Tecnologías Inalámbricas: Fundamentos y Clasificación

La comunicación entre dispositivos inalámbricos se produce mediante ondas electromagnéticas. Según su alcance, las redes inalámbricas se clasifican en:

• Redes inalámbricas de ámbito personal (WPAN)
• Redes inalámbricas de ámbito local (WLAN)
• Redes inalámbricas de ámbito metropolitano (WMAN)
• Redes inalámbricas de ámbito extenso (WWAN)

Introducción a las Redes WLAN

Características de las WLAN

• Naturaleza de la señal: ondas electromagnéticas.
• Medio o canal: Se propagan por el espacio y son capaces de atravesar gran cantidad de materiales.
• Antenas.
• Alcance: Cuando las ondas atraviesan materiales, su intensidad disminuye. Su alcance está determinado por el tipo de onda, la potencia de emisión, la tecnología de modulación y la sensibilidad de las antenas receptoras.
• Capacidad: No puede haber dos señales que utilicen el mismo tipo de onda en la misma zona, ya que se mezclarían. En una zona y un momento determinado, solo puede haber un dispositivo emitiendo.
• Velocidad de la transmisión: Está relacionada con la capacidad, ya que si un dispositivo está emitiendo, el resto debe esperar. También influyen otros factores como el ruido, las interferencias o las pérdidas de intensidad.
• Movilidad: Permiten la existencia de dispositivos móviles.
• Escalabilidad: Fácilmente escalables.
• Requerimientos de seguridad: Están más expuestas que las redes cableadas, ya que cualquiera puede interceptar las comunicaciones. Por lo tanto, requieren protocolos de seguridad para proteger la información y el acceso a la red.

Ventajas de las WLAN

• Permiten la movilidad de usuarios y dispositivos.
• Menor coste (sin cableado).
• Menor tiempo de instalación.

Inconvenientes de las WLAN

• Sensibilidad a las interferencias electromagnéticas y a la presencia de otras WLAN.
• El rendimiento disminuye si aumenta el número de dispositivos.
• Velocidades de transmisión inferiores.
• Mayores requerimientos de seguridad.

Antenas en Redes Inalámbricas

En redes Wi-Fi, la generación y recepción de las señales se lleva a cabo mediante antenas. Todas las estaciones de una WLAN tienen, al menos, una antena.

Una antena no es más que un hilo de metal conductor a través del cual se pueden generar señales electromagnéticas a partir de señales eléctricas y/o generar señales eléctricas cuando inciden sobre él ondas electromagnéticas.

Siempre que una corriente eléctrica alterna circula a través de un material conductor, se genera a su alrededor un haz de ondas electromagnéticas cuya frecuencia coincide con la de la corriente que lo genera. Sus características principales son:

• Direccionalidad: Hace referencia al modo de radiar de la antena, es decir, a la potencia que se alcanza en cada dirección del espacio durante la emisión. Tipos:
  • Antenas isotrópicas: Emiten con la misma intensidad hacia todas las direcciones del espacio (la zona de cobertura es esférica). Es una antena teórica, ya que no es posible construir antenas reales con estas propiedades.
  • Antenas omnidireccionales: Emiten con la misma intensidad hacia todas las direcciones de un plano del espacio. Es el tipo de antena más habitual en redes WLAN.
  • Antenas direccionales: Emiten con una mayor intensidad hacia una dirección concreta del espacio, en el cual pueden lograr mayor alcance. Se utilizan para conectar puntos de la WLAN lejanos entre sí y en las redes inalámbricas metropolitanas.
  • Antenas sectoriales: Emiten con una mayor intensidad hacia una región concreta del espacio. Son habituales en las redes metropolitanas.
• Ganancia: Es el incremento de potencia que aporta una antena direccional o sectorial en la dirección de máxima radiación respecto a una antena modelo. Se mide en:
  • dBi (decibelios respecto a isotrópica) cuando se utiliza como modelo una antena isotrópica teórica.
  • dBd (decibelios respecto a dipolo) cuando el modelo es una antena omnidireccional real.
  • Si es mayor de 0, hay ganancia y viceversa.
• Distribuciones de potencia en el plano X-Y:
• Eficiencia de la antena: Es una medida de la potencia radiada por la antena respecto a la potencia eléctrica suministrada. La potencia que se pierde se convierte en calor. Cuanto mayor sea la eficiencia, mayor radiación emitirá la antena y menos se calentará.

Señales Electromagnéticas

Una señal electromagnética es un conjunto de ondas electromagnéticas cuyas propiedades físicas les permiten ser portadoras de información. Una onda electromagnética altera los campos eléctrico y magnético a su alrededor, haciéndolos crecer y decrecer en intensidad de forma periódica. Tiene las siguientes propiedades:

• Frecuencia (v): Número de ciclos o perturbaciones completas por unidad de tiempo. Se mide en hercios (Hz), que corresponde a un ciclo por segundo.
• Longitud de onda (λ): Distancia que es capaz de recorrer la onda en el vacío en un ciclo completo. A mayor frecuencia, menor longitud y viceversa. La velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío es la misma para todos los tipos de onda.
• Energía (E): La energía asociada a una onda depende de la frecuencia. A mayor frecuencia, mayor energía.

El Espectro Electromagnético

El espectro electromagnético es el conjunto de todas las tipologías de radiación electromagnética. Para impedir que distintas señales electromagnéticas puedan solaparse o interferir unas con otras, existe una regulación sobre su emisión.