Comunicación vía microondas.
Básicamente un enlace vía microondas consiste
en tres componentes fundamentales: el transmisor, el receptor y el canal aéreo.
El transmisor es el responsable de modular una señal digital a la frecuencia
utilizada para transmitir, el canal aéreo representa un camino abierto entre el
transmisor y el receptor, y como es de esperarse el receptor es el encargado de
capturar la señal transmitida y llevarla de nuevo a señal digital.
El factor limitante de la propagación de la
señal en enlaces microondas es la distancia que se debe cubrir entre el
transmisor y el receptor, además esta distancia debe ser libre de obstáculos.
Otro aspecto que se debe señalar es que, en estos enlaces, el camino entre el
receptor y el transmisor debe tener una altura mínima sobre los obstáculos en
la vía, para compensar este efecto se utilizan torres para ajustar dichas
alturas.
Dispositivos de microondas
La ingeniería de microondas/milimétricas
tiene que ver con todos aquellos dispositivos, componentes y sistemas que
trabajen en el rango frecuencial de 300 MHz a 300 GHz. Debido a tan
amplio margen de frecuencias, tales componentes encuentran aplicación en
diversos sistemas de comunicación.
Ejemplo típico es un enlace de
radiocomunicaciones terrestre a 6 GHz, en el cual detrás de las antenas emisora
y receptora, hay toda una circuitería capaz de generar, distribuir, modular,
amplificar, mezclar, filtrar y detectar la señal. Otros ejemplos lo constituyen
los sistemas de comunicación por satélite, los sistemas radar y los
sistemas de comunicación móviles, muy en boga en estos días.
Antenas y torres de microondas
La distancia cubierta por enlaces microondas
puede ser incrementada por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y
redireccionan la señal, es importante destacar que los obstáculos de la señal
pueden ser salvados a través de reflectores pasivos.
La señal de microondas transmitidas es
distorsionada y atenuada mientras viaja desde el transmisor hasta el receptor,
estas atenuaciones y distorsiones son causadas por una pérdida de poder
dependiente a la distancia, reflexión y refracción debido a obstáculos y
superficies reflectoras, y a pérdidas atmosféricas.
Algunas de las ventajas
Antenas relativamente pequeñas son efectivas.
A estas frecuencias las ondas de radio se
comportan como ondas de luz, por ello la señal puede ser enfocada utilizando
antenas parabólicas y antenas de embudo, además pueden ser reflejadas con
reflectores pasivos.
Otra ventaja es el ancho de banda, que va de
2 a 24 GHz.
Desventajas
Las frecuencias son susceptibles a un
fenómeno llamado Disminución de Multica mino (Multipath Fanding), lo
que causa profundas disminuciones en el poder de las señales recibidas.
A estas frecuencias las pérdidas ambientales
se transforman en un factor importante, la absorción de potencia causada por la
lluvia puede afectar dramáticamente el comportamiento del canal.
Comunicación por infrarrojo
La radiación infrarroja o radiación térmica
es un tipo de radiación electromagnética de mayor longitud de onda que la luz
visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor
frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas.
Su longitud de onda, entre 700 nanómetros y
un milímetro, es la siguiente en longitud al rojo, el color de longitud de onda
más larga de la luz visible.
Al hablar de comunicación inalámbrica lo
primero que se piensa es en señales de radio. Sin embargo, olvidamos que nos
comunicamos habitualmente con equipos electrónicos utilizando una tecnología
que se ha vuelto muy común, extremadamente sofisticada y eficaz: las
comunicaciones mediante infrarrojos. Cuando se opera un control remoto, lo que
uno hace es comunicarse por medio de luz en la gama de los infrarrojos.
Un enlace de este tipo puede servir, por ejemplo, para enviar datos al robot desde sensores, establecer y detectar balizas en el entorno, comunicar varios robots entre sí, o para que una persona dé órdenes utilizando un aparato convencional de control remoto (como el de su TV).
Se pueden usar infrarrojos para la detección
de obstáculos, prácticamente con los mismos elementos que se usan para la
comunicación, aunque con una distribución física distinta, es posible hacer
rebotar sobre un obstáculo la emisión de una señal infrarroja codificada tal
como en los controles remotos y detectarla cuando llega de regreso al robot,
con lo cual, en lugar de comunicación tenemos un sistema para la detección de
obstáculos. Esta tarea se ha eficientizado al máximo en dispositivos como
los GP2D02, GP2D05, GP2D12, etc., de Sharp, que utilizan infrarrojos para
medir la distancia a la que se encuentran los objetos dentro de un determinado
rango.
Comunicación láser
La comunicación láser es aquella en la que se
emplea una tecnología de comunicación óptica para transmitir la
información a través de pulsos de luz (visible o infrarroja) en la
atmósfera. Algo parecido a las redes de fibra óptica que también se valen de un
láser –o diodo emisor- pero que, a diferencia de esta primera, no necesitan
cables ópticos para guiar los haces de luz. Estos se concentran en una lente de
recepción.
Curiosamente no se trata de algo nuevo,
sino que este tipo de transmisiones vienen utilizándose desde hace años. De
hecho, ya en 1880, Alexander Graham Bell y Sarah Orr crearon el fotófono, que
permitía transportar el sonido sobre un haz de luz. La invención del láser en
1960, sin embargo, fue la que impulsó su desarrollo, sobre todo en el ámbito de
la inteligencia militar. Actualmente, las comunicaciones basadas en luz se
realizan básicamente a través de cables de fibra óptica.
VENTAJAS E INCONVENIENTES
Su principal virtud es su rapidez,
contra la que poco tienen que hacer otros sistemas actuales. También es fácil
de instalar, evita las interferencias electromagnéticas y tiene bajas
tasas de error. Por no hablar de las ventajas que supone usar el fotón como
medio de transporte en un espacio abierto y de que las tasas de bits de
transmisión son tremenda mente elevadas.
Sin embargo, cuenta también con algunos inconvenientes como
la posible dispersión, la absorción atmosférica –las moléculas
del aire absorben parte de la luz y hacen que no llegue toda al receptor-, y
otros fenómenos meteorológicos como la lluvia, la nieve y similares.
Además, requiere de una gran precisión y
también es sensible a las turbulencias y a las fuentes de calor,
que pueden ocasionar problemas en la transmisión de los datos. Cuando el aire
sube de temperatura modifica también su densidad, algo que repercute
directamente en “el trabajo” que hace la luz para atravesar lo. La polución,
las luces de fondo y sombras, y similares son otros de los
agentes que podrían acabar interfiriendo en la señal.
Fibras ópticas.
La fibra óptica es un medio de transmisión,
empleado habitualmente en redes de datos, consistente en un hilo muy fino de
material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían
pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda
completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo
de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la
ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un led.
Las fibras se utilizan ampliamente en
telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran
distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las de cable
convencional. Son el medio de transmisión por excelencia, al ser inmune a las
interferencias electromagnéticas, y también se utilizan para redes locales
donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica por sobre otros
medios de transmisión.
Proceso de fabricación
Para la creación de la preforma existen
cuatro procesos que son principalmente utilizados.
La etapa de fabricación de la preforma puede
ser a través de alguno de los siguientes métodos:
M.C.V.D
Modified Chemical Vapor Deposition
Fue desarrollado originalmente por Corning
Glass y modificado por los Laboratorios Bell Telephone para su uso industrial.
Utiliza un tubo de cuarzo puro de donde se parte y es depositado en su interior
la mezcla de dióxido de silicio y aditivos de dopado en forma de capas
concéntricas. A continuación, en el proceso industrial se instala el tubo en un
torno giratorio. El tubo es calentado hasta alcanzar una temperatura
comprendida entre 1400 °C y 1600 °C mediante un quemador de hidrógeno y
oxígeno. Al girar el torno, el quemador comienza a desplazarse a lo largo del
tubo. Por un extremo del tubo se introducen los aditivos de dopado, parte
fundamental del proceso, ya que de la proporción de estos aditivos dependerá el
perfil final del índice de refracción del núcleo. La deposición de las
sucesivas capas se obtiene de las sucesivas pasadas del quemador, mientras el
torno gira; quedando de esta forma sintetizado el núcleo de la fibra óptica. La
operación que resta es el colapso, se logra igualmente con el continuo
desplazamiento del quemador, solo que ahora a una temperatura comprendida entre
1700 °C y 1800 °C. Precisamente es esta temperatura la que garantiza el
ablandamiento del cuarzo, convirtiéndose así el tubo en el cilindro macizo que
constituye la preforma. Las dimensiones de la preforma suelen ser de un metro
de longitud útil y de un centímetro de diámetro exterior.
V.A.D Vapor
Axial Deposition
Su funcionamiento se basa en la técnica
desarrollada por la Nippon Telephone and Telegraph (N.T.T), muy utilizado en
Japón por compañías dedicadas a la fabricación de fibras ópticas. La materia
prima que utiliza es la misma que el método M.C.V.D, su diferencia con éste
radica, que en este último solamente se depositaba el núcleo, mientras que en
este además del núcleo de la FO se deposita el revestimiento. Por esta razón
debe cuidarse que en la zona de deposición axial o núcleo, se deposite más
dióxido de germanio que en la periferia, lo que se logran a través de la
introducción de los parámetros de diseño en el software que sirve de apoyo en
el proceso de fabricación. A partir de un cilindro de vidrio auxiliar que sirve
de soporte para la preforma, se inicia el proceso de creación de ésta, depositándose
ordenadamente los materiales, a partir del extremo del cilindro quedando así
conformada la llamada "preforma porosa". Conforme su tasa de
crecimiento se va desprendiendo del cilindro auxiliar de vidrio. El siguiente
paso consiste en el colapsado, donde se somete la preforma porosa a una
temperatura comprendida entre los 1.500 °C y 1.700 °C, lográndose así el
reblandecimiento del cuarzo. Quedando convertida la preforma porosa hueca en su
interior en el cilindro macizo y transparente, mediante el cual se suele
describir la preforma.
Ventajas
·
Una
banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del
Ghz).
·
Pequeño
tamaño, por lo tanto, ocupa poco espacio.
·
Gran
flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita
la instalación enormemente.
·
Gran
ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta
unas nueve veces menos que el de un cable convencional.
·
Inmunidad
total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una
calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas,
chisporroteo...
·
Gran
seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el
debilitamiento de la energía lumínica en recepción, además, no radia nada, lo
que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel
de confidencialidad.
·
No
produce interferencias.
Desventajas
A pesar de las ventajas antes enumeradas, la
fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de
transmisión, siendo las más relevantes las siguientes:
·
La
alta fragilidad de las fibras.
·
Necesidad
de usar transmisores y receptores más costosos.
·
Los
empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo
que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.
·
No
puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.
·
La
necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión
eléctrica-óptica.
·
La
fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.
Conclusión
En la actualidad contamos con distintos
medios de comunicación, lo cual es muy importante para nosotros, la manera en cómo
podemos comunicarnos puede ser de manera vía satélite o de manera inalámbrica entre
algunos otros medios.
Anteriormente pensábamos que solamente la comunicación
era por el teléfono celular pero ahora como podemos ver existen otras maneras
en las que la comunicación se puede dar como es el caso del horno de microondas,
así es por este aparato también se tiene una comunicación que por medio de las
antenas las ondas que emite, envían o recibe los datos, gracias a los avances
de la tecnología es posible toda esta comunicación.
Ahora bien, otra manera en la que podemos
tener una comunicación es por medio de infrarrojo, esto es de punto a punto que
quiere decir pues que la información que se envía va en línea recta, un punto
lo utilizamos como transmisor mientras el otro como receptor, aparte la manera
en enviar la información es un poco más rápida que la del microondas.
Otra manera o medio de comunicación que
tenemos es por el láser y las fibras ópticas si bien estos dos son mas
favorables para utilizar ya que el láser es considerado con una amplia cantidad
de poder mandar grandes cantidades de luz las cuales son necesarias para las
fibras ópticas, al verlo así podemos decir que ambas necesitan estar
comunicadas, para que se tenga una buena comunicación.
