace uso del espectro radioeléctrico

• Gran ancho de banda • Gran cobertura nacional e internacional • Costo insensible a la distancia

Desventajas vía satélite

Ventajas vía satélite

Las señales infrarrojas pueden ser usadas para comunicación de corto alcance en un área cerrada usando

propagación Línea de vista.



Los Infrarrojos



El Espectro de la Luz y la Respuesta del Ojo Humano



some quasi-standards do exist. These include RC-5, RC-6, and REC-80. In some quasi-standards do exist. These include RC-5, RC-6, and REC-80. In addition, many manufacturers such as NEC have also established their own addition, many manufacturers such as NEC have also established their own standards.standards.

The RC-5,developed by Philips, is a biphase code in which each bit has a The RC-5,developed by Philips, is a biphase code in which each bit has a uniform duration.uniform duration.

The logical value of the bit is based on a transition that occurs in the middle The logical value of the bit is based on a transition that occurs in the middle of the defined time interval assigned to each bit.of the defined time interval assigned to each bit.

A high-to-low transition defines a “0" and a low-to-high transition defines a A high-to-low transition defines a “0" and a low-to-high transition defines a “1". If two or more of the same bit are sent, a transition at the beginning of “1". If two or more of the same bit are sent, a transition at the beginning of each bit time is needed to set the signal to the proper start leveleach bit time is needed to set the signal to the proper start level

El standard RC-5El standard RC-5



In the RC-5 standard, every command is 14 bits long. The first two bits In the RC-5 standard, every command is 14 bits long. The first two bits are initialization or start bits. These allow the receiver to synchronize to are initialization or start bits. These allow the receiver to synchronize to the transmitter and adjust the automatic gainthe transmitter and adjust the automatic gain

control. The next bit, the toggle bit, changes state with every new key control. The next bit, the toggle bit, changes state with every new key press. This enables the receiver to unambiguously recognize that a press. This enables the receiver to unambiguously recognize that a particular key has been pressed multiple times in succession. The toggle particular key has been pressed multiple times in succession. The toggle bit is followed by an identifying address which allows the remote control bit is followed by an identifying address which allows the remote control to identify which device (TV, VCR, CD Player etc.) should respond to the to identify which device (TV, VCR, CD Player etc.) should respond to the command. The address is followed a code sequence identifying the command. The address is followed a code sequence identifying the button pressed.button pressed.




The basic timing is derived from a 36KHZ oscillator. The code is transmitted in biphase format. In this system, a logic 1 is transmitted as a half bit time without signal, followed by a half bit time with signal. A logic 0 has exactly the opposite structure. Each half bit consists of 32 shorter pulses. Each transmitted bit has a length of 1.778 msec, the shorter pulses have a pulse width of 6.9444 sec on time and 20.8332 sec off time. A complete dataword has a length of 24.889 msec, and is always transmitted completely. If the key is held pressed the code is repeated in intervals of 64 bit times (ie 113.778 msec).



Command code FunctionCommand code Function

0-9 0-90-9 0-9

12 standby12 standby

13 mute13 mute

14 presets14 presets

16 volume +16 volume +

17 volume - 17 volume -

18 brightness +18 brightness +

19 brightness -19 brightness -

20 colour saturation +20 colour saturation +

21 colour saturation -21 colour saturation -

22 bass +22 bass +

These have been assigned as These have been assigned as follows:follows:

System address EquipmentSystem address Equipment

0 TV set0 TV set

2 Teletext2 Teletext

5 Video recorder5 Video recorder

7 experimental7 experimental

16 preamplifier16 preamplifier

17 receiver/tuner17 receiver/tuner

18 tape/cassette 18 tape/cassette recorderrecorder

19 experimental19 experimental

allows 2048 commands to be transmitted divided into 32 addressable allows 2048 commands to be transmitted divided into 32 addressable groups of 64 commands each. groups of 64 commands each.

The RC5 codeThe RC5 code

23 bass -23 bass -

24 treble +24 treble +

25 treble -25 treble -

26 balance right26 balance right

27 balance left27 balance left

48 pause48 pause

50 fast reverse50 fast reverse

52 fast forward52 fast forward

53 play53 play

54 stop54 stop

55 record55 record

63 system select63 system select



Recently introduced by Philips, the originator of RC-5, the new RC-6 Recently introduced by Philips, the originator of RC-5, the new RC-6 expands on the structure of the RC-5. expands on the structure of the RC-5.

Each command consists of a header field, control field, and information Each command consists of a header field, control field, and information field, with a defined “signal free time” between commands.field, with a defined “signal free time” between commands.

The information field, which may be one to sixteen bytes in length, is The information field, which may be one to sixteen bytes in length, is designed to accommodate the complex needs of the upcoming generation designed to accommodate the complex needs of the upcoming generation of remote controlsof remote controls

RC-6RC-6



Popularized by Panasonic, the REC-80 code uses space Popularized by Panasonic, the REC-80 code uses space width modulation. Each bit consists of a high level of width modulation. Each bit consists of a high level of fixed time T, followed by a low level that varies in width. fixed time T, followed by a low level that varies in width. A space that is 2T represents a logic “0", and a space that A space that is 2T represents a logic “0", and a space that is 3T represents a logic “1".is 3T represents a logic “1".

REC-80REC-80

(Note that a “1" has a longer space than a “0," even though the pulses are the same length.)(Note that a “1" has a longer space than a “0," even though the pulses are the same length.)



Sony uses a pulse-coded signal in which the length of the pulse is varied, and the Sony uses a pulse-coded signal in which the length of the pulse is varied, and the length of the space is constant.length of the space is constant.

In addition to these various encoding techniques, different manufacturers will In addition to these various encoding techniques, different manufacturers will change the length of the preamble, address, and data, and may add redundant bits change the length of the preamble, address, and data, and may add redundant bits for error checking. Some also include “change bits” which allow the receiver to for error checking. Some also include “change bits” which allow the receiver to detect if a button is depressed twice.detect if a button is depressed twice.

SONYSONY



SONYSONYCD mode1 0000000100012 1000000100013 0100000100014 1100000100015 0010000100016 101000010017 0110000100018 1110000100019 00010001000110 000001010001+10 111000010001REPEAT 001101010001A -> B 010101010001SHUFFLE 101011010001F.REV 000011010001F.FWD 100011010001PLAY 010011010001REV 010111010001FWD 110111010001PAUSE 100111010001STOP 000111010001TUNER mode1 0000000101102 1000000101103 0100000101104 1100000101105 0010000101106 1010000101107 0110000101108 1110000101109 00010001011010 100100010110+10 011001010110

Binary codes for SONY remote control Binary codes for SONY remote control



REMOTE CONTROL CIRCUITSREMOTE CONTROL CIRCUITS

Thanks to today’s sophisticated integrated circuits, remote controls consist of little more than Thanks to today’s sophisticated integrated circuits, remote controls consist of little more than a keypad and an “Application Specific Integrated Circuit.” A typical circuit diagram using a keypad and an “Application Specific Integrated Circuit.” A typical circuit diagram using the Innotech Systems’ IC4001 is shown below.the Innotech Systems’ IC4001 is shown below.



Las transmisiones de laser de infrarrojo directo envuelven las mismas técnicas empleadas en la transmisión por fibra óptica, excepto que el medio en este caso es el aire libre. El láser tiene un alcance de hasta 10 millas, aunque casi todas las aplicaciones en la actualidad se realizan a distancias menores de una milla.

Típicamente, las transmisiones en infrarrojo son utilizadas donde la instalación de cable no es factible entre ambos sitios a conectar. Las velocidades típicas de transmisión a esas distancias son 1.5 Mbps.

La ventaja del laser infrarrojo es que no es necesario solicitar permiso ante las autoridades para utilizar esta tecnología. Debe de tenerse mucho cuidado, en la instalación ya que los haces de luz pueden dañar al ojo humano. Por lo que se requiere un lugar adecuado para la instalación del equipo. Ambos sitios deben de tener línea de vista.

Infrarrojo/Laser



Para distancias cortas las transmisiones vía laser/infrarrojo son una excelente opción. Lo cual resulta en poco tiempo más económico que el empleo de estaciones terrenas de microondas. Se utiliza bastante para conectar LANs localizadas en diferentes edificios.

Infrarrojo/Laser



Infrarrojo/Laser

Fabricante: Cablefree Solutions Ltd.

Modelo: Cablefree 622

Velocidad: 1 a 622 Mbps en rangos

de 200 m, 500m, 1 Km y 2 Km.

Longitud de Onda de operación: 785nm

Fabricante: CANON, Inc.Modelo: Canobeam III, DT-50 seriesVelocidad: hasta 622Mbps hasta 2 km.Redes soportadas: ATM, FDDI, y Fast Ethernet. Longitud de Onda de operación: 785-1550nm

Fabricante: FSona Optical WirelessModelo: SONAbeam 52-MVelocidad: 1.5 a 52 Mbps a 200 a 4250 metros Redes soportadas: N x T1/E1, DS3, E3, OC-1/STM-0 y SONET SDH standards.Longitud de Onda de operación: 1550 nm

medios no guiados: inalámbricos medios no guiados: inalámbricos ondas de radio microndas infrarojo

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