Medios de transmisión no guiados

Hoy en día no podemos imaginar nuestro mundo sin un teléfono móvil que nos tenga conectados de modo permanente a internet y esto es algo que no sería posible sin las comunicaciones inalámbricas. Estas comunicaciones inalámbricas abren de par en par un mundo de posibilidades pero también de problemas tanto a nivel de infraestructuras como de seguridad.

El espectro electromagnético

Cuando los electrones se mueven, crean ondas electromagnéticas que se pueden propagar por el espacio (incluso en el vacío). El físico inglés James Clerk Maxwell predijo estas ondas en 1865 y el físico alemán Heinrich Hertz las observó por primera vez en 1887. El número de oscilaciones por segundo de una onda es su frecuencia, f, y se mide en Hz (en honor de Heinrich Hertz). La distancia entre dos máximos (o mínimos) consecutivos se llama longitud de onda y se designa en forma universal mediante la letra griega λ (lambda).

Al conectar una antena del tamaño apropiado a un circuito eléctrico, las ondas electromagnéticas se pueden difundir de manera eficiente y un receptor las puede captar a cierta distancia. Toda la comunicación inalámbrica se basa en este principio.

A. S. Tanenbaum (Redes de comunicaciones, 5ª edición)

El espectro electromagnético queda reflejado en la imagen posterior:

A continuación vamos a hablar de algunas de estas franjas para posteriormente hablar de las tecnologías que hacen uso de ellas:

Radio transmisión

Las ondas de radio frecuencia (RF) son fáciles de generar, pueden recorrer distancias largas y penetrar edificios con facilidad, de modo que son muy utilizados en la comunicación, tanto en interiores como en exteriores. Las ondas de radio también son omnidireccionales, lo cual significa que viajan en todas direc- ciones desde la fuente, por lo que el transmisor y el receptor no tienen que estar alineados físicamente.

A. S. Tanenbaum (Redes de comunicaciones, 5ª edición)

Microondas

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Infrarrojos

Las ondas infrarrojas no guiadas se usan mucho para la comunicación de corto alcance. El control remoto de los televisores, grabadoras de video y estéreos utilizan comunicación infrarroja. Son relativamente direccionales, económicos y fáciles de construir, pero tienen un gran inconveniente: no atraviesan objetos sólidos (pruebe pararse entre el control remoto y su televisión, y vea si aún funciona). En general, conforme pasamos de la radio de onda larga hacia la luz visible, las ondas se comportan cada vez más como la luz

A. S. Tanenbaum (Redes de comunicaciones, 5ª edición)

Ondas de luz

La señalización óptica sin guías, también conocida como óptica de espacio libre, se ha utilizado durante siglos. Paul Revere utilizó señalización óptica binaria desde la vieja Iglesia del Norte justo antes de su famoso viaje. Una aplicación más moderna es conectar las redes LAN de dos edificios mediante láser montados en sus azoteas. La señalización óptica mediante láser es de naturaleza unidireccional, por lo que cada extremo necesita su propio láser y su propio fotodetector. Este esquema ofrece un ancho de banda muy alto a un costo muy bajo, además de ser relativamente seguro debido a que es difícil intervenir un haz tan estrecho. También es relativamente fácil de instalar

A. S. Tanenbaum (Redes de comunicaciones, 5ª edición)

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A continuación vamos a ver las diferentes tecnologías que hacen uso de lo tratado anteriormente

Wi-Fi (IEEE 802.11)

(logo Wi-Fi)

IEEE 802 del Institute of Electrical and Electronics Engineers (más conocido por sus siglas, IEEE) tiene como objetivo el desarrollar estándares de redes de área local (LAN) y redes de área metropolitana (MAN), principalmente en las dos capas inferiores del modelo OSI. El estándar 802.11 es una familia de normas inalámbricas creada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) y es el que se encarga de normalizar los diferentes protocolos del Wi-Fi .

El Wi-Fi es una tecnología que permite la interconexión inalámbrica de dispositivos electrónicos. Opera en la banda de los 2,4 GHz o 5 GHz en función del protocolo a utilizar.

Protocolos

Si bien existen una gran cantidad de protocolos vamos a hablar de aquellos que a día de hoy son los más relevantes:

• 802.11b: Trabaja en la banda de los 2,4 GHz. Amplía la tasa de transferencia hasta los 11 Mbit/s 
• 802.11g: Trabaja en la banda de los 2,4 GHz. Opera a una velocidad teórica máxima de 54 Mbit/s, que en promedio es de 22 Mbit/s de velocidad real de transferencia
• 802.11n: Trabaja en la banda de los 2,4 GHz. Opera a una velocidad teórica máxima de 600 Mbit/s, que en promedio es de 300 Mbit/s de velocidad real de transferencia
• 802.11ac (Wifi 5G): Trabaja en la banda de los 5 GHz. En teoría es capaz de alcanzar los 1.300 Mbps sin embargo en la práctica la velocidad es mucho menor.

Cifrados

Para evitar que cualquier persona pueda leer la información que se envía a través de la WiFi resulta necesario cifrar la información. Existen principalmente 3 protocolos:

• WEP: No está recomendado en la actualidad ya que presenta grandes vulnerabilidades.
• WPA
• WPA2: Es el protocolo de seguridad mas seguro en la actualidad (2020)

Bluetooth

Opera en la banda de los 2,4 GHz (como las versiones mas antiguas del Wi-Fi, por eso interesaba "mover" al Wi-Fi a otra banda).

En la actualidad (2020) se utiliza sobretodo para emparejar dispositivos entre si como por ejemplo auriculares a un terminal móvil o altavoces a una televisión. Existen diferentes especificaciones siendo la más actual la versión 5.2

Zigbee

Zigbee es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo, basada en el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (wireless personal area network, WPAN). Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías.

En principio, el ámbito donde se prevé que esta tecnología cobre más fuerza es en domótica, como puede verse en los documentos de la Zigbee Alliance, en las referencias bibliográficas que se dan más abajo en el documento «Zigbee y Domótica». La razón de ello son diversas características que lo diferencian de otras tecnologías:

Su bajo consumo.

Su topología de red en malla.

Su fácil integración (se pueden fabricar nodos con muy poca electrónica).

https://es.wikipedia.org/wiki/Zigbee

 Zigbee vs Bluetooth

Son tecnologías muy similares pero con algunas diferencias importantes en la velocidad de transmisión y el consumo eléctrico lo que hace que mientras Zigbee sea ideal para domótica Bluetooth sea mas interesante a nivel de telefonía móvil e informática doméstica.

Satélites de comunicaciones

Los satélites de comunicaciones tienen ciertas propiedades interesantes que los hacen atractivos para muchas aplicaciones. En su forma más simple, podemos considerar un satélite de comunicaciones como un enorme repetidor de microondas en el cielo que contiene varios transpondedores, cada uno de los cuales escucha en cierta porción del espectro, amplifica la señal entrante y después la retransmite en otra frecuencia para evitar interferencia con la señal entrante.

A. S. Tanenbaum (Redes de comunicaciones, 5ª edición)