ClubEnsayos.com - Ensayos de Calidad, Tareas y Monografias
Buscar

REDES INALAMBRICAS


Enviado por   •  9 de Noviembre de 2012  •  Informes  •  2.983 Palabras (12 Páginas)  •  395 Visitas

Página 1 de 12

REDES INALAMBRICAS

Concepto

El término red inalámbrica (Wireless network en inglés) es un término que se utiliza en informática para designar la conexión denodos sin necesidad de una conexión física (cables), ésta se da por medio de ondas electromagnéticas. La transmisión y la recepción se realizan a través de puertos..

Una de sus principales ventajas es notable en los costos, ya que se elimina todo el cable ethernet y conexiones físicas entre nodos, pero también tiene una desventaja considerable ya que para este tipo de red se debe tener una seguridad mucho mas exigente y robusta para evitar a los intrusos.

En la actualidad las redes inalámbricas son una de las tecnologías más prometedoras.

Categorías

Existen dos categorías de las redes inalámbricas.

1. Larga distancia: estas son utilizadas para distancias grandes como puede ser otra ciudad u otro país.

2. Corta distancia: son utilizadas para un mismo edificio o en varios edificios cercanos no muy retirados.

Tipos

Cobertura y estándares.

Según su cobertura, se pueden clasificar en diferentes tipos:

[editar]Wireless Personal Area Network

Artículo principal: WPAN.

En este tipo de red de cobertura personal, existen tecnologías basadas en HomeRF(estándar para conectar todos los teléfonos móviles de la casa y los ordenadores mediante un aparato central); Bluetooth (protocolo que sigue la especificación IEEE 802.15.1); ZigBee (basado en la especificación IEEE 802.15.4 y utilizado en aplicaciones como la domótica, que requieren comunicaciones seguras con tasas bajas de transmisión de datos y maximización de la vida útil de sus baterías, bajo consumo); RFID (sistema remoto de almacenamiento y recuperación de datos con el propósito de transmitir la identidad de un objeto (similar a un número de serie único) mediante ondas de radio.

[editar]Wireless Local Area Network

Artículo principal: WLAN.

En las redes de área local podemos encontrar tecnologías inalámbricas basadas en HIPERLAN (del inglés, High Performance Radio LAN), un estándar del grupo ETSI, o tecnologías basadas en Wi-Fi, que siguen el estándar IEEE 802.11 con diferentes variantes.

[editar]Wireless Metropolitan Area Network

Véase también: Red de área metropolitana.

Para redes de área metropolitana se encuentran tecnologías basadas en WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, es decir, Interoperabilidad Mundial para Acceso con Microondas), un estándar de comunicación inalámbrica basado en la norma IEEE 802.16. WiMAX es un protocolo parecido a Wi-Fi, pero con más cobertura y ancho de banda. También podemos encontrar otros sistemas de comunicación como LMDS (Local Multipoint Distribution Service).

[editar]Wireless Wide Area Network

Véase también: WAN.

Una WWAN difiere de una WLAN (Wireless Local Area Network) en que usa tecnologías de red celular de comunicaciones móviles como WiMAX (aunque se aplica mejor a Redes WMAN), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), GPRS, EDGE,CDMA2000, GSM, CDPD, Mobitex, HSPA y 3G para transferir los datos. También incluye LMDS y Wi-Fi autónoma para conectar a internet.1

[editar]Características

Según el rango de frecuencias utilizado para transmitir, el medio de transmisión pueden ser las ondas de radio, las microondasterrestres o por satélite, y los infrarrojos, por ejemplo. Dependiendo del medio, la red inalámbrica tendrá unas características u otras:

 Ondas de radio: las ondas electromagnéticas son omnidireccionales, así que no son necesarias las antenas parabólicas. La transmisión no es sensible a las atenuaciones producidas por la lluvia ya que se opera en frecuencias no demasiado elevadas. En este rango se encuentran las bandas desde la ELF que va de 3 a 30 Hz, hasta la banda UHF que va de los 300 a los 3000 MHz, es decir, comprende el espectro radioeléctrico de 30 - 3000000000 Hz.

 Microondas terrestres: se utilizan antenas parabólicas con un diámetro aproximado de unos tres metros. Tienen una cobertura de kilómetros, pero con el inconveniente de que el emisor y el receptor deben estar perfectamente alineados. Por eso, se acostumbran a utilizar en enlaces punto a punto en distancias cortas. En este caso, la atenuación producida por la lluvia es más importante ya que se opera a una frecuencia más elevada. Las microondas comprenden las frecuencias desde 1 hasta 300 GHz.

 Microondas por satélite: se hacen enlaces entre dos o más estaciones terrestres que se denominan estaciones base. El satéliterecibe la señal (denominada señal ascendente) en una banda de frecuencia, la amplifica y la retransmite en otra banda (señal descendente). Cada satélite opera en unas bandas concretas. Las fronteras frecuenciales de las microondas, tanto terrestres como por satélite, con los infrarrojos y las ondas de radio de alta frecuencia se mezclan bastante, así que pueden haber interferencias con las comunicaciones en determinadas frecuencias.

 Infrarrojos: se enlazan transmisores y receptores que modulan la luz infrarroja no coherente. Deben estar alineados directamente o con una reflexión en una superficie. No pueden atravesar las paredes. Los infrarrojos van desde 300 GHz hasta 384 THz.

[editar]Aplicaciones

 Las bandas más importantes con aplicaciones inalámbricas, del rango de frecuencias que abarcan las ondas de radio, son la VLF(comunicaciones en navegación y submarinos), LF (radio AM de onda larga), MF (radio AM de onda media), HF (radio AM de onda corta), VHF (radio FM y TV), UHF (TV).

 Mediante las microondas terrestres, existen diferentes aplicaciones basadas en protocolos como Bluetooth o ZigBee para interconectar ordenadores portátiles, PDAs, teléfonos u otros aparatos. También se utilizan las microondas para comunicaciones con radares (detección de velocidad u otras características de objetos remotos) y para la televisión digital terrestre.

 Las microondas por satélite se usan para la difusión de televisión por satélite, transmisión telefónica a larga distancia y en redes privadas, por ejemplo.

 Los infrarrojos tienen aplicaciones como la comunicación a corta distancia de los ordenadores con sus periféricos. También se utilizan para mandos a distancia, ya que así no interfieren con otras señales electromagnéticas, por ejemplo la señal de televisión. Uno de los estándares más usados en estas comunicaciones es el IrDA (Infrared Data Association). Otros usos que tienen los infrarrojos son técnicas como la termografía, la cual permite determinar la temperatura de objetos a distancia.

FENOMENOS DE LA LUZ

¿Qué es la luz?

La luz es la clase de energía electromagnética radiante que puede ser percibida por el ojo humano, el término luz incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético.

Refracción

Es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio.

Este fenómeno se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes rapideces según el medio por el que viaja. El cambio de dirección es mayor, cuanto mayor es el cambio de rapidez.

Ya que la luz prefiere recorrer las mayores distancias en su desplazamiento por el medio que vaya más rápido.

Como la refracción depende de la energía de la luz, cuando se hace pasar luz blanca o policromática a través de un medio no paralelo, como un prisma, se produce la separación de la luz en sus diferentes colores según su energía, en un fenómeno denominado dispersión refractiva.

Si el medio es paralelo, la luz se vuelve a recomponer al salir de él.

Ejemplos:

-La ruptura aparente que se ve en un lápiz al introducirlo en agua

-El arco iris.

Reflexión de la luz

Cuando un rayo luminoso incide en la superficie de separación de dos medios distintos parte de la energía luminosa sigue propagándose en el mismo medio ( se refleja) y parte pasa a propagarse por el otro medio con una velocidad distinta ( se refracta).

Se denomina rayo incidente a aquel que representa la luz que incide sobre la superficie, rayo reflejado al que representa la fracción de energía luminosa reflejada y rayo refractado al que representa la fracción de energía que se propaga por el nuevo medio.

Se puede demostrar experimentalmente que:

- El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie se encuentran en el mismo plano llamado plano de incidencia.

- El ángulo de incidencia î y el de refracción î ’ son iguales.

Esto es lo que se conoce como ley de la reflexión.

Una superficie se comportará como pulida si las variaciones superficiales son pequeñas en comparación con la longitud de onda de la onda incidente.

En una superficie rugosa, la reflexión es difusa. OJO: Cuando un rayo de luz consta de varios rayos e incide sobre una superficie lisa, similar a un espejo, se refleja, como indica la figura, y todos los rayos reflejados son paralelos. La reflexión de la luz desde ese objeto liso se llama especular. Si la superficie reflectora es rugosa, la superficie reflejará los rayos en diferentes direcciones. Se conoce como reflexión difusa. Esto nos permite ver las superficies de objetos que no emiten luz propia y que de otra manera no percibiríamos Una superficie se comportará como una superficie pulida si las variaciones superficiales son pequeñas en comparación con la longitud de onda incidente.

Consideremos los dos tipos de reflexión que pueden observarse desde una superficie de la carretera mientras se conduce un coche en la noche. Cuando está seca y rugosa la luz que proviene de otros vehículos que se aproximan se dispersa fuera de la carretera en diferentes direcciones, haciendo el camino claramente visible. En una noche lluviosa, las irregularidades del camino se llenan de agua, haciendo la superficie pulida. La reflexión resultante es especular y dificulta la visión del camino. En nuestros ejemplos hablaremos siempre de reflexión especular.

La refracción de la luz

Se denomina índice de refracción, n , de un medio transparente a la relación entre la velocidad de la luz en el vacío, c, y la velocidad de la luz en el medio, v.

n = c/v

Como c > v siempre los índices de refracción siempre son mayores que 1.

Cuando la luz pasa de un medio con índice de refacción n1 a otro con índice n2 sufre una desviación en su trayectoria, como sabemos por el principio de Huygens. El rayo refractado se acercará a la normal si la velocidad del segundo medio es menor, mientras que se alejará de la normal si la velocidad del segundo medio es mayor.

Se puede demostrar que:

- El rayo incidente, el reflejado y el refractado se encuentran en el mismo plano.

- El ángulo de refracción depende del de incidencia

- El ángulo de refracción depende de la relación entre los índices de refracción de los medios.

Conocemos la ley de Snell:

sen i/sen r = n2/n1

Como n = c/v, se puede escribir

sen i/sen r = v1/v2

OJO: Cuando la luz pasa de un medio a otro la frecuencia no cambia pues tan pronto como llega un frente de onda incidente surge uno refractado. Como v = lf, si f no varía el cambio en la velocidad debe venir dado por la l (longitud de onda).

v1/v2 = n2/n1

n2/n1 = λ1/λ2 La magnitud que en realidad determina el color es la frecuencia ya que esta no cambia al pasar de un medio a otro. Esto es fácil de comprobar. Si te bañas con un bañador rojo seguirá siendo rojo debajo del agua.

Ángulo crítico y reflexión total

- Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro con menor índice de refracción, se refracta alejándose de la normal.

n aire = 1

v aire = 3 •108 m/s

n vidrio = 1,52

v vidrio = 2•108 m/s

- Al incidir con un ángulo mayor, el ángulo de refracción también se hace mayor.

- Para cierto ángulo de incidencia, i, llamado ángulo límite o ángulo crítico el ángulo de refracción r vale 90º.

- Para ángulo de incidencia mayores, la luz se refleja totalmente. Es el fenómeno de la reflexión total. Recuerda, si v1<v2 el rayo se aleja de la normal.

El ángulo crítico o límite es aquel ángulo de incidencia al que corresponde un ángulo de refracción de 90º

n1 sen L = n2 sen 90º;

sen L = n1/n2.

OJO: Si se pasa de aire a vidrio el ángulo límite es el mismo pero con i = 90º. Se acerca a la normal.

OJO: La reflexión total es un fenómeno que se aprovecha para la conducción del rayo luminoso en los filamentos de vidrio o de plástico transparente que constituyen la fibra óptica (el filamento interior o núcleo de la fibra está recubierto por una sustancia de índice de refracción menor que la del revestimiento, lo que hace posible la reflexión total). El rayo de luz, que entra por un extremo sufre la reflexión total en la pared interior del filamento, una y otra vez desde que entra por un extremo hasta que sale por el otro.

Longitud de onda e índice de refracción

Si sustituimos en la fórmula del índice de refracción los valores de las velocidades por sus expresiones en función de la longitud de onda, vemos que, al ser la frecuencia independiente del medio material, al variar la velocidad también ha de variar la longitud de onda.

n = c/v = λ0.f/λ.f = λ0/λ

λ0 = longitud de onda de la radiación luminosa en el vacío

λ = longitud de onda en el medio.

Como n > 1, la longitud de onda de una radiación en el medio es menor que en el vacío.

OJO : ¿Por qué puede verse mojada la carretera al mirar al horizonte?

Cuando hace calor, la Temperatura del asfalto es bastante más elevada que la del aire. Si consideramos que el aire está dividido en capas, las cercanas al suelo tendrán una temperatura más elevada. Por tanto el aire es menos denso y su índice de refracción va disminuyendo (v va aumentando) a medida que nos acercamos al suelo.. Los rayos van sufriendo desviaciones que lo alejan de la normal y pueden llegar a curvar su trayectoria. Al observar este fenómeno desde una posición casi rasante los rayos refractados parecen provenir de una imagen especular pero en realidad es una refracción. Este es el mismo fenómeno que en los espejismos. Los rayos de luz son refractados al entrar en contacto con el torrido suelo y lo que se está viendo es una proyección del cielo y no una laguna con agua. Podemos ver los objetos invertidos por la tendencia de nuestro ojo a pensar que la luz va en línea recta

Ejemplo: Paso de la luz a través de una lámina de caras planas y paralelas

Supongamos un haz de luz que incide oblicuamente sobre una plancha de metacrilato de cierto grosor, de caras planas y paralelas. Calculemos el desplazamiento que sufre el haz al salir de la lámina. Se producen dos refracciones, una al entrar en la lámina y otra al salir de ella.

El rayo emergente tiene la misma dirección que el incidente, pero está desplazado una distancia d, respecto a él.

d = AB sin ( i - r)

Y también AB cos r = e →AB = e / cos r

Sustituyendo tenemos d= e sin (i - r) / cos r

Interferencia de la luz

El descubrimiento de este fenómeno junto con el de la difracción, aclararon la naturaleza ondulatoria de la luz al propagarse.

Thomas Young demostró en 1801 que el fenómeno de las interferencias se producía también en la luz. Para ello debía cumplirse la condición de coherencia:

“Para que se produzca interferencia observable entre dos focos distintos, estos deben ser coherentes , es decir, deben tener la misma longitud de onda y una diferencia de fase constante”.

Esta condición de coherencia explica la dificultad que entrañaba observar interferencias luminosas. En general, las luces de dos focos distintos producidas por las emisiones aleatorias y desacompasadas de los átomos nunca serán coherentes. Por esta razón es imposible observar patrones de interferencia correspondientes a los dos focos de un coche, ya que no cumplen la condición de coherencia.

Difracción de la luz

Si se interpone en el camino de la luz un obstáculo y se examina la sombra, su contorno no es perfectamente nítido. Se aprecian franjas claras y oscuras que contradicen el principio de propagación rectilínea de la luz. Este fenómeno se conoce como difracción. Las ondas luminosas rodean los obstáculos y llegan a untos situados detrás de ellos y ocultos al foco.

La difracción es básicamente un fenómeno de interferencia.

Supongamos un haz de rayos paralelos de luz que atraviesan una estrecha rendija paralela al frente de onda incidente. En la pantalla debería aparecer una zona iluminada semejante a la rendija.

Sin embargo aparece una ancha franja central brillante y a los lados otras franjas más estrechas y no tan brillantes y alternadas con franjas oscuras.

Esto puede interpretarse a partir del principio de Huygens: cada punto de la rendija se convierte en emisor de ondas elementales en fase que interfieren entre sí. De aquí la semejanza entre los fenómenos de interferencia y difracción.

El ángulo θ bajo el que se observan las franjas oscuras se puede obtener teniendo en cuenta que para que interfieran destructivamente se debe cumplir:

r - r’ = λ/2; De la figura podemos decir que r - r’ = a sin θ/2 y por tanto sinθ =λ/a; En general los mínimos se producirán cuando sin θ = nλ/a con n = ±1, ±2

Si llamamos de a la distancia hasta la pantalla donde recogemos el patrón de difracción e y a la distancia desde el centro de la pantalla a cada mínimo ( y teniendo en cuenta que para ángulos pequeños ( sinθ ≈ tgθ ≈ θ), se puede deducir que y = ndλ/a

La distancia del centro de la abertura al primer mínimo es justamente la mitad del ancho central.

Para que los efectos de difracción sean observables el tamaño de la abertura debe ser comparable a la longitud de onda. Si a>>λ la distancia entre mínimos sería tan pequeña que no veríamos fenómeno de difracción.

Esto es lo que permite a movimientos ondulatorios con longitudes de onda grandes como el sonido ( longitud de onda puede coincidir con el tamaño de una puerta) sortear obstáculos y por eso podemos oír música al otro lado de una puerta. Si embargo las ondas luminosas tienen poca longitud de onda ( visible entre 380 y 780 nm) y las rendijas u obstáculos han de ser muy pequeños para que se produzca el fenómeno.

Polarización de la luz

La polarización es una propiedad exclusiva de las ondas transversales consistente en la vibración del campo eléctrico y del magnético en una dirección preferente sobre las demás.

En general, las ondas electromagnéticas no están polarizadas, lo que quiere decir que el campo magnético y el campo eléctrico pueden vibrar en cualquiera de las infinitas direcciones que son perpendiculares a la dirección de propagación de las ondas. Se produce el fenómeno de la polarización cuando se consigue que la vibración de las ondas se realice en una dirección determinada.

...

Descargar como  txt (18.5 Kb)  
Leer 11 páginas más »
txt