Medios No Guiados

Los medios no guiados o sin cable han tenido gran acogida al ser un buen medio de cubrir grandes distancias y hacia cualquier dirección, su mayor logro se dio desde la conquista espacial a través de los satélites y su tecnología no para de cambiar. De manera general podemos definir las siguientes características de este tipo de medios: La transmisión y recepción se realiza por medio de antenas, las cuales deben estar alineadas cuando la transmisión es direccional, o si es omnidireccional la señal se propaga en todas las direcciones.

Microondas Terrestres

Los sistemas de microondas terrestres han abierto una puerta a los problemas de transmisión de datos, sin importar cuales sean, aunque sus aplicaciones no estén restringidas a este campo solamente. Las microondas están definidas como un tipo de onda electromagnética situada en el intervalo del milímetro al metro y cuya propagación puede efectuarse por el interior de tubos metálicos. Es en si una onda de corta longitud. Tiene como características que su ancho de banda varia entre 300 a 3.000 Mhz, aunque con algunos canales de banda superior, entre 3´5 Ghz y 26 Ghz. Es usado como enlace entre una empresa y un centro que funcione como centro de conmutación del operador, o como un enlace entre redes Lan.

Para la comunicación de microondas terrestres se deben usar antenas parabólicas, las cuales deben estar alineadas o tener visión directa entre ellas, además entre mayor sea la altura mayor el alcance, sus problemas se dan perdidas de datos por atenuación e interferencias, y es muy sensible a las malas condiciones atmosféricas.

Satélites

Conocidas como microondas por satélite, esta basado en la comunicación llevada a cabo a través de estos dispositivos, los cuales después de ser lanzados de la tierra y ubicarse en la orbita terrestre siguiendo las leyes descubiertas por Kepler, realizan la transmisión de todo tipo de datos, imágenes, etc., según el fin con que se han creado. Las microondas por satélite manejan un ancho de banda entre los 3 y los 30 Ghz, y son usados para sistemas de televisión, transmisión telefónica a larga distancia y punto a punto y redes privadas punto a punto. Las microondas por satélite, o mejor, el satélite en si no procesan información sino que actúa como un repetidor-amplificador y puede cubrir un amplio espacio de espectro terrestre

Ondas de Radio

Son las más usadas, pero tienen apenas un rango de ancho de banda entre 3 Khz y los 300 Ghz. Son poco precisas y solo son usados por determinadas redes de datos o los infrarrojos.

Los rayos infrarrojos son rayos del espectro solar correspondientes a la longitud de onda comprendida entre 7.700 y 500.000 unidades Angstrom, cuya acción es la de calor radiante y sus efectos son exclusivamente térmicos. Es el agente de calor superficial más comúnmente utilizado en los departamentos de fisioterapia de las policlínicas y hospitales. Son emitidos por un cuerpo caliente y viajan por el aire hasta que encuentran algún medio que los absorba y cuando esto ocurre se produce calor.

Los generadores de calor por infrarrojos emiten calor en forma de estos rayos, por eso su uso para calentar determinados puntos sin pérdida de calor es extremadamente económico y eficiente.

Ideales para el calentamiento de sitios de trabajo al aire libre o en ambientes ventilados, el descongelamiento de maquinaria y tuberías, para calentar naves, invernaderos, talleres, secado de obras ,alquiladores de maquinaria, así como el secado de materiales tales como el hormigón, pinturas, etc… También es idóneo como sistema de calefacción temporal o de emergencia y sirve como calefactor de confort para los operarios que trabajan al aire libre.

también denominado espectro de radiofrecuencia, es un término que se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre los 3 kilohercios (KHz) y 300 gigahercios (GHz).1

El hercio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas, y corresponde a un ciclo por segundo. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.

A partir de 1 GHz las bandas entran dentro del espectro de las microondas. Por encima de 300 GHz la absorción de la radiación electromagnética por la atmósfera terrestre es tan alta que la atmósfera se vuelve opaca a ella, hasta que, en los denominados rangos de frecuencia infrarrojos y ópticos, vuelve de nuevo a ser transparente.

Las bandas ELF, SLF, ULF y VLF comparten el espectro de la AF (audiofrecuencia), que se encuentra entre 20 y 20. 000 Hz aproximadamente. Sin embargo, estas últimas son ondas de presión, como el sonido, por lo que se desplazan a la velocidad del sonido sobre un medio material. Mientras que las ondas de radiofrecuencia, al ser ondas electromagnéticas, se desplazan a la velocidad de la luz y sin necesidad de un medio material.

Como funciona la radio fecuencia?

Las ondas de radiofrecuencia (RF) se generan cuando una corriente alterna pasa a través de un conductor. Las ondas se caracterizan por sus frecuencias y longitudes. La frecuencia se mide en hercios (o ciclos por segundo) y la longitud de onda se mide en metros (o centímetros).

Las ondas de radio son ondas electromagnéticas y viajan a la velocidad de la luz en el espacio libre.

La ecuación que une a la frecuencia y la longitud de onda es la siguiente: velocidad de la luz (c) = frecuencia x longitud de onda.

Se observa partir de la ecuación que, cuando la frecuencia de RF se incrementa, su longitud de onda disminuye.

La tecnología RFID utiliza cuatro bandas de frecuencia: baja, alta, muy alta y microondas. La baja frecuencia utiliza la banda de 120-140 kilo hertzios. La alta frecuencia utiliza la tecnología RFID en 13,56 MHz. En ultra alta frecuencia RFID utiliza la gama de frecuencias de 860 a 960 mega hertz. La RFID de microondas en general utiliza las frecuencias de 2,45 Giga Hertz y superiores. Para las cuatro bandas de frecuencia utilizadas en RFID, las frecuencias de microondas tienen la menor longitud de onda.

Las ondas electromagnéticas se componen de dos diferentes (pero relacionados campos) un campo eléctrico (conocido como el campo “E”), y un campo magnético (conocido como el campo “H”). El campo eléctrico se genera por las diferencias de voltaje. Dado que una señal de radiofrecuencia es una alternancia, el constante cambio de tensión crea un campo eléctrico que aumenta y las disminuye con la frecuencia de la señal de radiofrecuencia. El campo eléctrico irradia desde una zona de mayor tensión a una zona de menor voltaje.

En RFID, es importante ser conscientes de los dos campos que componen las ondas electromagnéticas. Esto se debe a que los tags RFID van a utilizar tanto el campo eléctrico como el campo magnético para comunicar su información, dependiendo de la frecuencia que los tags RFID estén utilizando. Los tags RFID en las bandas de frecuencia LF y HF utilizan el campo magnético, mientras que los tags RFID UHF y microondas utilizan el campo eléctrico.

Cuando un lector emite señales de radiofrecuencia, provoca variaciones en los campos eléctricos y magnéticos. Cuando un conductor, como la antena de un tag, se encuentra dentro del mismo campo variable, se genera una corriente en su antena.

Cuando un tag está cerca del campo de un lector, el acoplamiento de la antena del tag con el campo magnético de un lector genera corriente. Este acoplamiento es conocido como acoplamiento inductivo. El acoplamiento inductivo es el proceso de comunicación utilizado por tags pasivos LF y HF.

En el caso de los tags UHF y microondas, los tags modulan y reflejan la señal del lector para comunicarse con el lector. A esto se le llama comunicación pasiva backscatter (o modulación backscatter).

El término «energía» se refiere a la fuerza de la señal de radiofrecuencia. Puede considerarse como la suma de RF que se transmite, o la fuerza de la señal en el receptor. La unidad básica de energía es el watt. Sin embargo, en el mundo de RF, hablamos de poder en términos de milivatios, abreviado como mW. Un mW = .001 Watt.

Realizar cálculos utilizando la forma decimal de milivatios puede llegar a ser engorroso, por lo que la convención es hacer cálculos en términos de decibelios, o potencias de diez. La abreviatura “dB” se utiliza cuando se utiliza decibelios. En el caso de cálculos RF, normalmente se menciona a los niveles de energía con decibeles 1mW, y se utiliza la abreviatura «dBm».

Guia de ondas

Una guía de onda es un tubo conductor a través del cual se transmite la energía en la forma de ondas electromagnéticas. El tubo actúa como un contenedor que confina las ondas en un espacio cerrado. El efecto de [Faraday] atrapa cualquier campo electromagnético fuera de la guía.

Propagación

Los campos electromagnéticos son propagados a través de la guía de onda por medio de reflexiones en sus paredes internas, que son consideradas perfectamente conductoras. La intensidad de los campos es máxima en el centro a lo largo de la dimensión X, y debe disminuir a cero al llegar a las paredes, porque la existencia de cualquier campo paralelo a las mismas en su superficie causaría una corriente infinita en un conductor perfecto. Las guías de ondas, por supuesto, no pueden transportar la RF de esta forma. 

Propagación de Ondas

La propagación de ondas se refiere a la propagación de ondas electromagnéticas en el espacio libre. Aunque el espacio libre realmente implica en el vacío, con frecuencia la propagación por la atmósfera terrestre se llama propagación por el espacio libre y se puede considerar siempre así. La principal diferencia es que la atmósfera de la Tierra introduce perdidas de la señal que no se encuentran en el vacío.

Las ondas electromagnéticas se propagan a través de cualquier material dieléctrico incluyendo el aire pero no se propagan bien a través de conductores con pérdidas como el agua de mar ya que los campos eléctricos hacen que fluyan corrientes en el material disipando con rapidez la energía de las ondas.

Las ondas de radio se consideran ondas electromagnéticas como la luz y al igual que ésta, viajan a través del espacio libre en línea recta con una velocidad de 300,000,000 metros por segundo. Otras formas de ondas electromagnéticas son los rayos infrarrojos, los ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma.

Las ondas de radio se propagan por la atmósfera terrestre con energía transmitida por la fuente, posteriormente la energía se recibe del lado de la antena receptora. La radiación y la captura de esta energía son funciones de las antenas y de la distancia entre ellas.

El fotón es una onda, no necesita de un medio material para propagarse, se propaga por el espacio vacío. Así como una onda de sonido es una contracción-expansión del medio en que se propaga, el fotón es una contracción-expansión del espacio (del mismísimo espacio), razón por la cual entendemos que el espacio se curva, se contrae y expande. La rigidez del medio, da la velocidad de la deformación (velocidad de la onda).

Esta onda por causa de la contracción del tiempo (velocidad “c”), no se expande, sino que se mantiene como en su origen, como si fuese una “burbuja", expandida o contraída, en cada parte, positiva-negativa de la onda

Los fotones se pueden descomponer (no transformarse) en una carga positiva y una negativa (expansión y contracción del espacio) en la creación de pares, lo que conocemos como creación de antipartículas; la masa del resultado, dependerá de la energía de fotón (electrones o protones o pares virtuales).

El fotón fue llamado originalmente por Albert Einstein "cuanto de luz”. El nombre moderno “fotón” proviene de la palabra griega que significa luz.

El nombre de fotón fue acuñado en 1926 por el físicoquímico estadounidense Gilbert Newton Lewis y adoptado enseguida por la mayoría de los científicos. Pulse en la imagen para leer más acerca de Gilbert Lewis.

En el siglo XVII, Isaac Newton se defendió teoría de que la luz son partículas. En esos mismos años, Huygens y Hooke (combativos rivales de Newton) apoyaron la hipótesis de que la luz es una onda. Ambas teorías aportaban experimentos que corroboraban el modelo.

La idea de la luz como partícula retornó con el concepto moderno de fotón, que fue desarrollado gradualmente entre 1905 y 1917 por Albert Einstein apoyándose en trabajos anteriores de Planck quien introdujo el concepto de cuanto.

Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible, la luz infrarroja, las microondas, y las ondas de radio. 

El fotón tiene masa cero y viaja en el vacío con una velocidad constante c.

Como todos los cuantos, el fotón presenta tanto propiedades corpusculares como ondulatorias ("dualidad onda-corpúsculo"). Se comporta como una onda en algunos fenómenos como la refracción que tiene lugar en una lente; o como una partícula cuando interacciona con la materia para transferir una cantidad fija de energía.

Para la luz visible, la energía portada por un fotón es de alrededor de 4×10–19 julios; esta energía es suficiente para excitar un ojo y dar lugar a la visión.

Además de energía, los fotones llevan también asociada una cantidad de movimiento o momento lineal, y tienen una polarización. Siguen las leyes de la mecánica cuántica, lo que significa que a menudo estas propiedades no tienen un valor bien definido para un fotón dado. En su lugar se habla de las probabilidades de que tenga una cierta polarización, posición, o cantidad de movimiento.

Por ejemplo, aunque un fotón puede excitar a una molécula, a menudo es imposible predecir cuál será la molécula excitada.

La descripción anterior de un fotón como un portador de radiación electromagnética es utilizada con frecuencia por los físicos. Sin embargo, en física teórica, un fotón puede considerarse como un mediador para cualquier tipo de interacción electromagnética.

INGENIERÍA

FIBRA ÓPTICA

Las labores de ingeniería asociadas a un proyecto de fibra óptica se basan básicamente en tres elementos: tipo de fibra a emplear, electrónica de red necesaria y disponibilidad de canalizaciones. De entre las tres las dos primeras son labores que apenas representan complicación dado que disponiendo de información de las necesidades del cliente, la distancia y poco más podríamos definir tanto el cable necesario como los módulos que necesitaríamos para integrar el mismo en la electrónica de red.

Algo más complejo es el tema de la canalización. Y es que en este tipo de proyectos más que nos pese en la mayoría de ocasiones debemos basarnos en información contenida en cartografía o en intuiciones del cliente acerca de la disponibilidad de canalización. Si durante la fase de ejecución nos llevamos la desagradable sorpresa de que los planos no reflejan la realidad o de que el cliente no sabe que sus canalizaciones están totalmente obstruidas tendremos que recurrir a trabajos de obra civil. Por otro lado será necesaria durante esta fase la gestión de los diferentes permisos requeridos para hacer uso de canalizaciones que habitualmente no serán propiedad del cliente (a no ser que se trate de un organismo público o un proveedor de servicios).

RADIOENLACE

La ingeniería requerida por un radioenlace contempla por un lado el replanteo y análisis de los emplazamientos de los dos extremos del enlace de cara a definir la forma de acometer la instalación. En segundo lugar en base a las necesidades del proyecto sería necesario definir el equipamiento necesario a nivel de frecuencia, capacidad, disponibilidad y funcionalidades. Por último dado que estamos contemplando hacer uso de una banda de uso privativo necesitaremos generar la documentación necesaria para que la SETSI valide y reserve el uso de la frecuencia contemplada para el despliegue.

CONCLUSIONES

La dificultad en esta fase de ingeniería depende en gran medida de las distancias que necesitemos cubrir con la infraestructura a desplegar, sobretodo en el caso de la fibra. En el caso de un radioenlace la distancia a cubrir no afectará a la ingeniería más que en el ajuste fino de la disponibilidad y elección de la frecuencia y sistema radiante óptimo. En el caso de la fibra un tendido de kilómetros requiere de una importante inversión de tiempo a la hora de planificar canalizaciones y posibles trabajos de obra civil. 

INSTALACIÓN

FIBRA ÓPTICA

En lo referido a la instalación, la fibra óptica no ofrece mayor complicación que la derivada de una canalización en mal estado o la necesidad de acometer trabajos de obra civil. En el caso de disponer de una canalización óptima o que no sea necesario acometer trabajos de obra civil el tendido puede realizarse de forma sencilla y sin la necesidad de invertir demasiado tiempo. Una vez terminado el tendido es necesario acometer trabajos que sí requieren un mayor nivel de cualificación o especialización tales como el fusionado o conectorización de las fibras. Y no es que se necesite ser un ingeniero atómico para llevar a cabo esta tarea, pero lo que sí se necesita es una maquinaria específica (y cara) para realizar correctamente esta tarea. Existen en el mercado numerosas empresas que ofrecen estos servicios, con lo que no debe ser considerado como un problema a la hora de llevar a cabo la instalación.

Durante esta fase es importante hacer mención a la relación directa existentre entre los tiempos de despliegue y la distancia del tendido, ya que como es obvio a mayor distancia a cubrir más tiempo o recursos necesitaremos para llevar a cabo los trabajos.

RADIOENLACE

La instalación de un radioenlace ofrece principalmente dos peculiaridades: la necesidad de realizar trabajos en altura y la posible necesidad de requerir grandes sistemas radiantes para cubrir las necesidades del proyecto. En el caso de que los tamaños de las antenas no superen los 120cm los trabajos no presentan excesiva dificultad, si lo superaran sería necesario contar con un importante número de recursos (3 o 4 personas) e incluso con algún elemento de elevación mecánico que ayude con la elevación de unos elementos cuyo peso sobrepasa los 100 kg.

CONCLUSIONES

Como conclusión en este apartado podríamos decir que es difícil que a la hora de llevar a cabo los trabajos de instalación de un radioenlace podamos encontrarnos con inconvenientes si durante la fase de ingeniería se ha realizado un adecuado diseño de la instalación. En el caso de la fibra óptica la situación es diferente dado que durante los diferentes tramos de la canalización es altamente probable encontrarnos con obstrucciones o cambios sobre el plano que ha servido como base al diseño.

Al margen de esta aleatoriedad en cuanto a la previsión de los trabajos asociados a un tendido de fibra hay que tener en cuenta que los los mismo dependen en tiempo y complejidad de la distancia a cubrir, mientras que en un radioenlace los mismos son independientes de la distancia a cubrir ya que únicamente tenemos que actuar en dos emplazamientos.

CONFIGURACIÓN Y PUESTA EN MARCHA

FIBRA ÓPTICA

La fibra óptica ni siquiera requiere esta fase dado que se trata de un medio no gestionable, ya que las actuaciones referidas a la misma se harán en la electrónica de red y no van más allá de conectorizar los transceptores ópticos y habilitar los puertos en el caso de que sea necesario.

RADIOENLACE

En la puesta en marcha de un radioenlace será necesario ajustar parámetros en base a las necesidades definidas tanto por el permiso que habrá facilitado la SETSI (potencia transmitida, ancho de canal, frecuencia de trabajo,…) como a las necesidades del cliente (direccionamiento IP, VLAN, QoS,…).

Dichos trabajos requerirán de la intervención de un perfil ingeniero especialista para asegurar la correcta entrega del enlace.

CONCLUSIÓN

En esta fase indudablemente la fibra óptica ofrece un nivel menor de complicación dado que no requiere actuación alguna. 

DISPONIBILIDAD

FIBRA ÓPTICA

Una de las características diferenciales de la fibra óptica es su nivel de disponibilidad. Básicamente podríamos decir que si una fibra es comprobada y certificada como es debido y no intercede obra alguna que decida hacer trizas alguna canalización con esos preciosos cables colgando o si nadie se pone a jugar con los cables que se ven por las arquetas, la disponibilidad de la fibra es del 100%.

RADIOENLACE

En un radioenlace la disponibilidad de las comunicaciones está sujeta al estado del medio físico (climatología, distancia,…) así como a los diferentes elementos activos que intervienen en la comunicación (antena, radio, cable, módem,…) y que podrían ser foco de avería. En lo relativo a la meteorología la mayoría de los equipos ya disponen de mecanismos que permiten adaptar la capacidad de los enlaces a las condiciones del mismo de cara a mantener de forma constante la disponibilidad de los vanos (Modulación Adaptativa).

En cuanto al resto de elementos es obvio que cuantos más elementos añadamos a nuestro sistema más puntos de fallo tendremos y una fuente de alimentación o un módem pueden producir una avería que dé al traste con nuestro enlace. Para evitarlo pueden aplicarse mecanismos de redundancia que permitan amortiguar sus consecuencias con lo que en este aspecto podemos concluir que la disponibilidad de los enlaces estará sujeta al medio físico y no a los diferentes elementos activos que componen el enlace.

CONCLUSIÓN

A pesar de que ambos medios son altamente disponibles el hecho de que un radioenlace pueda requerir adecuar su capacidad para poder asegurar el tránsito de datos con el nivel de disponibilidad requerido puede considerarse una desventaja frente a la máxima disponibilidad y constante capacidad de la fibra óptica.

Con un adecuado diseño en el que se tomen las medidas de protección adecuadas (fade margin óptimamente ajustado, antenas con la ganancia necesaria,…) y en el que se apliquen las configuraciones de redundancia necesarias la disponibilidad se asemeja mucho, pero siguen quedando por debajo de ese 100% que sólo un gruista con mala vista puede cambiar en una fibra óptica.

FIBRA ÓPTICA

En cuanto a la seguridad, la fibra óptica es un medio de transmisión totalmente seguro ya que las actuaciones necesarias para intervenir una comunicación son complicadas de llevar a cabo. Si alguien decide abrir una arqueta, cortar la fibra, fusionarla y conectarla a sus equipos creo que nos daríamos cuenta, ¿no creéis? Si no es así el problema de seguridad no está precisamente en la fibra óptica.

RADIOENLACE

Intervenir un radioenlace no es tampoco una tarea sencilla. En primer lugar debemos interferir a nivel físico el haz de nuestro vano con un sistema capaz de hablar el mismo idioma (mismo fabricante, mismo modelo, misma frecuencia) ya que a nivel MAC los equipos emplean sus propios protocolos de comunicación. Una vez conseguida dicha complicada intercepción deberemos desencriptar una comunicación que hace uso de estándares de seguridad FIPS-197 o similar, considerados altamente difíciles de desencriptar .

Por todo ello podemos concluir que un radioenlace es un sistema de transmisión realmente seguro y difícil de intervenir.

CONCLUSIÓN

En cuanto a seguridad a pesar de que muchos no lo consideren así, creo que ambos medios pueden definirse como totalmente seguros. Se tiene la percepción de que un radioenlace puede ser intervenido mediante una antena bien puesta y un poco de programación, pero nada más lejos de la realidad. La información viaja encriptada a nivel físico y no son pocas las molestias que deben ser tomadas para poder siquiera interferir el haz de una antena que será más directivo cuanto más largo sea el enlace.

A pesar de todo la propia naturaleza del medio convierte a la fibra óptica en un medio más difícil de intervenir ya que la misma requiere de varias actuaciones que son a todas luces difíciles de llevar a cabo. 

RENDIMIENTO

FIBRA ÓPTICA

En la actualidad el rendimiento de la fibra óptica no viene limitada por el medio en sí, si no por la electrónica de red que permite interpretar las señales que enviamos a través de la misma. Empieza a ser muy habitual encontrar enlaces de fibra óptica con capacidades de 10 Gb/s, y ya existen en el mercado equipos de conmutación con puertos con capacidad de 40/100 Gb/s., recordad que siempre hablamos de capacidades full-duplex. Podríamos decir que ése es el límite de rendimiento que podríamos esperar en nuestra fibra óptica a la espera de que los nuevos transceptores permitieran mejorar el mismo.

En cuanto al resto de parámetros que permiten definir el rendimiento del medio podríamos decir que a nivel de latencias, la fibra óptica ofrece resultados óptimos permitiendo la implantación de servicios de alta prioridad en tiempo real sin ningún tipo de problemas y sin que la distancia de los enlaces afecte a los mismos.

RADIOENLACE

A través de un radioenlace los cálculos de capacidad se basan básicamente en los canales y la configuración que vayamos a usar. Por simplificar podríamos considerar que cada 56 MHz podemos conformar un enlace de 400 Mb/s full-duplex. Parece obvio pensar que no se trata del medio más adecuado para alcanzar capacidades de 10 Gb/s, ya que necesitaríamos ¡¡25 enlaces!! pero no debemos perder la noción de lo que supone poder transmitir 1 Gb/s de forma inalámbrica a kms de distancia con una sencilla configuración 2+0 o XPIC.

En cuanto a términos de latencia los radioenlaces FDD ofrecen óptimos resultados, aunque en escenarios de larga distancia empiezan a tener que ser tenidos en cuenta como factor limitante para ciertos servicios.

CONCLUSIÓN

Los avances que se están llevando a cabo en materia tanto de medio de transmisión como de electrónica de red convierten a la fibra óptica en la referencia de capacidad en cuanto a sistemas de transmisión se refiere. Mediante el uso de radioenlaces podemos obtener una capacidad que en la inmensa mayoría de los casos es más que suficiente, pero es obvio que los avances de la fibra dejarán atrás estas capacidades más pronto que tarde. 

PRECIO

FIBRA ÓPTICA

Evaluar económicamente un proyecto de fibra óptica no es para nada sencillo. El mismo depende en gran medida de la distancia a cubrir, de las necesidades de realizar obra civil, de la existencia de canalización, de la necesidad de solicitar permisos,…Son en definitiva demasiados elementos como para poder ofrecer un precio orientativo, aunque realizaremos una simulación basada en datos lo más fidedignos posibles extraídos de experiencias similares.

Vamos a suponer una tirada de fibra óptica para unir dos puntos que distan 12 kms con una capacidad de 1 Gbps. Comenzaremos evaluando el coste del cable de fibra óptica. Podemos encontrar en el mercado precios de todo tipo en base al número de fibras necesarias, si las mismas deben ser monomodo o multimodo, tipo OM1, OM2,… Para nuestro caso vamos a tomar un valor orientativo para el cable de 1,5 €/m incluyendo los servicios de tendido requeridos. Esto supondría un coste de cable de 18.000 €.

Al margen del importe del cable tendríamos que tener en cuenta los costes del resto de elementos (obra civil, canalización, gestión de permisos,…). Para ello vamos a suponer que se trata de una entidad pública que dispone parcialmente de canalización. Con estas circunstancias propongo tomar un valor de referencia que definiremos como un 25% del presupuesto, es decir, 4.500 €. Sé que no es la forma más científica de evaluar estos costes, pero de experiencias en proyectos de este tipo y teniendo en cuenta las distancias que hemos contemplado creo que es un valor que se aproxima a la realidad. Podríamos evaluarlo de otra manera, pero no quiero enredarme en un detalle de precios de este tipo de elementos en este artículo, no es su objetivo. Con todo, tendríamos un presupuesto total para el cliente de 22.500 €, lo que supone unos ratios de 1.875 €/km y de 22,5 €/Mbps.

RADIOENLACE

Por su parte para calcular el importe de un radioenlace debemos considerar los costes asociados al propio equipamiento radio, así como al resto de elementos necesarios para la conformación del vano (soportes, antenas, cableado,…). En este caso además es importante a la hora de llevar a cabo la evaluación de costes que es necesario el pago de una cuota que deberemos pagar por hacer uso del espectro reservado por la SETSI.

En este caso la principal dependencia económica que va a presentar el radioenlace respecto a la distancia a cubrir es la referida al tamaño de las antenas que tendremos que emplear para cubrir las necesidades del proyecto. Para un caso como el comentado con anterioridad podríamos contemplar un presupuesto aproximado de 18.000 € para implantar un enlace a 12 kms de distancia con un único canal de 56 MHz (400 Mbps de capacidad).

Si quisiéramos alcanzar o por lo menos asemejar su capacidad a la de la fibra necesitaríamos hacer uso de un segundo enlace (en configuración XPIC, 2+0, o como queramos). El coste total no sería exactamente el doble ya que los servicios de instalación se repercutirían sobre ambos enlaces y en el caso de usar XPIC no necesitaríamos duplicar la antena pero de cara a la evaluación y por simplificar los cálculos sí vamos a contemplarlo como tal. Con todo podemos concluir que un enlace a 800 Mbps supondría un coste para el cliente de 36.000 € aproximadamente.

Al margen de ello debemos tener en cuenta que la tasa por reserva del espectro para este caso sería de unos 2.700 €/añopor cada canal de 56 MHz, es decir, 5.400 €/año para un enlace con capacidad de 800 Mb/s. Hay que tener en cuenta que esta tasa está directamente ligada a la distancia de nuestro vano, con lo que un vano de menor alcance reduciría dicho importe y uno más largo la haría crecer. Como es lógico este coste debe ser tenido en cuenta a la hora de evaluar el OPEX total de la solución.

Con todos estos elementos (tasas aparte) podemos calcular unos ratios de 3.000 €/km y 45 €/Mbps.

CONCLUSIONES

Como puede extraerse de los ejemplos que hemos visto con anterioridad es realmente difícil analizar el coste asociado a cada solución dada la gran cantidad de variables que intervienen en dicho análisis. Por eso os ofrezco a modo de referencia las siguientes tablas que recogen de forma resumida los diferentes parámetros que permitirán evaluar la solución en el aspecto económico.

Relación coste frente a distancia para distintas opciones

Relación €/Mbps frente a distancia para distintas opciones

Relación €/km para diferentes opciones

En definitiva tras analizar en detalle ambas tecnologías se puede concluir que se trata de dos alternativas que bajo ningún concepto son excluyentes y cuya elección debe ser llevada a cabo en función de las necesidades concretas de cada escenario. Como es obvio exiten otros muchos elementos para llevar a cabo la comparativa, pero bajo mis propios criterios he considerado que los empleados en este análisis son los que mejor ofrecen una visión global de ambas soluciones.

Antes que cualquier otro elemento de análisis el primero que tenemos que tener en cuenta es la viabilidad del proyecto en base a cada una de las tecnologías. En muchas ocasiones las propias necesidades del proyecto nos obligarán a elegir la tecnología, con lo que no necesitaremos evaluar los diferentes conceptos que hemos empleado en la comparativa. Sólo en el caso de que ambas puedan cubrir nuestras necesidades debemos valorar los diferentes elementos que nos permitirán tomar una decisión.

Tras entrar en detalle en cada una de las variables podemos extraer la conclusión de que la fibra óptica es el medio que mejor rendimiento, disponibilidad y seguridad ofrece. Además hemos podido comprobar que su coste es altamente dependiente de la distancia a cubrir. Por otro lado también nos hemos percatado de que a nivel de instalación debe evaluarse en detalle el entorno del proyecto para evaluar las posibles dificultades que nos podríamos encontrar (canalización, obra civil,…).

En cuanto a los radioenlaces, se trata de un medio cuyos trabajos de ingeniería e instalación no dependen tanto de la distancia como del emplazamiento sobre el que deben realizarse los trabajos. Se trata de un medio seguro y con un rendimiento que permite cubrir más que de sobra la mayoría de los proyectos con necesidad de interconexión de larga distancia que podríamos contemplar. En cuanto a su coste, por un lado debemos tener en cuenta los costes asociados a las tasas de uso del espectro y por otro su exponencial crecimiento de la rentabilidad respecto a la distancia le permite marcar diferencias frente a la fibra óptica en escenarios donde la distancia se convierte en un problema económico para la fibra.

Los medios no guiados o sin cable han tenido gran acogida al ser un buen medio de cubrir grandes distancias y hacia cualquier dirección, su mayor logro se dio desde la conquista espacial a través de los satélites y su tecnología no para de cambiar. De manera general podemos definir las siguientes características de este tipo de medios: a transmisión y recepción se realiza por medio de antenas, las cuales deben estar alineadas cuando la transmisión es direccional, o si es omnidireccional la señal se propaga en todas las direcciones.

Cómo funciona

Tanto la transmisión como la recepción de información se lleva a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el medio y en el momento de la recepción la antena capta las ondas electromagnéticas del medio que la rodea.

La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional. 

Para las transmisiones no guiadas, la configuración puede ser:

direccional: en la que la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas; 

omnidireccional: en la que la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones, pudiendo la señal ser recibida por varias antenas.

Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional.

La transmisión de datos a través de medios no guiados añade problemas adicionales, provocados por la reflexión que sufre la señal en los distintos obstáculos existentes en el medio. Resultando más importante el espectro de frecuencias de la señal transmitida que el propio medio de transmisión en sí mismo.

Líneas Aéreas / Microondas:

Líneas aéreas, se trata del medio más sencillo y antiguo q consiste en la utilización de hilos de cobre o aluminio recubierto de cobre, mediante los que se configuran circuitos compuestos por un par de cables. Se han heredado las líneas ya existentes en telegrafía y telefonía aunque en la actualidad sólo se utilizan algunas zonas rurales donde no existe ningún tipo de líneas.

Microondas, en un sistema de microondas se usa el espacio aéreo como medio físico de transmisión. La información se transmite en forma digital a través de ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden direccionarse múltiples canales a múltiples estaciones dentro de un enlace dado, o pueden establecer enlaces punto a punto. Las estaciones consisten en una antena tipo plato y de circuitos que interconectan la antena con la terminal del usuario.

Los sistemas de microondas terrestres han abierto una puerta a los problemas de transmisión de datos, sin importar cuales sean, aunque sus aplicaciones no estén restringidas a este campo solamente. Las microondas están definidas como un tipo de onda electromagnética situada en el intervalo del milímetro al metro y cuya propagación puede efectuarse por el interior de tubos metálicos. Es en si una onda de corta longitud.

Tiene como características que su ancho de banda varia entre 300 a 3.000 Mhz, aunque con algunos canales de banda superior, entre 3´5 Ghz y 26 Ghz. Es usado como enlace entre una empresa y un centro que funcione como centro de conmutación del operador, o como un enlace entre redes Lan.

Para la comunicación de microondas terrestres se deben usar antenas parabólicas, las cuales deben estar alineadas o tener visión directa entre ellas, además entre mayor sea la altura mayor el alcance, sus problemas se dan perdidas de datos por atenuación e interferencias, y es muy sensible a las malas condiciones atmosféricas.

Microondas terrestres: Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.

Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz.

La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias.

Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, pude haber más solapamientos de señales.

Microondas por satélite: El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.

Se suele utilizar este sistema para:

• Difusión de televisión.
• Transmisión telefónica a larga distancia.
• Redes privadas.

El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden.

Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal.

Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son:

• Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.
• Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia.
• En las ondas de radio, al poder reflejarse estas ondas en el mar u otros objetos, pueden aparecer múltiples señales "hermanas".

El cable coaxial y la guía de ondas son líneas de transmisión de radio frecuencia (RF). La frecuencia de la señal de RF transmitida, o transportada, es la principal consideración al elegir el cable coaxial o la guía de ondas para una línea de transmisión. El cable coaxial está diseñado para llevar una banda de señales de RF, y la guía de ondas está diseñada para llevar una banda superior de las señales de RF. Además de la frecuencia de RF, la distancia que las señales deben ser transportadas y el entorno dentro o fuera de las ubicaciones de líneas de transmisión han dado lugar a muchos tipos de cables coaxiales y guías de onda. Las señales de RF, distancia y factores ambientales pueden ayudar a determinar qué línea de transmisión utilizar.

Las señales de RF para cable coaxial y la guía de ondas

Las señales de RF están determinadas por su frecuencia. Las frecuencias de 3 MHz a 300 GHz son señales de radiofrecuencia, y esta banda se denomina espectro de radio. Los cables coaxiales están diseñados típicamente para transportar señales de 50 MHz a 1 GHz, que es el centro de la banda de RF. La guía de ondas está diseñada para manejar frecuencias más altas, de 100 MHz a 300 GHz. La superposición de frecuencias compartidas existe donde el cable coaxial llega a sus límites más altos y comienzan los límites más bajos de la guía de ondas.

Longitud de la línea de transmisión

La intensidad de la señal se disipa a medida que viaja por una longitud de cable coaxial o a través de una longitud de la guía de ondas. El propósito de una línea de transmisión es mover señales desde el punto A al punto B, y las señales deben llegar al punto B en condiciones de uso. Los diferentes tipos de cable coaxial y la guía de ondas tienen diferentes características de pérdida. Por ejemplo, el cable coaxial de gran diámetro puede transportar señales más allá que el cable coaxial de diámetro pequeño. El tamaño del cable coaxial utilizado está determinado por la distancia que las señales tienen que viajar.

Ambiente

La guía de ondas y el cable coaxial utilizado en interiores tiene un entorno mucho más amigable que la guía de ondas y el cable coaxial utilizado al aire libre. Las aplicaciones normales requieren una más pequeña o ninguna vaina protectora. Las aplicaciones en exteriores deben soportar cambios de temperatura y las inclemencias del tiempo. El cable coaxial que puede ser enterrado está protegido por una funda blindada.

Tipos de cables coaxiales

El cable coaxial está disponible en muchos diámetros, que se refieren como los tamaños. El cable con un diámetro grande lleva las señales más allá que el cable con un diámetro pequeño. Los cables coaxiales de menor diámetro son comúnmente llamados "cables de acometida". Ellos incluyen los cables RG-59 y RG-6, y son los cables de alta pérdida de detrás de un aparato de televisión. Los típicos tamaños de cables de líneas de salida de transmisión son 1/2 pulgada (1,27 cm), 3/4 pulgada (1,91 cm) y 1 pulgada (2,54 cm). Estos cables también se definen por su flexibilidad o radio de curvatura. Los cables más flexibles tienen mayores características de pérdida que los cables mas rígidos. Todos estos cables coaxiales pueden ser fabricados para interior, aire limpio, aire libre o bajo tierra.

Tipos de guía de ondas

La guía de onda es más comúnmente utilizada como una línea de transmisión de señales de microondas que se mueven entre transmisores o receptores y antenas. La guía de onda es un tubo hueco, y las señales de microondas se transmiten en el interior del tubo para mover la potencia de RF desde el punto A al punto B. Los técnicos de microondas se refieren a la guía de onda como la plomería.

La guía de ondas flexible se utiliza comúnmente para conectar guías de ondas rígidas a una antena. La guía de onda flexible se pueden manipular alrededor de las patas de la torre y otros equipos que pueden hacer que la guía de ondas rígidas sea imposible de instalar. Al igual que el cable coaxial, la guía de onda flexible tiene una característica de pérdida superior a la guía de ondas rígidas.

Las guías de ondas rígidas están hechas en dos formas, rectangulares y circulares. La guía de onda rectangular es la guía de ondas más comúnmente usada. La guía de onda circular, que funciona como la guía de onda rectangular, acomoda un tipo diferente de propagación de la señal de microondas. Las guía de ondas flexibles, rectangulares y circulares se fabrican en diferentes tamaños para que coincidan con diferentes frecuencias y proporcionen diferentes características de pérdida.

¿Qué una Guía de Onda?

Una guía de onda es un tubo conductor hueco, que generalmente es de sección transversal rectangular, o bien circular o elíptica. Las dimensiones de la sección transversal se seleccionan de tal forma que las ondas electromagnéticas se propaguen dentro del interior de la guía; cabe recordar que las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse. Las paredes de la guía de onda son conductores y por lo tanto reflejan energía electromagnética de la superficie. En una guía de onda, la conducción de energía no ocurre en las paredes de la guía de onda sino a través del dieléctrico dentro de la guía de onda. La energía electromagnética se propaga a lo largo de la guía de onda reflejándose hacia un lado y otro en forma de “zig-zag”.

En electromagnetismo y en telecomunicación, una guía de onda es cualquier estructura física que guía ondas electromagnéticas. Algunos sistemas de telecomunicaciones utilizan la propagación de ondas en el espacio libre, sin embargo también se puede transmitir información mediante el confinamiento de las ondas en cables o guías. En altas frecuencias las líneas de transmisión y los cables coaxiales presentan atenuaciones muy elevadas por lo que impiden que la transmisión de la información sea la adecuada, son imprácticos para aplicaciones en HF(alta frecuencia) o de bajo consumo de potencia, especialmente en el caso de las señales cuyas longitudes de onda son del orden de centímetros, esto es, microondas.

La transmisión de señales por guías de onda reduce la disipación de energía, es por ello que se utilizan en las frecuencias denominadas de microondas con el mismo propósito que las líneas de transmisión en frecuencias más bajas, ya que se presentan poca atenuación para el manejo de señales de alta frecuencia.

Este nombre, se utiliza para designar los tubos de un material de sección rectangular, circular o elíptica, en los cuales la energía electromagnética ha de ser conducida principalmente a lo largo de la guía y limitada en sus fronteras. Las paredes conductoras del tubo confinan la onda al interior por reflexión, debido a la ley de Snell en la superficie, donde el tubo puede estar vacío o relleno con un dieléctrico. El dieléctrico le da soporte mecánico al tubo (las paredes pueden ser delgadas), pero reduce la velocidad de propagación.

En las guías, los campos eléctricos y los campos magnéticos están confinados en el espacio que se encuentra en su interior, de este modo no hay pérdidas de potencia por radiación y las pérdidas en el dieléctrico son muy bajas debido a que suele ser aire. Este sistema evita que existan interferencias en el campo por otros objetos, al contrario de lo que ocurría en los sistemas de transmisión abiertos.

TIPOS DE GUÍAS DE ONDAS

Existen muchos tipos de guías de onda, presentándoles aquí las más importantes:

• Guía de onda rectangular (circular, elíptica): Son aquellas cuya sección transversal es rectangular (circular, elíptica).

• Guía de onda de haz: Guía de Onda constituida por una sucesión de lentes o espejos, capaz de guiar una onda electromagnética.

• Guía de onda tabicada: Formada por dos cilindros metálicos coaxiales unidos en toda su longitud por un tabique radial metálico.

• Guía de onda acanalada, guiada en V; guiada en H: Guía de onda rectangular que incluye resaltes conductores interiores a lo largo de una de cada una de las paredes de mayor dimensión.

• Guía de onda carga periódicamente: Guía de onda en las que la propagación viene determinada por las variaciones regularmente espaciadas de las propiedades del medio, de las dimensiones del medio o de las superficie de contorno.

• Guía de onda dieléctrica: Formada íntegramente por uno o varios materiales dieléctricos, sin ninguna pared conductora.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UNA GUÍA DE ONDA

Las guías de onda presentan las siguientes ventajas y desventajas con respecto a las líneas de “Tx” y una línea coaxial.

Ventajas
a) Blindaje total, eliminando pérdidas por radiación
b) No hay pérdidas en el dieléctrico, pues no hay aisladores dentro
c) Las pérdidas por conductor son menores, pues solo se emplea un conductor
d) Mayor capacidad en el manejo de potencia
e) Construcción más simple que un coaxial


Desventajas.a) La instalación y la operación de un sistema de Gd O son más complejas.
b) Considerando la dilatación y contracción con la temperatura, se debe sujetar mediante soportes especiales
c) Se debe mantener sujeta a presurización para mantener las condiciones de uniformidad del medio interior.

1. GUÍA DE ONDA RECTANGULAR

Es el tipo de onda más popular que existe. Para que una onda electromagnética pueda viajar a través de una guía de onda debe ser capaz de satisfacer las ecuaciones de Maxwell, por tal razón, las ondas electromagnéticas deben propagarse en el interior de la guía de onda en forma de zigzag porque si lo hiciera en línea recta el campo eléctrico se pondría en corto con las paredes de la guía de onda evitando que la onda se propagara en su interior.

En las líneas de transmisión la velocidad de la onda no depende de su frecuencia sin embargo existen dos clases de velocidad que se deben tener en cuenta: velocidad de fase y velocidad de grupo.

La velocidad en fase es la velocidad aparente de una fase determinada de la onda, es aquella con la que cambia de fase una onda en dirección paralela a una superficie conductora a continuación se ilustra la expresión que permite calcular la velocidad de fase la cual depende de la frecuencia y longitud de onda de la señal.

En las guías de onda es necesario el uso de elementos que permitan el balanceo o compensación de impedancias de igual forma como ocurre en las líneas de transmisión de  hilos paralelos. Estos acoples deben ser equivalentes a elementos reactivos tales como: inductancias o capacitancias. Consisten en diafragmas o laminas metálicas delgadas instaladas perpendicularmente a las paredes de las guías de onda unidas a ella en sus orillas formando una abertura. Cuando la abertura es paralela a las paredes cortas su comportamiento es inductivo pero si las paredes son largas se considera capacitivo y su valor reactivo es proporcional al tamaño de la abertura.

GUÍA DE ONDA CIRCULAR

Cuando se presentan aplicaciones en donde es necesario propagar ondas polarizadas vertical y horizontalmente por la misma guía de onda. Tal como ocurre en aplicaciones de radar y microondas, es necesario el uso de guías de ondas circulares. Su comportamiento es igual que el de las guías rectangulares, sin embargo, la longitud de onda de corte se calcula por la siguiente expresión:

Una de las principales ventajas de las guías de ondas circulares sobre las rectangulares es que son más fáciles de fabricar y de empalmar.  Entre las desventajas está un área mucho mayor; complementándose con el hecho de que una onda que viaja por una guía de onda circular con polarización horizontal podría cambiar a polarización vertical y viceversa. 

 Antena Guía de onda hecha con un tubo de desagüe. 

La antena, es de la más  fácil de construir para la banda de 2,4 GHz y presenta un excelente rendimiento, con ganancias de hasta 12 dBi.