Comunicación inalámbrica de corto alcance: Bluetooth, ZigBee e infrarrojos

Inalámbrico de corto alcance

Se han desarrollado varias tecnologías inalámbricas diferentes para distancias muy cortas. Estos se conocen como “comunicación inalámbrica de corto alcance”. Las señales viajan desde unos pocos centímetros hasta varios metros.

Por el contrario, las señales en la comunicación inalámbrica de rango medio viajan hasta 100 metros aproximadamente, mientras que las señales en la comunicación inalámbrica de área amplia pueden viajar desde varios kilómetros hasta varios miles de kilómetros. Ejemplos de comunicaciones inalámbricas de corto alcance son Bluetooth, infrarrojos, comunicación de campo cercano, ultrabanda y Zigbee.

Bluetooth

Bluetooth es un tipo de comunicación inalámbrica que se utiliza para transmitir voz y datos a altas velocidades mediante ondas de radio. Es un protocolo estándar para comunicaciones de radio de corto alcance entre muchos tipos diferentes de dispositivos, incluidos teléfonos móviles, computadoras, sistemas de entretenimiento y otros dispositivos electrónicos. Los dispositivos deben estar a una distancia aproximada de 10 metros entre sí y la tasa de transferencia de datos típica es de alrededor de 2 megabits por segundo (Mbps).

La tecnología lleva el nombre del rey danés Harold Bluetooth que unificó Escandinavia. Las señales de Bluetooth funcionan en la banda de frecuencia de 2,45 GHz. Cada dispositivo que usa Bluetooth tiene un pequeño microchip que puede enviar señales de voz y datos. En una configuración típica, un dispositivo funciona como maestro y uno o más dispositivos funcionan como esclavos. El dispositivo maestro utiliza un software de administrador de enlaces para identificar otros dispositivos Bluetooth para crear enlaces con ellos para poder enviar y recibir datos.

Bluetooth utiliza una tecnología de salto de frecuencia de espectro extendido. Esto significa que usa múltiples frecuencias al mismo tiempo para limitar la interferencia cuando usa múltiples dispositivos. Si bien Bluetooth no necesita una línea de visión directa, las señales no se transmiten muy lejos y los dispositivos deben estar a aproximadamente 10 metros. Esto funciona muy bien para hacer llamadas telefónicas usando el sistema de audio de su automóvil o para reproducir música a través de un altavoz inalámbrico, pero no funciona bien para conectar varias computadoras en un edificio de oficinas.

Bluetooth se usa ampliamente en teléfonos móviles. Por ejemplo, un auricular de teléfono móvil inalámbrico le permite hacer llamadas telefónicas sin tener que colocar el teléfono en su oído. Un ejemplo similar es usar su Bluetooth para configurar un enlace entre su teléfono móvil y el sistema de audio de su automóvil, lo que permite realizar llamadas telefónicas con manos libres. Bluetooth también se usa ampliamente para establecer una conexión inalámbrica entre una computadora y varios dispositivos periféricos, incluidos un mouse, teclado, impresora, cámara digital, etc.

Muchos dispositivos electrónicos modernos tienen Bluetooth integrado, como controles remotos para videojuegos. También se usa para computadoras de escritorio y portátiles normales, pero no es tan común como una tarjeta WiFi. Sin embargo, si su computadora no tiene Bluetooth, puede utilizar una llave USB Bluetooth en su lugar.

Si bien Bluetooth y WiFi tienen algunas aplicaciones similares, existen algunas diferencias clave. El WiFi se usa normalmente como reemplazo del cableado de alta velocidad en redes de área local y hace posible que un dispositivo móvil establezca una conexión a Internet. Bluetooth se usa más comúnmente como reemplazo de cables entre diferentes dispositivos electrónicos para comunicarse entre sí, estableciendo una red de área personal. Bluetooth no se utiliza mucho para una conexión a Internet.

WiFi también permite velocidades más altas y conexiones a mayores distancias. Por otro lado, Bluetooth es a menudo mucho más simple de operar y puede que solo requiera presionar un solo botón, como en los controles remotos y auriculares.

Infrarrojo

La luz infrarroja (IR) es una radiación electromagnética con longitudes de onda que están un poco más allá de las de la luz visible. El ojo humano puede ver la luz en las longitudes de onda de aproximadamente 390 a 700 nanómetros. La luz infrarroja tiene longitudes de onda de 700 nanómetros a 1 milímetro. Esto corresponde a un rango de frecuencia de aproximadamente 430 THz a 300 GHz. Los infrarrojos se utilizan ampliamente en aplicaciones como dispositivos de visión nocturna e imágenes térmicas. El infrarrojo esencialmente le permite ver el calor, incluso cuando no hay una fuente de luz visible.

El infrarrojo se ha utilizado ampliamente para comunicaciones inalámbricas de corto alcance, en particular en el rango de longitud de onda de 1530-1565 micrómetros, conocido como banda C. La mayoría de los controles remotos para dispositivos electrónicos, como su televisor o reproductor de DVD, utilizan infrarrojos. El control remoto utiliza un diodo emisor de luz infrarroja (LED) para emitir radiación infrarroja que se enfoca en un haz estrecho por una lente de plástico. La información que se transmite, como el número del canal que desea ver, se codifica en la señal. El receptor convierte la radiación infrarroja en corriente eléctrica y decodifica la información.

Las señales infrarrojas no atraviesan las paredes y requieren una línea de visión aproximada. El alcance de la señal es limitado y, por lo general, no llega más allá de los 10 metros. Los láseres infrarrojos también se utilizan como fuente de luz para cables de fibra óptica y, aunque no se considera una conexión inalámbrica infrarroja, muestra la versatilidad de los infrarrojos.

Zigbee

Zigbee es una tecnología de comunicación inalámbrica para comunicaciones de radio digital de corto alcance y baja potencia. En relación con WiFi y Bluetooth, Zigbee usa muy poca energía y una baja tasa de transferencia de datos. Si bien estas pueden no parecer ventajas importantes, resultan en costos mucho más bajos y una mayor duración de la batería. Esto hace posible instalar módulos Zigbee en muchos dispositivos. Si bien el alcance de un solo módulo es bastante limitado, una serie de dispositivos en las proximidades se pueden utilizar para comunicaciones a distancias más largas. Esto da como resultado una red de malla inalámbrica, que puede cubrir grandes áreas.

Zigbee se usa ampliamente para aplicaciones que requieren bajas tasas de transferencia de datos y bajo consumo de energía. Considere el ejemplo de un sistema de gestión de transporte. Para gestionar la congestión del tráfico, una ciudad ha instalado numerosos sensores de tráfico, por ejemplo, pequeños contadores de tráfico electrónicos para determinar cuántos vehículos pasan por un lugar en particular y a qué velocidad. Esta información debe recopilarse y procesarse para que pueda utilizarse en la gestión del tráfico en tiempo real.

Es posible que haya visto señales en la carretera que le advierten de la congestión más adelante; estas señales brindan información en tiempo real sobre las condiciones en otras partes de las carreteras. Conectar todos estos sensores de tráfico mediante cables sería muy engorroso y caro. Una conexión celular o WiFi también sería muy costosa para una gran cantidad de sensores.

Zigbee hace posible conectar cientos o miles de sensores a un costo relativamente bajo. Los módulos Zigbee se pueden utilizar para recopilar toda la información de los sensores, que luego se envía a una ubicación central para su procesamiento. Luego, los resultados se envían de regreso a las señales en la carretera para alertar a los conductores.

Zigbee también se utiliza en controles remotos, sistemas de entretenimiento en el hogar, gestión de energía, automatización de edificios y muchos otros campos. Zigbee no es tan conocido como tecnologías como WiFi o Bluetooth porque a menudo está integrado en sistemas y no es muy visible. A menudo funciona entre bastidores sin requerir la intervención del usuario para encenderlo. Es posible que haya utilizado un dispositivo con Zigbee sin siquiera saberlo.

Otros ejemplos

La banda ultraancha , o UWB , es una tecnología de comunicación de corto alcance que utiliza pulsos magnéticos extremadamente cortos. Estos pulsos pueden transportar entre 10 y 50 metros y pueden soportar velocidades de transferencia de datos muy altas de varios cientos de megabits por segundo. La banda ultraancha tampoco requiere una línea de visión directa y puede atravesar las paredes. A pesar de su potencial, el desarrollo de estándares para banda ultraancha ha sido lento y, como resultado, no se ha adoptado ampliamente.

La comunicación de campo cercano , o NFC , es una tecnología de comunicación de muy corto alcance para cosas como electrónica de consumo, teléfonos móviles y tarjetas de crédito. Los dispositivos deben estar muy cerca, normalmente unos pocos centímetros. Por ejemplo, si ha utilizado su tarjeta de crédito para realizar un pago simplemente manteniéndola cerca de una terminal de pago sin insertar su tarjeta, ha utilizado NFC. Varios tipos diferentes de teléfonos móviles también incluyen la tecnología, lo que hace posible utilizar su teléfono para pagos electrónicos y otros tipos de transacciones sin contacto directo.

Resumen de la lección

Se han desarrollado varias tecnologías diferentes para la comunicación inalámbrica de corto alcance donde las señales viajan desde unos pocos centímetros a varios metros. Bluetooth es un protocolo estándar para comunicaciones de radio de corto alcance entre muchos tipos diferentes de dispositivos, incluidos teléfonos móviles, computadoras, sistemas de entretenimiento y otros dispositivos electrónicos.

Los resultados del aprendizaje

Cuando haya completado este video, podrá:

• Expresar conocimiento de la comunicación inalámbrica de corto alcance
• Comprender el uso de Bluetooth
• Identificar infrarrojos como una configuración inalámbrica visual
• Reconocer a Zigbee como un sistema inalámbrico más económico, pero su uso es limitado en este momento
• Recuerde otros ejemplos como UWB y NFC, y mencione sus usos