• Domingo, 20 de julio de 2008 - 12:11:28
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Canales de transmisión

Un canal de transmisión es una banda de frecuencia estrecha que se puede usar para comunicarse. El gobierno de cada país por lo general regula el uso del espectro radial ya que es su mayor usuario del espectro debido a usos militares.

Sin embargo, los gobiernos también permiten el uso de bandas de frecuencia sin licencias. Los grupos que se encargan de regular el uso de frecuencias radiales son:

• El ETSI (Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones) en Europa
• La FCC (Comisión de Comunicaciones Federales) en Estados Unidos
• El MKK (Kensa-kentei Kyokai) en Japón

En Europa, las bandas de 890 a 915 MHz se utilizan para comunicaciones móviles (GSM) y sólo las bandas de 2.400 a 2.4835 GHz y de 5.725 a 5.850 GHz están disponibles para uso de radioaficionados.

Tecnologías de transmisión

Las redes de radio locales usan ondas radiales o infrarrojas para transmitir datos. La tecnología que se utiliza para enviar transmisiones de radio se denomina transmisión de banda estrecha y conecta distintas señales de comunicación a través de distintos canales. Sin embargo, las transmisiones radiales habitualmente poseen numerosas limitaciones, lo cual hace que este tipo de transmisión sea insuficiente. Éstas son algunas de las limitaciones:

• Estaciones diferentes dentro de la misma célula que comparten banda estrecha de manera involuntaria.
• Propagación por trayectoria múltiple de ondas radiales. Una onda radial puede propagarse en distintas direcciones y posiblemente puede reflectarse o refractarse en objetos físicos. Es por ello que un receptor puede recibir la misma información varias veces. Esto sería el resultado de aquellas señales que van por caminos diferentes después de haberse reflectado varias veces.

Por tal motivo, y para minimizar problemas de interferencia, la capa física del estándar 802.11 define diversas técnicas de transmisión:

• Espectro ensanchado por saltos de frecuencia.
• Espectro ensanchado por secuencia directa.
• Tecnología infrarroja.

Banda estrecha

La técnica de banda estrecha consiste en el uso de una frecuencia de radio especificada para transmitir y recibir datos. La banda de frecuencia que se utilice debe ser lo más pequeña posible para no interferir con las bandas cercanas.

Espectro ensanchado

El estándar IEEE 802.11 permite que dos técnicas de modulación de frecuencia desarrolladas para los militares transmitan datos. Estas técnicas, denominadas espectro ensanchado, consisten en utilizar una banda de frecuencia ancha para transmitir datos de baja potencia. Existen dos tecnologías de espectro ensanchado:

• Espectro ensanchado por saltos de frecuencia.
• Espectro ensanchado por secuencia directa.

Saltos de frecuencia

La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia o FHSS consiste en dividir la frecuencia de banda ancha en al menos 75 canales distintos (con "saltos" de 1 MHz de distancia entre sí) y después transmitirla a través de una combinación de canales que todas las estaciones en la célula conocen. En el estándar 802.11 la banda de frecuencia de 2.4 a 2.4835 GHz acepta 79 canales discretos de 1 MHz. La transmisión se lleva a cabo de un canal hacia otro y sólo se usa cada canal durante un período de tiempo corto (aproximadamente 400 milésimas de segundo), lo que permite que una señal más fácil de reconocer se transmita en un determinado momento y en una determinada frecuencia.

La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia se desarrolló originalmente para uso militar con el fin de prevenir que se escuchen las transmisiones radiales. La estación que no sabe qué combinación de frecuencia usar no puede escuchar la señal porque le sería imposible determinar la frecuencia en la que la señal fue transmitida y encontrar después la nueva frecuencia dentro de un período de tiempo corto.

Actualmente, las redes locales que usan esta tecnología son estándar. Debido a que la secuencia de frecuencias que se utiliza es conocida universalmente, esta técnica ya no es una forma segura de transmitir datos. Sin embargo, FHSS todavía se utiliza en el estándar 802.11 para reducir la interferencia entre las distintas estaciones de una célula.

Espectro ensanchado por secuencia directa

La técnica conocida como espectro ensanchado por secuencia directa (o DSSS) consiste en transmitir para cada bit enviado una secuencia de Barker de bits (a veces llamado ruido pseudo aleatorio o PN). En esta operación, cada bit establecido en 1 es reemplazado por una secuencia de bit y cada secuencia de bit establecida en 0 es reemplazada por su complemento.

La capa física del estándar 802.11 define una secuencia de 11 bits (10110111000) para representar el 1 y para codificar el 0 usa su complemento (01001000111). Cada bit que se codifica con esta secuencia se denomina chip o código de chip. Esta técnica (llamada chipping por "chip") modula cada bit que tenga la secuencia de Barker.

A través del chipping se envía información redundante y esto permite verificar errores e incluso corregirlos durante las transmisiones.

En el estándar 802.11, la banda de frecuencia 2.400-2.4835 GHz (83.5 MHz de ancho) se ha dividido en 14 canales distintos de 5 MHz cada uno. Sólo los primeros 11 se pueden usar en Estados unidos y Canadá. En el Reino Unido se pueden usar los canales del 1 al 13 solamente. Éstas son las frecuencias que se asocian a los 14 canales:

Sin embargo, para una correcta transmisión de 11 Mbps se debe transmitir en una banda de 22 MHz porque, de acuerdo al teorema de Shannon, la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la señal para que se digitalice. Algunos canales se superponen con canales cercanos. Es por ello que generalmente se utilizan canales aislados (1, 6 y 11) que están a 25 MHz de distancia.

Por lo tanto, cuando dos puntos de acceso que usan los mismo canales tienen áreas de transmisión que se superponen, las distorsiones de señal pueden afectar las transmisiones. Para evitar cualquiera de estas interferencias, se recomienda distribuir los puntos de acceso y seleccionar canales de forma tal que dos puntos de acceso que usen el mismo canal nunca estén cerca.

El estándar 802.11a utiliza las bandas de frecuencia de 5.15 a 5.35 Ghz y de 5.725 a 5.825 Ghz, lo que le permite definir 8 canales diferentes de 20 MHz de ancho cada uno, una banda lo suficientemente ancha como para evitar que los canales interfieran unos con otros.

Tecnología infrarroja

El estándar IEEE 802.11 también ofrece una alternativa a las ondas radiales: la luz infrarroja. La característica primordial de la tecnología infrarroja es el uso de una onda de luz para transmitir datos. Estas transmisiones viajan en una sola dirección, ya sea mediante una línea de visibilidad directa o al reflejarse en una superficie. Las ondas de luz ofrecen un alto nivel de seguridad debido a su naturaleza no difusa.

La tecnología infrarroja permite el envío de datos a una velocidad de 1 a 2 Mbits por segundo al usar una clase de modulación denominada PPM (modulación de posición de pulso).

La modulación PPM consiste en transmitir pulsos de amplitud constante y codificar información según la posición del pulso. Una velocidad de transferencia de 1 Mbps se alcanza con una modulación de 16 PPM y 2 Mbps se alcanzan con una modulación de 4 PPM, lo que permite que se codifiquen 2 bits de datos con cuatro posiciones posibles.

Técnicas de modulación

Mientras que la radio común utiliza una frecuencia modulada (FM) o una amplitud modulada (AM), el estándar 802.11b utiliza una técnica de modulación denominada PSK (Modulación por desplazamiento de fase). Durante este proceso cada bit sufre un desplazamiento de fase. Para transferir a velocidades bajas se usa un desplazamiento de 180 grados (es una técnica que se denomina BPSK, Modulación por desplazamiento de fase binaria), mientras que una serie de cuatro desplazamientos de 90 grados permiten transferencias dos veces más rápidas (técnica llamada QPSK, Modulación por desplazamiento de fase en cuadratura).

Optimización

El estándar 802.11b utiliza otro tipo de codificación para optimizar la capacidad de transmisión. Las dos secuencias de Barker usan dos palabras complementarias de 11 bits y pueden definir sólo dos estados (0 ó 1).

Existe un método alternativo llamado CCK (modulación por código complementario) que permite codificar directamente varios bits de datos en un solo chip al utilizar ocho secuencias de 64 bits. Por lo tanto, el método CCK puede alcanzar una velocidad máxima de 5.5 Mbps al codificar 4 bits de una sola vez o hasta 11 Mbps al codificar 8 bits de datos.

La tecnología PBCC (codificación convolucional binaria de paquetes hace que la señal sea más resistente a la distorsión de trayectoria múltiple. La empresa Texas Instruments ha desarrollado con éxito una secuencia que aprovecha esta mayor resistencia a la interferencia y que permite velocidades de 22 Mbps. Sin embargo, esta tecnología, denominada 802.11b+, no cumple con los estándares IEEE 802.11b, con lo cual los periféricos que la admiten no son compatibles con los dispositivos 802.11b.

El estándar 802.11a opera en una banda de frecuencia de 5 GHz que tiene 8 canales diferentes. Por esta razón está disponible una técnica de transmisión alternativa que utiliza distintos canales. OFMD multiplexación por división de frecuencia ortogonal permite velocidades máximas de 54 Mbps al enviar datos de forma paralela en frecuencias diferentes. Además, OFDM utiliza el espectro en una forma más eficaz.

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