Utilización de ondas microondas
Descubrimientos de las microondas:
No podía imaginar que, poco más de un siglo después, los hornos microondas, las redes WiFi, los navegadores GPS y los teléfonos móviles funcionarían gracias a las microondas.
La utilidad de las microondas para calentar alimentos se descubrió casualmente a mediados del siglo XX. Percy Spencer, un ingeniero norteamericano, comprobaba dispositivos para radares cuando notó cómo una chocolatina que tenía en su bolsillo se derretía al situarse delante del generador de microondas. Pensando que podía deberse a la acción de estas ondas, probó a colocar unos granos de maíz y, a los pocos segundos, observó cómo se convertían en palomitas.
Los hornos microondas domésticos actuales generan ondas que pasan a través de los alimentos. El agua, las grasas y otras sustancias polares absorben estas ondas y se calientan mediante un proceso llamado calentamiento dieléctrico. Este efecto de calentamiento puede ser muy útil en un laboratorio de investigación.
En el grupo del Departamento de Química Inorgánica I de la Facultad de Ciencias Químicas de la UCM que dirige el profesor Reyes Jiménez Aparicio se está utilizando para suministrar energía en la síntesis de derivados de rutenio -metal poco abundante que se emplea como catalizador en algunas aleaciones del platino-.
Además, se está probando su efectividad tanto en la obtención de nuevos materiales como en la optimización de algunas reacciones que tradicionalmente suponen un proceso de varios días, un gasto energético elevado, una gran cantidad de disolventes y que necesita alta capacidad selectiva. Piense en ello la próxima vez que se haga unas palomitas en su microondas casero.
Usos:
En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. Usualmente, las microondas son usadas en programas informativos de televisión para transmitir una señal desde una localización remota a una estación de televisión mediante una camioneta especialmente equipada.
Protocolos 802.11g y b también usan microondas en la banda ISM, aunque la especificación 802.11a usa una banda ISM en el rango de los 5 GHz. La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas.
En la industria armamentística, se han desarrollado prototipos de armas que utilicen la tecnología de microondas para la incapacitación momentánea o permanente de diferentes enemigos en un radio limitado.
La tecnología de microondas también es utilizada por los radares, para detectar el rango, velocidad, información meteorológica y otras características de objetos remotos; o en el máser, un dispositivo semejante a un láser pero que trabaja con frecuencias de microondas.
Las cámaras de RF ejemplifican el gran cambio que recientemente ha surgido en este tipo de tecnologías. Desempeñan un papel importante en el ámbito de radar, detección de objetos y la extracción de identidad mediante el uso del principio de imágenes microondas de alta resolución, que consiste, esencialmente, en un transmisor de impulsos para iluminar la tarjeta, un auto-adaptador aleatorio de fase seguido por un receptor de microondas que produce un holograma a través del cual se lee la información de la fase e intensidad de la tarjeta de radiación.
Rangos de frecuencia para telefonía móvil:
- GSM: 900MHz-1800MHz
- 3G: 900MHz-2100MHz
- 4G: 800MHz-2600MHz
Rango de frecuencias para WIFI:
La tabla a continuación muestra las distintas modificaciones del estándar 802.11 y sus significados:
| Nombre del estándar | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| 802.11a | Wifi5 | El estándar 802.11 (llamado WiFi 5) admite un ancho de banda superior (el rendimiento total máximo es de 54 Mbps aunque en la práctica es de 30 Mpbs). El estándar 802.11a provee ocho canales de radio en la banda de frecuencia de 5 GHz. |
| 802.11b | Wifi | El estándar 802.11 es el más utilizado actualmente. Ofrece un rendimiento total máximo de 11 Mpbs (6 Mpbs en la práctica) y tiene un alcance de hasta 300 metros en un espacio abierto. Utiliza el rango de frecuencia de 2,4 GHz con tres canales de radio disponibles. |
| 802.11c | Combinación del 802.11 y el 802.1d | El estándar combinado 802.11c no ofrece ningún interés para el público general. Es solamente una versión modificada del estándar 802.1d que permite combinar el 802.1d con dispositivos compatibles 802.11 (en el nivel de enlace de datos). |
| 802.11d | Internacionalización | El estándar 802.11d es un complemento del estándar 802.11 que está pensado para permitir el uso internacional de las redes 802.11 locales. Permite que distintos dispositivos intercambien información en rangos de frecuencia según lo que se permite en el país de origen del dispositivo. |
| 802.11e | Mejora de la calidad del servicio | El estándar 802.11e está destinado a mejorar la calidad del servicio en el nivel de la capa de enlace de datos. El objetivo del estándar es definir los requisitos de diferentes paquetes en cuanto al ancho de banda y al retardo de transmisión para permitir mejores transmisiones de audio y vídeo. |
| 802.11f | Itinerancia | El 802.11f es una recomendación para proveedores de puntos de acceso que permite que los productos sean más compatibles. Utiliza el protocolo IAPP que le permite a un usuario itinerante cambiarse claramente de un punto de acceso a otro mientras está en movimiento sin importar qué marcas de puntos de acceso se usan en la infraestructura de la red. También se conoce a esta propiedad simplemente como itinerancia. |
| 802.11g | El estándar 802.11g ofrece un ancho de banda elevado (con un rendimiento total máximo de 54 Mbps pero de 30 Mpbs en la práctica) en el rango de frecuencia de 2,4 GHz. El estándar 802.11g es compatible con el estándar anterior, el 802.11b, lo que significa que los dispositivos que admiten el estándar 802.11g también pueden funcionar con el 802.11b. | |
| 802.11h | El estándar 802.11h tiene por objeto unir el estándar 802.11 con el estándar europeo (HiperLAN 2, de ahí la h de 802.11h) y cumplir con las regulaciones europeas relacionadas con el uso de las frecuencias y el rendimiento energético. | |
| 802.11i | El estándar 802.11i está destinado a mejorar la seguridad en la transferencia de datos (al administrar y distribuir claves, y al implementar el cifrado y la autenticación). Este estándar se basa en el AES (estándar de cifrado avanzado) y puede cifrar transmisiones que se ejecutan en las tecnologías 802.11a, 802.11b y 802.11g. | |
| 802.11Ir | El estándar 802.11r se elaboró para que pueda usar señales infrarrojas. Este estándar se ha vuelto tecnológicamente obsoleto. | |
| 802.11j | El estándar 802.11j es para la regulación japonesa lo que el 802.11h es para la regulación europea. |
Rango y flujo de datos
Los estándares 802.11a, 802.11b y 802.11g,
llamados "estándares físicos", son modificaciones del estándar 802.11 y
operan de modos diferentes, lo que les permite alcanzar distintas
velocidades en la transferencia de datos según sus rangos.
| Estándar | Frecuencia | Velocidad | Rango |
|---|---|---|---|
| WiFi a (802.11a) | 5 GHz | 54 Mbit/s | 10 m |
| WiFi B (802.11b) | 2,4 GHz | 11 Mbit/s | 100 m |
| WiFi G (802.11b) | 2,4 GHz | 54 Mbit/s | 100 m |
Rango de frecuencias para WI MAX:
Actualmente se recogen dentro del estándar 802.16. Existen dos variantes:
- Uno de acceso fijo (802.16d), en el que se establece un enlace radio entre la estación base y un equipo de usuario situado en el domicilio del usuario. Para el entorno fijo, las velocidades teóricas máximas que se pueden obtener son de 70 Mbit/s con un ancho de banda de 20 MHz. Sin embargo, en entornos reales se han conseguido velocidades de 20 Mbit/s con radios de célula de hasta 6 km, ancho de banda que es compartido por todos los usuarios de la célula.
- Otro de movilidad completa (802.16e), que permite el desplazamiento del usuario de un modo similar al que se puede dar en GSM/UMTS, el móvil, aun no se encuentra desarrollado y actualmente compite con las tecnologías LTE (basadas en femtocélulas, conectadas mediante cable), por ser la alternativa para las operadoras de telecomunicaciones que apuestan por los servicios en movilidad, este estándar, en su variante «no licenciado», compite con el WiFi IEEE 802.11n, ya que la mayoría de los portátiles y dispositivos móviles, empiezan a estar dotados de este tipo de conectividad.
Evolución de WiMAX
| Estándar | Descripción |
|---|---|
| 802.16 | Utiliza espectro licenciado en el rango de 10 a 66 GHz, necesita línea de visión directa, con una capacidad de hasta 134 Mbit/s en celdas de 3 a 7,5 km (2 a 5 millas). Soporta calidad de servicio. Publicado en 2002. |
| 802.16a | Ampliación del estándar 802.16 hacia bandas de 2 a 11 GHz, con sistemas NLOS y LOS, y protocolo PTP y PTMP. Publicado en abril de 2003. |
| 802.16c | Ampliación del estándar 802.16 para definir las características y especificaciones en la banda de 10-66 GHz. Publicado en enero de 2003. |
| 802.16d | Revisión del 802.16 y 802.16a para añadir los perfiles aprobados por el WiMAX Forum. Aprobado como 802.16-2004 en junio de 2004 (la última versión del estándar). |
| 802.16e | Extensión del 802.16 que incluye la conexión de banda ancha nómada para elementos portátiles del estilo de los notebooks. Publicado en diciembre de 2005. |
| 802.16m | Extensión del 802.16 que entrega datos a velocidad de 1 Gbit/s en reposo y 100 Mbit/s en movimiento. |
| 802.16m-2011 | Conocido como Mobile WiMAX Release 2, interfaz de aire avanzada, con tasas de 100 Mbit/s móvil y 1 Gbit/s de datos fija, con OFDMA22 |
DISTRIBUCIÓN MUNDIAL
El ancho de banda y rango del WiMAX lo hacen adecuado para las siguientes aplicaciones potenciales:
- Proporcionar conectividad portátil de banda ancha móvil a través de ciudades y países por medio de una variedad de dispositivos.
- Proporcionar una alternativa inalámbrica al cable y línea de abonado digital (DSL) de "última milla" de acceso de banda ancha.
- Proporcionar datos, telecomunicaciones (VoIP) y servicios de IPTV (triple play).
- Proporcionar una fuente de conexión a Internet como parte de un plan de continuidad del negocio.
- Para redes inteligentes y medición.
Características de WIMAX
- Distancias de hasta 80 kilómetros, con antenas muy direccionales y de alta ganancia.
- Velocidades de hasta 75 Mbit/s, 35+35 Mbit/s, siempre que el espectro esté completamente limpio.
- Facilidades para añadir más canales, dependiendo de la regulación de cada país.
- Anchos de banda configurables y no cerrados, sujetos a la relación de espectro.
- Permite dividir el canal de comunicación en pequeñas subportadoras (dos tipos: guardias y datos).
¿WiFi o WiMax?
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