Comunicación inalámbrica de área amplia: microondas, satélite, 3G, 4G y WiMAX

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Supongamos que planea mudarse a una nueva casa en las afueras de la ciudad. Está un poco preocupado acerca de si podrá obtener Internet inalámbrico en su servicio de telefonía móvil en su nuevo hogar. Entonces, vas a una tienda de electrónica local para obtener algunos consejos. Estas son algunas de las opciones: 2G, 3G, WiMAX, teléfono satelital e Internet satelital. Entonces, ¿qué significa todo eso? Es hora de examinar más de cerca las comunicaciones inalámbricas de área amplia.

Comunicación inalámbrica

Una red de comunicación inalámbrica se refiere a cualquier tipo de red que establece conexiones sin cables. Las comunicaciones inalámbricas utilizan ondas electromagnéticas (EM) que viajan por el aire. Hay tres categorías principales de comunicación inalámbrica, según la distancia que recorre la señal.

En la comunicación inalámbrica de corto alcance, la señal viaja desde unos pocos centímetros hasta varios metros. Los ejemplos incluyen Bluetooth, infrarrojos y ZigBee. En la comunicación inalámbrica de alcance medio, la señal viaja hasta 100 metros aproximadamente. WiFi es el ejemplo más conocido. En la comunicación inalámbrica de área amplia, la señal viaja bastante lejos, desde varios kilómetros hasta varios miles de kilómetros. Ejemplos de sistemas de comunicación inalámbrica de área amplia son las comunicaciones celulares, WiMAX y las comunicaciones por satélite. Todos estos utilizan alguna forma de señales de microondas.

Microondas

Las microondas son señales de alta frecuencia en el rango de 300 MHz a 300 GHz. Las señales pueden transportar miles de canales al mismo tiempo, lo que lo convierte en un sistema de comunicación muy versátil. Las microondas se utilizan a menudo para telecomunicaciones punto a punto, lo que significa que la señal se enfoca en un haz estrecho. Por lo general, puede reconocer los sistemas de comunicación basados ​​en microondas mediante el uso de una antena grande, a menudo en formato de plato. Esto contrasta con las señales de radio, que normalmente se transmiten en todas direcciones. Las señales de radio operan en el rango de 3 Hz a 300 MHz.

Las señales de microondas se utilizan tanto para comunicaciones por satélite como terrestres. Muchas comunicaciones telefónicas y de televisión en el mundo se transmiten a largas distancias utilizando señales de microondas. Utilizan una colección de estaciones terrestres y satélites de comunicación. Las estaciones terrestres se colocan normalmente a unos 50 kilómetros de distancia para que se ‘vean’ entre sí.

Los microondas también se utilizan en, lo adivinaste, los hornos microondas. Sin embargo, estas microondas son bastante diferentes de las que se utilizan en los sistemas de comunicación. Primero, las microondas tienen un nivel de potencia mucho más alto para que puedan calentar su comida. En segundo lugar, la señal no transmite ninguna información porque no estás tratando de decirle algo a tu lasaña.

Comunicaciones celulares

Los teléfonos móviles se han convertido en uno de los dispositivos de comunicación inalámbrica más utilizados. Probablemente use uno todos los días y no piense demasiado en cómo funciona realmente, excepto cuando no funciona.

Entonces, ¿cómo funcionan los teléfonos móviles? Un teléfono móvil o un teléfono celular se parece mucho a una radio de dos vías; puede enviar y recibir información de forma inalámbrica. Hay algunos componentes importantes en el sistema de telefonía móvil. Estos incluyen torres de telefonía móvil, centros de procesamiento de redes y los propios teléfonos.

Las comunicaciones dentro de una red celular son posibles mediante torres de telefonía celular. Su teléfono móvil establece una conexión inalámbrica mediante ondas electromagnéticas con la torre celular más cercana. Esta es una conexión bidireccional, lo que significa que puede enviar y recibir información. La torre celular tiene una conexión por cable a la red telefónica. Esto le permite conectarse con cualquier otro teléfono del mundo.

Entonces, cuando realiza una llamada telefónica de un teléfono celular a otro, su teléfono se conecta a la torre celular, la torre celular se conecta a un centro de procesamiento de red, la red se conecta a otra torre celular y esa torre celular se conecta al teléfono celular que está tratando de alcanzar. Todo esto sucede en una fracción de segundo de ida y vuelta.

A medida que avanza en su día, su conexión inalámbrica saltará de una torre celular a la siguiente dependiendo de dónde se encuentre. Esto hace posible mantener una conexión incluso si viaja grandes distancias. La distancia de transmisión de las torres de telefonía celular es del orden de varios kilómetros, por lo que las torres de telefonía celular se colocan lo suficientemente cerca como para que sus señales se superpongan. El área cubierta por una sola torre celular se conoce como “celda” o “sitio”. Una gran área metropolitana puede tener cientos de celdas para cubrir toda la región.

Si se encuentra en un área remota lejos de la torre celular más cercana, su teléfono perderá la conexión a la red. Estas son las temidas ‘zonas muertas’ sin servicio. También puede perder el servicio si se encuentra en un lugar donde las señales tienen dificultades para penetrar. Esto incluye metal y hormigón, y es por eso que a menudo pierde la recepción en un ascensor o en un estacionamiento subterráneo.

¿En algún otro lugar tu teléfono no funciona? Lo tienes, en un avión a 30.000 pies. La red celular utiliza torres terrestres, por lo que tan pronto como esté en el aire, perderá la señal.

1G, 2G, 3G y 4G

Los sistemas de telefonía móvil han evolucionado a través de las diversas generaciones de tecnología. La primera generación, o tecnología 1G, se remonta a la década de 1980 y se basó estrictamente en señales analógicas. La segunda generación, o tecnología 2G, se desarrolló en la década de 1990 y utilizó un sistema completamente digital. Se han desarrollado varias tecnologías de red 2G diferentes, incluidas GSM (que se usa principalmente en Europa y Asia) y CDMA (que se usa principalmente en América del Norte).

La tercera generación, o tecnología 3G, se desarrolló alrededor del año 2000 y es capaz de transportar muchos más datos. De hecho, 3G no se refiere a una tecnología específica sino a cualquier tecnología de red que proporcione una tasa de transferencia de datos de al menos 200 kilobits por segundo. Existen varias tecnologías 3G diferentes, incluidas versiones mejoradas de tecnologías 2G, así como algunas nuevas.

Cada generación de tecnología utiliza diferentes protocolos de comunicación. Esto incluye detalles sobre qué frecuencias específicas se están utilizando, cuántos canales están involucrados y cómo se convierte la información entre digital y analógica. Diferentes protocolos significan que con cada generación, todo el hardware debe actualizarse, incluidas las torres de telefonía celular, los centros de procesamiento de red y los propios teléfonos. Las diferentes tecnologías dentro de una sola generación tampoco siempre son compatibles, lo que significa que no puede asumir que puede usar su teléfono 3G en un país diferente.

A partir de 2013, se está desarrollando la cuarta generación o tecnología 4G, que incluye HSPA +, LTE y WiMAX. 4G promete ofrecer velocidades de transferencia de datos más altas, aproximadamente 10 veces más rápido en comparación con 3G. Estas velocidades son competitivas con los servicios de Internet de banda ancha disponibles en hogares y oficinas.

Si bien 4G aún está en desarrollo, ha habido un enorme crecimiento en la transferencia de datos a través de redes celulares. Si es como la mayoría de los usuarios de teléfonos inteligentes, consulte el correo electrónico, cargue fotos y descargue videos. Con alrededor de seis mil millones de teléfonos móviles en uso en 2013, esto significa una gran cantidad de tráfico de red.

WiMAX

Una de las tecnologías 4G es WiMAX , o interoperabilidad mundial para acceso por microondas . WiMAX es un estándar para redes de área metropolitana. Es similar al WiFi pero funciona a mayores distancias y a mayores velocidades de transmisión. Esto significa que necesita menos estaciones base para cubrir la misma área en relación con WiFi.

WiMAX no es solo un ejemplo de tecnología de red celular 4G; también puede proporcionar acceso directo a Internet a áreas metropolitanas. Se puede usar para llegar a áreas que actualmente no cuentan con servicios de compañías telefónicas y de cable.

WiMAX consta de dos componentes: torres y receptores. Las torres WiMAX son similares a las torres de telefonía móvil y las señales pueden cubrir un área grande. Los receptores WiMAX se pueden instalar en dispositivos informáticos móviles, de forma similar a una tarjeta WiFi o en ubicaciones fijas en hogares y oficinas.

Los dispositivos informáticos se conectan a WiMAX de dos formas. La primera opción es conectarse directamente a la señal WiMAX mediante un receptor integrado. Las señales para esto operan en el rango de frecuencia de 2-11 GHz. Esto es similar al WiFi, pero el alcance de las señales WiMAX de la torre es mucho mayor, en algún lugar en el rango de 5 a 10 kilómetros.

La segunda opción es utilizar un receptor WiMAX fijo instalado en una casa u oficina. Esto proporciona una conexión de línea de visión directa a la señal de una torre WiMAX a una frecuencia de alrededor de 66 GHz. Esta frecuencia mucho más alta puede transportar muchos más datos. La señal también puede viajar mucho más lejos, hasta 50 kilómetros. Una vez que se recibe la señal en el hogar o la oficina, una red local cableada o inalámbrica proporciona acceso a Internet.

WiMAX ya se ha adoptado en muchos países y está creciendo rápidamente. WiMAX es particularmente útil para áreas donde el acceso a Internet de banda ancha mediante cable no está disponible, por ejemplo, en áreas remotas.

Comunicaciones por satélite

Una alternativa a los sistemas de comunicaciones terrestres es utilizar satélites. La comunicación por satélite tiene cobertura global, incluso en áreas remotas. Ésta es una de sus principales ventajas sobre los sistemas de telecomunicaciones.

Se han creado sistemas dedicados para las comunicaciones telefónicas por satélite. Estos realmente le permiten hacer una llamada telefónica a cualquier parte del mundo, lejos de las torres de telefonía celular. Por ejemplo, supongamos que persigue su sueño de navegar alrededor del mundo. No se moleste en traer su teléfono celular. Hacer una llamada para registrarse con mamá requerirá un teléfono satelital.

Los teléfonos satelitales son muy similares a los teléfonos móviles normales, pero a menudo tienen antenas mucho más grandes para captar las señales satelitales más débiles. También tienden a ser más costosos y solo hay unos pocos proveedores globales para elegir.

Hay otro sistema de satélite específico que se ha vuelto muy popular: el Sistema de Posicionamiento Global o GPS . Una unidad GPS es un dispositivo electrónico que recibe señales de una colección de satélites GPS y utiliza esta información para calcular su ubicación. Esto funciona en cualquier parte del planeta en cualquier condición climática. Esto lo hace ideal para viajar a áreas remotas, como ir de excursión a las montañas o cruzar el océano en su velero.

A diferencia de los teléfonos móviles y los teléfonos satelitales, el GPS es un sistema de radio unidireccional. Utiliza una unidad de GPS para recibir señales de los satélites, pero no envía nada de vuelta. El GPS se ha vuelto muy popular y también relativamente barato. Como resultado, casi todos los teléfonos inteligentes modernos tienen un chip GPS integrado.

Los sistemas de satélite no solo se utilizan para comunicaciones telefónicas y GPS. También se pueden utilizar para acceder a Internet. Estos sistemas son algo similares a los que se utilizan para la televisión por satélite; algunas empresas, de hecho, ofrecen televisión por satélite e Internet. Estos sistemas suelen cubrir una región geográfica específica en lugar de todo el mundo. El acceso a Internet por satélite puede ser una buena alternativa en las zonas rurales con opciones limitadas de acceso a Internet.

Las señales de satélite suelen ser débiles en comparación con otras señales, como las señales de teléfonos móviles y WiFi. Esto significa que es posible que no obtenga una buena recepción en interiores y, por lo general, necesita una línea de visión directa con el satélite en el cielo. Por ejemplo, si desea Internet por satélite en su casa, tendrá que colocar una antena en el exterior, generalmente en forma de un plato que apunta directamente al satélite. Una antena parabólica hace posible recibir y enviar microondas desde y hacia una dirección en particular.

Los sistemas de telefonía por satélite y GPS utilizan varios satélites. Esto significa que aún necesita una buena antena, pero no necesita apuntarla directamente a un satélite específico. Estos sistemas tampoco transportan tantos datos en la señal en comparación con la televisión o Internet, por lo que no es necesario llevar una enorme antena parabólica para hacer una llamada telefónica por satélite.

Resumen de la lección

En la comunicación inalámbrica de área amplia , la señal viaja bastante lejos, desde varios kilómetros hasta varios miles de kilómetros. Ejemplos de sistemas de comunicación inalámbrica de área amplia son las redes celulares, WiMAX y comunicaciones por satélite. Todos estos utilizan alguna forma de señales de microondas .

Las redes celulares proporcionan comunicaciones inalámbricas para teléfonos móviles. La tecnología se ha desarrollado desde la primera generación hasta la cuarta generación, proporcionando mayores velocidades de transferencia de datos. Esto le permite consultar su correo electrónico, descargar videos y cargar fotos, todo desde su teléfono inteligente.

WiMAX proporciona Internet inalámbrico de área amplia. Si bien es similar al WiFi, puede llegar a áreas mucho más grandes. Es particularmente útil para áreas que actualmente no cuentan con servicios de compañías telefónicas o de cable.

Las comunicaciones por satélite proporcionan comunicaciones inalámbricas con cobertura global. Se han desarrollado sistemas dedicados para teléfonos por satélite y acceso a Internet por satélite. El sistema de posicionamiento global hace posible que un receptor de mano determine su ubicación basándose en señales de satélite.

Los resultados del aprendizaje

Una vez visualizada esta lección, es posible que tenga la capacidad de:

• Proporcionar ejemplos de sistemas de comunicación inalámbrica de área amplia.
• Analizar la tecnología de microondas en redes de comunicación
• Considere las formas en que funcionan los sistemas de redes celulares
• Discutir el uso de WiMAX en áreas metropolitanas
• Recuerde el hecho de que la tecnología inalámbrica por satélite se utiliza a nivel mundial