Instituto tecnolgico de CuliacnIng. Sistemas Computacionales

Conmutacin y enrutamiento de redes

Trabajo de investigacin: Redes WAN

Alumno: Felipe Antonio Valenzuela Silva

22/04/2014

WAN (Wide Area Network).Una Red de rea Amplia (Wide Area Network o WAN, del ingls), es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100 hasta unos 1000 km, dando el servicio a un pas o un continente. Su funcin fundamental est orientada a la interconexin de redes o equipos terminales que se encuentran ubicados a grandes distancias entre s. Para ello cuentan con una infraestructura basada en poderosos nodos de conmutacin que llevan a cabo la interconexin de dichos elementos, por los que adems fluyen un volumen apreciable de informacin de manera contina.

Importancia de las redes WAN.Las redes WAN son de gran importancia debido a que acortan fronteras y hacen una forma fcil de comunicacin en lugares distantes, donde quizs los medios de comunicacin se encuentren acortados, permitiendo incrementar la capacidad y velocidad de los sistemas de comunicacin de datos.

Caractersticas de las redes WAN.Principales caractersticas. Operan dentro de un rea geogrfica mayor que el rea en la que operan las redes LAN locales. Utilizan los servicios de proveedores de servicios de telecomunicaciones. Usan conexiones seriales de diversos tipos para acceder al ancho de banda dentro de reas geogrficas extensas. conectan dispositivos separados por reas geogrficas extensas que pueden variar desde algunos kilmetros hasta cientos de kilmetros. La estructura de las WAN tiende a ser ms irregular, debido a la necesidad de conectar mltiples terminales, computadores y centros de conmutacin. Como los canales estn alquilados mensualmente (a un precio considerable), las empresas y organizaciones que los utilizan tienden a mantenerlos lo ms ocupados posible.

Ventajas y desventajas.Ventajas: Una red WAN implica movilidad. Se puede acceder a los archivos, datos o servicios clave desde cualquier lugar de la red. Los retardos para una WAN pueden variar de unos cuantos milisegundos a unas decenas de segundos. Cubre distancias desde unos 100 hasta unos 1000km, proveyendo de servicio sobre un rea geogrfica extensa como puede ser un pas o un continente. Pueden utilizar un software especializado para incluir mini y macro computadoras como elementos de red. No est limitada a espacio geogrfico para establecer comunicacin entre PC's. Puede llegar a utilizar enlaces de satlites, fibra ptica, aparatos de rayos infrarrojos.Desventajas: Un factor importante que afecta diseo y funcionamiento WAN es un requisito que arriendan los circuitos de las comunicaciones de las compaas del telfono o de otros portadores de comunicaciones. Las lneas son relativamente propensas a errores. Los costos de provisin de enlace son elevados. Los equipos deben poseer gran capacidad de memoria, si se quiere que el acceso sea rpido. Poca seguridad en las computadoras (infeccin de virus, eliminacin de programas, entre otros).

Tipos de redes WAN.Redes dedicadas.- es una conexin permanente entre dos puntos que normalmente se alquila por meses. Una lnea dedicada opera de manera similar a la tecnologa Frame Relay con la gran diferencia de que la conexin es punto a punto. Es decir, no existe un nodo que acte de intermediario, sino que es una lnea slo para el trfico del usuario. El resultado es una conexin ms rpida, menos fallos y mayor seguridad.

Redes conmutadas.- no requiere conexiones permanentes entre dos puntos fijos. Conmutadas de Circuitos: Redes en las cuales, para establecer comunicacin se debe efectuar una llamada y cuando se establece la conexin, los usuarios disponen de un enlace directo a travs de los distintos segmentos de la red. Conmutadas por Paquetes: en este tipo de red los datos de los usuarios se descomponen en trozos ms pequeos. Estos fragmentos o paquetes, ests insertados dentro de informaciones del protocolo y recorren la red como entidades independientes. Conmutadas por Mensaje: en este tipo de redes el conmutador suele ser un computador que se encarga de aceptar trfico de los computadores y terminales conectados a l. El computador examina la direccin que aparece en la cabecera del mensaje hacia el DTE que debe recibirlo. Esta tecnologa permite grabar la informacin para atenderla despus. El usuario puede borrar, almacenar, redirigir o contestar el mensaje de forma automtica.Redes pblicas.- son los recursos de telecomunicacin de rea extensa pertenecientes a las operadoras y ofrecidos a los usuarios a travs de suscripcin.Redes privadas.- es una red de comunicaciones privada construida, mantenida y controlada por la organizacin a la que sirve.

Topologas fsicas redes WAN.Topologa Punto a PuntoUna topologa WAN punto a punto es comunicaciones similares a punto a punto de una LAN, en que cada sitio depende de otro sitio en la red para transmitir y para recibir su trfico. Esta topologa WAN punto a punto utiliza diversas localizaciones, cada uno conectadas con otra, a travs de los circuitos dedicados

Topologa Estrella En esta topologa un solo sitio acta como el punto central de la conexin para varios otros puntos. Este proporciona las rutas separadas para los datos entre cualquier sitio. Consecuentemente, los WANs de la estrella son ms confiables que los WANs punto a punto o del anillo.

Topologa Malla Incorpora muchos nodos directamente interconectados. Porque se interconecta cada sitio, los datos pueden viajar directamente de su origen a su destinacin. Si una conexin sufre un problema, los repetidores pueden volver a dirigir datos fcilmente y rpidamente. Proporcionan las rutas mltiples para los datos para seguir entre cualquier dos puntos.

Medios de comunicacin en las redes WAN

Fibra ptica.La fibra ptica es una delgada hebra de vidrio o silicio fundido que conduce la luz. Se requieren dos filamentos para una comunicacin bi-direccional: TX y RX.El grosor del filamento es comparable al grosor de un cabello humano, es decir, aproximadamente de 0,1 mm. En cada filamento de fibra ptica podemos apreciar 3 componentes: La fuente de luz: LED o laser. El medio transmisor: fibra ptica. El detector de luz: fotodiodo.Un cable de fibra ptica est compuesto por: Ncleo, Revestimiento, Cubierta protectora.

Cmo funciona la fibra ptica?Los dos principios por los que la fibra funciona son la Reflexin y la Refraccin. Ellos son los culpables de llevar esto adelante.Reflexin de la luz en la fibra pticaRefraccin: es el cambio de direccin que llevan las ondas cuando pasan de un medio a otro. Sencillamente y para mejor comprensin, esto se experimenta cuando metemos una cuchara en un vaso con agua y pareciera que se desplaza dentro de este.Reflexin: tambin es el cambio de direccin de la onda, pero hacia el origen. Esto sera lo que sucede cuando nos miramos en el espejo sin la reflexin, no podramos peinarnos o afeitarnos frente al espejo.Cmo se logra trasmitir informacin por la fibra ptica?En un sistema de trasmisin por fibra ptica existe un trasmisor que se encarga de trasmitir las ondas electromagnticas en energa ptica o luminosa, por ello se considera el elemento activo de este proceso. Una vez que es trasmitida la seal luminosa por las minsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra otro componente al que se le denomina detector ptico o receptor, cuya misin consiste en trasformar la seal luminosa en energa electromagntica similar a la seal original. El sistema bsico de trasmisin se compone en este orden, de seal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector ptico, lnea de fibra ptica, receptor de luz.

Tipos de fibra ptica.Cable de fibra por su composicin hay tres tipos disponibles actualmente: Ncleo de plstico y cubierta plstica. Ncleo de vidrio con cubierta de plstico (frecuentemente llamada fibra PCS, El ncleo silicio cubierta de plstico). Ncleo de vidrio y cubierta de vidrio (frecuentemente llamadas SCS, silicio cubierta de silicio).Las fibras de plstico tienen ventajas sobre las fibras de vidrio por ser ms flexibles y ms fuertes, fciles de instalar, pueden resistir mejor la presin, son menos costosas y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. La desventaja es su caracterstica de atenuacin alta: no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Por tanto las de plstico se limitan a distancias relativamente cortas, como puede ser dentro de un solo edificio.

Las fibras con ncleos de vidrio tienen baja atenuacin. Sin embargo, las fibras PCS son un poco mejores que las fibras SCS. Adems, las fibras PCS son menos afectadas por la radiacin y, por lo tanto, ms atractivas a las aplicaciones militares. Desafortunadamente, los cables SCS son menos fuertes, y ms sensibles al aumento en atenuacin cuando se exponen a la radiacin.

Cable de fibra ptica disponible en construcciones bsicas: Cable de estructura holgada. Cable de estructura ajustada.Cable de estructura holgadaConsta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo, y rodeado de una cubierta protectora. El rasgo distintivo de este tipo de cable son los tubos de fibra. Cada tubo, de dos a tres milmetros de dimetro, lleva varias fibras pticas que descansan holgadamente en l. Los tubos pueden ser huecos o, ms comnmente estar llenos de un gel resistente al agua que impide que sta entre en la fibra. El tubo holgado asla la fibra de las fuerzas mecnicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.

El centro del cable contiene un elemento de refuerzo, que puede ser acero, Kevlar o un material similar. Este miembro proporciona al cable refuerzo y soporte durante las operaciones de tendido, as corno en las posiciones de instalacin permanente. Debera amarrarse siempre con seguridad a la polea de tendido durante las operaciones de tendido del cable, y a los anclajes apropiados que hay en cajas de empalmes o paneles de conexin.La cubierta o proteccin exterior del cable se puede hacer, entre otros materiales, de polietileno, de armadura o coraza de acero, goma o hilo de aramida, y para aplicaciones tanto exteriores como interiores. Con objeto de localizar los fallos con el OTDR de una manera ms fcil y precisa, la cubierta est secuencial mente numerada cada metro (o cada pie) por el fabricante.Los cables de estructura holgada se usan en la mayora de las instalaciones exteriores, incluyendo aplicaciones areas, en tubos o conductos y en instalaciones directamente enterradas. El cable de estructura holgada no es muy adecuado para instalaciones en recorridos muy verticales, porque existe la posibilidad de que el gel interno fluya o que las fibras se muevan.Cable de estructura ajustadaContiene varias fibras con proteccin secundaria que rodean un miembro central de traccin, y todo ello cubierto de una proteccin exterior. La proteccin secundaria de la fibra consiste en una cubierta plstica de 900 m de dimetro que rodea a! recubrimiento de 250 m de la fibra ptica.

La proteccin secundaria proporciona a cada fibra individual una proteccin adicional frente al entorno as como un soporte fsico. Esto permite a la fibra ser conectada directamente (conector instalado directamente en el cable de la fibra), sin la proteccin que ofrece una bandeja de empalmes. Para algunas instalaciones esto puede reducir cl coste de la instalacin y disminuir el nmero de empalmes en un tendido de fibra. Debido al diseo ajustado del cable, es ms sensible a las cargas de estiramiento o traccin y puede ver incrementadas las prdidas por micro curvaturas.Por una parte, un cable de estructura ajustada es ms flexible y tiene un radio de curvatura ms pequeo que el que tienen los cables de estructura holgada. En primer lugar. Es un cable que se ha diseado para instalaciones en el interior de los edificios. Tambin se puede instalar en tendidos verticales ms elevados que los cables de estructura holgada, debido al soporte individual de que dispone cada fibra.Cable blindadoTienen tina coraza protectora o armadura de acero debajo de la cubierta de polietileno. Esto proporciona al cable una resistencia excelente al aplastamiento y propiedades de proteccin frente a roedores. Se usa frecuentemente en aplicaciones de enterramiento directo o para instalaciones en entornos de industrias pesadas. El cable se encuentra disponible generalmente en estructura holgada aunque tambin hay cables de estructura ajustada.

Clasificacin de las fibras pticasLas fibras pticas utilizadas actualmente en el rea de las telecomunicaciones se clasifican fundamentalmente en dos grupos segn el modo de propagacin: Fibras Multimodo y Fibras Monomodo. Fibras pticas MultimodoSon aquellas que pueden guiar y transmitir varios rayos de luz por sucesivas reflexiones, (modos de propagacin).

Los modos son formas de ondas admisibles, la palabramodosignifica trayectoria.Fibras pticas MonomodoSon aquellas que por su especial diseo pueden guiar y transmitir un solo rayo de luz (un modo de propagacin) y tiene la particularidad de poseer un ancho de banda elevadsimo.

En estas fibras monomodo cuando se aplica el emisor de luz, el aprovechamiento es mnimo, tambin el costo es ms elevado, la fabricacin difcil y los acoples deben ser perfectos.Tipos de conectores de fibra pticaEstos elementos se encargan de conectar las lneas de fibra a un elemento, ya puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes.

FC, que se usa en la transmisin de datos y en las telecomunicaciones. FDDI, se usa para redes de fibra ptica. LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. SC y SC-Dplex se utilizan para la transmisin de datos. ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

Emisores del haz de luzEstos dispositivos se encargan de convertir la seal elctrica en seal luminosa, emitiendo el haz de luz que permite la transmisin de datos, estos emisores pueden ser de dos tipos: LEDs. Utilizan una corriente de 50 a 100 mA, su velocidad es lenta, solo se puede usar en fibras multimodo, pero su uso es fcil y su tiempo de vida es muy grande, adems de ser econmicos. Lseres. Este tipo de emisor usa una corriente de 5 a 40 mA, son muy rpidos, se puede usar con los dos tipos de fibra, monomodo y multimodo, pero por el contrario su uso es difcil, su tiempo de vida es largo pero menor que el de los LEDs y tambin son mucho ms costosos.

Velocidad de trasmisin y alcance de la fibra ptica.

Mapa Mundial de fibra ptica submarina.

Satlites.Existen dos tipos de satlites pero me enfocare solo a los satlites artificiales (satlites creados por el hombre para orbitar el planeta) que son usados con ms frecuencia en las telecomunicaciones como medio de trasmisin de datos.Los satlites de comunicaciones son un medio muy apto para emitir seales de radio en zonas amplias o poco desarrolladas, ya que pueden utilizarse como enormes antenas suspendidas del cielo. Se suelen utilizar frecuencias elevadas en el rango de los GHz; adems, la elevada direccionalidad de antenas utilizadas permite "alumbrar" zonas concretas de la Tierra.Debemos definir al satlite de comunicaciones como "un repetidor radioelctrico ubicado en el espacio, que recibe seales generadas en la tierra, las amplifica y las vuelve a enviar a la tierra". Es decir es un centro de comunicaciones que procesa datos recibidos desde nuestro planeta y los enva de regreso, bien al punto que envi la seal, bien a otro distinto. Los satlites pueden manipular datos, complementndolos con informacin del espacio exterior, o pueden servir slo como un espejo que rebota la seal. Muchos funcionan a partir de celdas solares, que alimentan sus centros de energa al convertir los rayos solares en energa elctrica (las enormes aspas de molino que los caracterizaron durante aos). No obstante, dicha tecnologa va siendo sustituida por turbogeneradores que producen energa a partir del calor solar y de las reacciones nucleares, que son ms pequeos y livianos que las celdas. Actualmente se desarrolla el uso de radioistopos como fuentes de poder, pero todava estn en periodo de prueba. La velocidad con que un satlite gira alrededor de la tierra est dada por la distancia entre ambos, ya que el mismo se ubicar en aquellos puntos en los que la fuerza de gravedad se equilibre con las de fuerza centrfuga; cuanto mayor es esa distancia, menor es la velocidad que necesita el mismo para mantenerse en rbita. Es importante sealar que todo aparato debe quedar por encima de las cien millas de altitud respecto a la superficie de la Tierra, para que no sean derrumbados por la fuerza de gravedad terrestre. Los satlites ubicados en promedio a 321.80 kilmetros de altitud se consideran de rbita baja; y de rbita alta los que alcanzan distancias hasta de 35, 880 kilmetros sobre la superficie. Los satlites son controlados desde estaciones terrestres que reciben su informacin y la procesan, pero que tambin monitorean el comportamiento y rbita de los aparatos. Por lo general, los centros terrenos no son aparatosas instalaciones, sino ms bien pequeos tableros con poco personal que sin embargo controlan funciones geoespaciales especializadas.

Cmo funciona un satlite de comunicaciones?Fundamentos fsicos para su funcionamiento Para entender el funcionamiento de un satlite de comunicaciones y su mantenimiento en rbita, primero hay que referirse a trminos tales como: rbitas Llamamos orbita al recorrido o trayectoria de un cuerpo a travs del espacio bajo la influencia de fuerzas de atraccin o repulsin de un segundo cuerpo. Tiene la forma de una cnica un crculo, elipse, parbola o hiprbola con el cuerpo central en uno de los focos de la curva. Aproximadamente tres cuartas partes del costo de un satlite est asociado a su lanzamiento y a su mantenimiento en rbita. La Mecnica Orbital, es aplicada a los satlites artificiales, la cual est basada en la Mecnica Celeste, una rama de la fsica clsica, la cual comenz con dos gigantes de la fsica: Kepler y Newton durante el siglo XVII. Lagrange, Laplace, Gauss, Hamilton, y muchos otros, tambin contribuyeron al refinamiento matemtico de la teora, empezando con las nociones bsicas de la gravitacin universal, las leyes de Newton del movimiento, y los principios de conservacin de la energa y el momentum. Las 3 leyes de Kepler y las leyes de gravitacin universal y del movimiento se describen brevemente a continuacin: Leyes de Kepler Las propiedades fundamentales de las rbitas son resumidas por las tres leyes del movimiento planetario de Kepler. Kepler descubri esas tres leyes empricamente, basadas en conclusiones de notas de extensas observaciones de Marte por Tycho Brahe. A travs de estas leyes se estableci el movimiento planetario con respecto al sol; stas son igualmente aplicables a los satlites con respecto a la tierra y son un buen punto de partida.1. La rbita de cada planeta (satlite) es una elipse con el sol (tierra) en uno de sus focos. El punto de la rbita en el cual el planeta est ms cerca del sol se denomina Perigeo, y el punto donde est ms lejos del sol se le denomina Apogeo.2. La lnea que une al sol (tierra) al planeta (satlite) barre reas iguales en tiempos iguales. Se puede ver claramente los efectos de esta ley observando que el planeta Tierra circula por su rbita a diferentes velocidades. As cuando es invierno en el hemisferio Norte (estamos ms cerca del Sol) lleva una velocidad de traslacin mayor que en verano. Esto es as porque al ser menor el radio vector debe recorrer mayor arco para igualar el rea barrida en verano, cuando est ms lejos. Para recorrer ms arco en el mismo tiempo tiene que ir a mayor velocidad.3. El cuadrado del periodo de revolucin es proporcional al cubo de su eje mayor.

Leyes de Newton Las leyes fundamentales de la fsica de la teora de la mecnica orbital estn basadas en la Ley de la Gravitacin Universal y la segunda ley del movimiento de Newton. La ley de la gravitacin universal establece que la fuerza de atraccin entre dos cuerpos vara de acuerdo al producto de sus masas M y m e inversamente al cuadrado de la distancia r entre ellas y es dirigida a lo largo de una lnea que conecta sus centros. As: F = GMm/r2Donde G es la constante de gravitacin universal, y en este caso, con m se refiere a la masa del satlite y M la masa de la Tierra. La segunda ley de Newton nos dice que la aceleracin de un cuerpo es proporcional a la fuerza que acta en ella e inversamente proporcional a sus masas, Donde a = dv/dt es la aceleracin, v es la velocidad, y t es el tiempo. F = ma = m dv/dt Dos satlites en la misma rbita no pueden tener diferentes velocidades. Para las rbitas circulares, la velocidad es inversamente proporcional a la raz cuadrada de su radio. Si un satlite, inicialmente en una rbita circular sobre la tierra, se le es incrementada su velocidad por un impulso, no podr moverse ms rpido en esa rbita. En vez de eso, la rbita se convertir en elptica, con el perigeo en el punto donde ocurra el impulso.Tipos de Orbitas Satelitales Clasificacin por centro rbita galactocntrica: rbita alrededor del centro de una galaxia. El Sol terrestre sigue ste tipo de rbita alrededor del centro galctico de la Va Lctea. rbita heliocntrica: una rbita alrededor del Sol. En el Sistema Solar, los planetas, cometas y asteroides siguen esa rbita, adems de satlites artificiales y basura espacial. rbita geocntrica: una rbita alrededor de la Tierra. Existen aproximadamente 2.465 satlites artificiales orbitando alrededor de la Tierra. rbita areocntrica: una rbita alrededor de Marte.

Clasificacin por altitud. rbita baja terrestre (LEO): una rbita geocntrica a una altitud de 0 a 2.000 km. rbita media terrestre (MEO): una rbita geocntrica con una altitud entre 2.000 km y hasta el lmite de la rbita geosncrona de 35.786 km. Tambin se la conoce como rbita circular intermedia. rbita alta terrestre (HEO): una rbita geocntrica por encima de la rbita geosncrona de 35.786 km; tambin conocida como rbita muy excntrica u rbita muy elptica. Clasificacin por inclinacin rbita inclinada: una rbita cuya inclinacin orbital no es cero. rbita polar: una rbita que pasa por encima de los polos del planeta. Por tanto, tiene una inclinacin de 90 o aproximada. rbita polar heliosncrona: una rbita casi polar que pasa por el ecuador terrestre a la misma hora local en cada pasada. Clasificacin por excentricidad rbita circular: una rbita cuya excentricidad es cero y su trayectoria es un crculo. rbita de transferencia de Hohmann: una maniobra orbital que traslada a una nave desde una rbita circular a otra. rbita elptica: una rbita cuya excentricidad es mayor que cero pero menor que uno y su trayectoria tiene forma de elipse. rbita de transferencia geosncrona: una rbita elptica cuyo perigeo es la altitud de una rbita baja terrestre y su apogeo es la de una rbita geosncrona. rbita de transferencia geoestacionaria: una rbita elptica cuyo perigeo es la altitud de una rbita baja terrestre y su apogeo es la de una rbita geoestacionaria. rbita de Molniya: una rbita muy excntrica con una inclinacin de 63,4 y un perodo orbital igual a la mitad de un da sideral (unas doce horas). rbita tundra: una rbita muy excntrica con una inclinacin de 63,4 y un perodo orbital igual a un da sideral (unas 24 horas). rbita hiperblica: una rbita cuya excentricidad es mayor que uno. En tales rbitas, la nave escapa de la atraccin gravitacional y continua su vuelo indefinidamente. rbita parablica: una rbita cuya excentricidad es igual a uno. En estas rbitas, la velocidad es igual a la velocidad de escape. rbita de escape: una rbita parablica de velocidad alta donde el objeto se aleja del planeta. rbita de captura: una rbita parablica de velocidad alta donde el objeto se acerca del planeta.

Clasificacin por sincrona rbita sncrona: una rbita donde el satlite tiene un periodo orbital igual al periodo de rotacin del objeto principal y en la misma direccin. Desde el suelo, un satlite trazara una analema en el cielo. rbita semisncrona: una rbita a una altitud de 12.544 km aproximadamente y un periodo orbital de unas 12 horas. rbita geosncrona: una rbita a una altitud de 35.768 km. Estos satlites trazaran una analema en el cielo. rbita geoestacionaria: una rbita geosncrona con inclinacin cero. Para un observador en el suelo, el satlite parecera un punto fijo en el cielo. rbita cementerio: una rbita a unos cientos de kilmetros por encima de la geosncrona donde se trasladan los satlites cuando acaba su vida til. rbita areosncrona: una rbita sncrona alrededor del planeta Marte con un periodo orbital igual al da sideral de Marte, 24,6229 horas. rbita areoestacionaria: una rbita areosncrona circular sobre el plano ecuatorial a unos 17.000 km de altitud. Similar a la rbita geoestacionaria pero en Marte. rbita heliosncrona: una rbita heliocntrica sobre el Sol donde el periodo orbital del satlite es igual al periodo de rotacin del Sol. Se sita a aproximadamente 0,1628 UA.

Los satlites segn sus rbitas Satlites LEO (Low Earth Orbit, que significa rbitas bajas) Orbitan la Tierra a una distancia de 160-2000 km y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en 90 minutos. Se usan para proporcionar datos geolgicos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la telefona satlite. Satlites MEO (Medium Earth Orbit, rbitas medias). Son satlites con rbitas medianamente cercanas, de unos 10.000 km. Su uso se destina a comunicaciones de telefona y televisin, y a las mediciones de experimentos espaciales. Satlites HEO (Highly Elliptical Orbit, rbitas muy elpticas). Estos satlites no siguen una rbita circular, sino que su rbita es elptica. Esto supone que alcanzan distancias mucho mayores en el punto de rbita ms alejada. A menudo se utilizan para cartografiar la superficie de la Tierra, ya que pueden detectar un gran ngulo de superficie terrestre. Satlites GEO. Tienen una velocidad de traslacin igual a la velocidad de rotacin de la Tierra, lo que supone que se encuentren suspendidos sobre un mismo punto del globo terrestre. Por eso se llaman satlites geoestacionarios. Para que la Tierra y el satlite igualen sus velocidades es necesario que este ltimo se encuentre a una distancia fija de 35.800 km sobre el ecuador. Se destinan a emisiones de televisin y de telefona, a la transmisin de datos a larga distancia, y a la deteccin y difusin de datos meteorolgicos.

Emisin y recepcin, funcionamiento y usos En la actualidad, este tipo de comunicacin puede imaginarse como si tuvisemos un enorme repetidor de microondas en el cielo. Est constituido por uno o ms dispositivos receptor-transmisores, cada uno de los cuales escucha una parte del espectro, amplificando la seal de entrada y retransmitiendo a otra frecuencia para evitar los efectos de interferencia. Cada una de las bandas utilizadas en los satlites se divide en canales. Para cada canal suele haber en el satlite un repetidor, llamado transponder o transpondedor, que se ocupa de capturar la seal ascendente y retransmitirla de nuevo hacia la tierra en la frecuencia que le corresponde. Cada canal puede tener un ancho de banda de 27 a 72 MHz y puede utilizarse para enviar seales analgicas de vdeo y/o audio, o seales digitales que puedan corresponder a televisin (normal o en alta definicin), radio digital (calidad CD), conversaciones telefnicas digitalizadas, datos, etc. La eficiencia que se obtiene suele ser de 1 bit/s por Hz; as, por ejemplo, un canal de 50 MHz permitira transmitir un total de 50 Mbit/s de informacin. Un satlite tpico divide su ancho de banda de 500 MHz en unos doce receptores- transmisores de un ancho de banda de 36 MHz cada uno. Cada par puede emplearse para codificar un flujo de informacin de 500 Mbit/s, 800 canales de voz digitalizada de 64 kbit/s, o bien, otras combinaciones diferentes. Para la transmisin de datos va satlite se han creado estaciones de emisin-recepcin de bajo coste llamadas VSAT (Very Small Aperture Terminal). Una estacin VSAT tpica tiene una antena de un metro de dimetro y un vatio de potencia. Normalmente las estaciones VSAT no tienen potencia suficiente para comunicarse entre s a travs del satlite (VSAT - satlite - VSAT), por lo que se suele utilizar una estacin en tierra llamada hub que acta como repetidor. De esta forma, la comunicacin ocurre con dos saltos tierra-aire (VSAT- satlite - hub - satlite - VSAT). Un solo hub puede dar servicio a mltiples comunicaciones VSAT. En los primeros satlites, la divisin en canales era esttica, separando el ancho de banda en bandas de frecuencias fijas. En la actualidad el canal se separa en el tiempo, primero en una estacin, luego otra, y as sucesivamente. El sistema se denomina multiplexin por divisin en el tiempo. Tambin tenan un solo haz espacial que cubra todas las estaciones terrestres. Con los desarrollos experimentados en microelectrnica, un satlite moderno posee mltiples antenas y pares receptor-transmisor. Cada haz de informacin proveniente del satlite puede enfocarse sobre un rea muy pequea de forma que pueden hacerse simultneamente varias transmisiones hacia o desde el satlite. A estas transmisiones se les llama 'traza de ondas dirigidas'. Las comunicaciones va satlite tienen algunas caractersticas singulares. En primer lugar est el retardo que introduce la transmisin de la seal a tan grandes distancias. Con 36.000 km de altura orbital, la seal ha de viajar como mnimo 72.000 km, lo cual supone un retardo de 240 milisegundos, slo en la transmisin; en la prctica el retardo es de 250 a 300 milisegundos segn la posicin relativa del emisor, el receptor y el satlite. En una comunicacin VSAT-VSAT los tiempos se duplican debido a la necesidad de pasar por el hub. A ttulo comparativo en una comunicacin terrestre por fibra ptica, a 10.000 km de distancia, el retardo puede suponer 50 milisegundos (la velocidad de las ondas electromagnticas en el aire o en el vaco es de unos 300.000 km/s, mientras que en el vidrio o en el cobre es de unos 200.000). En algunos casos estos retardos pueden suponer un serio inconveniente o degradar de forma apreciable el rendimiento si el protocolo no est preparado para este tipo de redes. Otra caracterstica singular de los satlites es que sus emisiones son broadcast de manera natural. Tiene el mismo coste enviar una seal a una estacin que enviarla a todas las estaciones que se encuentren dentro de la huella del satlite. Para algunas aplicaciones esto puede resultar muy interesante, mientras que para otras, donde la seguridad es importante, es un inconveniente, ya que todas las transmisiones han de ser cifradas. Cuando varios ordenadores se comunican a travs de un satlite (como en el caso de estaciones VSAT) los problemas de utilizacin del canal comn de comunicacin que se presentan son similares a los de una red local. El coste de una transmisin va satlite es independiente de la distancia, siempre que las dos estaciones se encuentren dentro de la zona de cobertura del mismo satlite. Adems, no hay necesidad de hacer infraestructuras terrestres, y el equipamiento necesario es relativamente reducido, por lo que son especialmente adecuados para enlazar instalaciones provisionales que tengan una movilidad relativa, o que se encuentren en zonas donde la infraestructura de comunicaciones est poco desarrollada.Recientemente se han puesto en marca servicios de trasmisin de datos via satlites basados en el sistema de trasmisin de la televisin digital, lo cual permite hacer uso de componentes estndar de bajo coste. Adems de poder utilizarse de forma full dplex como cualquier comunicacin convencional va satlite.

Comunicacin va Microondas.Comunicacin va microondas. Bsicamente un enlace va microondas consiste en tres componentes fundamentales: el transmisor, el receptor y el canal areo. El transmisor es el responsable de modular una seal digital a la frecuencia utilizada para transmitir, el canal areo representa un camino abierto entre el transmisor y el receptor, y como es de esperarse el receptor es el encargado de capturar la seal transmitida y llevarla de nuevo a seal digital.El factor limitante de la propagacin de la seal en enlaces microondas es la distancia que se debe cubrir entre el transmisor y el receptor, adems esta distancia debe ser libre de obstculos. Otro aspecto que se debe sealar es que en estos enlaces, el camino entre el receptor y el transmisor debe tener una altura mnima sobre los obstculos en la va, para compensar este efecto se utilizan torres para ajustar dichas alturas.

Dispositivos de microondasLa ingeniera de microondas/milimtricas tiene que ver con todos aquellos dispositivos, componentes y sistemas que trabajen en el rango frecuencial de 300 MHz a 300 GHz. Debido a tan amplio margen de frecuencias, tales componentes encuentran aplicacin en diversos sistemas de comunicacin.Ejemplo tpico es un enlace de radiocomunicaciones terrestre a 6 GHz, en el cual detrs de las antenas emisora y receptora, hay toda una circuitera capaz de generar, distribuir, modular, amplificar, mezclar, filtrar y detectar la seal. Otros ejemplos lo constituyen los sistemas de comunicacin por satlite, los sistemas radar y los sistemas de comunicacin mviles, muy en boga en estos das.

Tecnologa de semiconductoresLa tecnologa de semiconductores, que proporciona dispositivos activos que operan en el rango de las microondas, junto con la invencin de lneas de transmisin planares, ha permitido la realizacin de tales funciones por circuitos hbridos de microondas.En estos circuitos, sobre un determinado sustrato, se definen las lneas de transmisin necesarias. Elementos pasivos (condensadores, resistencias) y activos (transistores, diodos) son posteriormente incorporados al circuito mediante el uso de pastas adhesivas y tcnicas de soldadura. De ah el nombre de tecnologa hbrida de circuitos integrados (HMIC: "Hibrid Microwave Integrated Circuit").

Tecnologa monolticaRecientemente, la tecnologa monoltica de circuitos de microondas (MMIC), permite el diseo de circuitos/subsistemas capaces de realizar, muchas de las funciones mencionadas anteriormente, en un slo "chip".Por las ventajas que ofrece sta tecnologa, su aplicacin en el diseo de amplificadores para receptores pticos, constituye un campo activo de investigacin y desarrollo.

Ambas tecnologasEl diseo de circuitos de microondas en ambas tecnologas, ha exigido un modelado preciso de los diferentes elementos que forman el circuito. De especial importancia son los dispositivos activos (MESFET, HEMT, HBT); pues conocer su comportamiento tanto en pequea seal como en gran seal (rgimen no lineal), es imprescindible para poder predecir la respuesta de un determinado circuito que haga uso de l. El anlisis, modelado y simulacin de stos dispositivos, constituye otra de las reas de trabajo.

Antenas y torres de microondasLa distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y redireccionan la seal, es importante destacar que los obstculos de la seal pueden ser salvados a travs de reflectores pasivos.La seal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada mientras viaja desde el transmisor hasta el receptor, estas atenuaciones y distorsiones soncausadas por una perdida de poder dependiente a la distancia, reflexin y refraccin debido a obstculos y superficies reflectoras, y a prdidas atmosfricas.La siguiente es una lista de frecuencias utilizadas por los sistemas de microondas: 2.110/2.130 GHz 1.850/1.990 GHz 2.160/2.180 GHz 2.130/2.150 GHz 3.700/4.200 GHz 2.180/2.200 GHz 5.925/6.425 GHz 2.500/2.690 GHz 10.7/11.700 GHz 6.575/6.875 GHz 12.2/12.700 GHz

Algunas de las ventajas Antenas relativamente pequeas son efectivas. A estas frecuencias las ondas de radio se comportan como ondas de luz, por ello la seal puede ser enfocada utilizando antenas parablicas y antenas de embudo, adems pueden ser reflejadas con reflectores pasivos. Otra ventaja es el ancho de banda, que va de 2 a 24 GHz.Desventajas Las frecuencias son susceptibles a un fenmeno llamado Disminucin de Multicamino (Multipath Fanding), lo que causa profundas disminuciones en el poder de las seales recibidas. A estas frecuencias las prdidas ambientales se transforman en un factor importante, la absorcin de poder causada por la lluvia puede afectar dramticamente el Performance del canal.Diseo de enlaces terrestres por microondasLos enlaces se hacen bsicamente entre puntos visibles es decir, puntos altos de la topografa.Cualquiera que sea la magnitud del sistema de microondas, para funcionamiento correcto es necesario que los recorridos entre enlaces tengan una altura libre adecuada para la propagacin en toda poca del ao, tomando en cuenta las variaciones de las condiciones atmosfricas de la regin.Para poder calcular las alturas libres debe conocerse la topografa del terreno, as como la altura y ubicacin de los obstculos que puedan existir en el trayecto. Antes de hacer mediciones en el terreno puede ser necesario estudiar los planos topogrficos de la zona. Por lo general el estudio minucioso de los mapas y de los planos facilita las labores, sobre todo en sistema extensos con gran nmero de repetidoras y donde existe una gran variedad de rutas posibles. Por proceso de eliminacin y de seleccin ha de llegarse a la escogencia de la ruta ms favorable.Sobre un mapa de la regin en escalas del orden de 1:10000, 1: 100000 o 1: 200000, se escogen estaciones separadas de 10 a 50 KmUna vez escogidos los sitios de ubicacin propuestos para las torres de las antenas, y habindose determinado la elevacin del terreno comprendido entre dichos sitios, se prepara un diagrama de perfiles.En la mayora de los casos solo es necesario los perfiles de los obstculos y de sus alrededores, donde pueda obstruirse la lnea visual.Las seales de radiotransmisin en las frecuencias de microondas generalmente se propagan en lnea recta en la forma de un haz dirigido de un punto a otro. Sin embargo, el haz puede desviarse o curvarse hacia la tierra por efecto de la refraccin de las ondas en la atmsfera. La magnitud de la curvatura se ha tenido en cuenta al calcular el factor K.Puede emplearse un perfil de trayecto dibujado sin mostrar la curvatura de la tierra, y con el haz de microondas en lnea recta entre las dos antenas. Dicho perfil representa el caso en el cual la curvatura del haz es igual a la del terreno y el radio de la tierra es infinito. Esta es una de las condiciones extremas que deben investigarse al estudiar el efecto de las condiciones atmosfricas anormales sobre la propagacin de las microondas. Sobre el mismo grfico se dibujan los recorridos del haz para otros posibles valores de K entre ellos el normal que es 4/3.El trazado de las curvas con diversos valores de K se hace con plantillas normalizadas. Traza el elipsoide de fresnel para verificar si ocurre obturacin.Determinando el perfil del terreno sobre el que se propaga el haz, se estudiar el margen de este con relacin al obstculo mas prominente. Dicho margen hay que compararlo con el radio de la n-esima zona abscisa o, esta dado por la ecuacin:Rfn = nhd1d2/d1+d2,m donde: Rfn = Radio de la n-esima zona de fresnel en metros. h = Longitud de onda en metros. d1 = Distancia del transmisor al punto considerado en metros. d2 = Distancia del punto considerado al receptor en metros.A partir del mapa de la regin se traza en un papel 4/3 el perfil del terreno a lo largo de la trayectoria de estacin a estacin.

Ordinariamente, el margen sobre obstculos se refiere al radio d la primera zona de fresnel; si el cociente correspondiente se lleva en abscisas en le grfico, en coordenadas se obtendr la influencia sobre la intensidad de campo. Se tiene las condiciones correspondientes a propagacin en el espacio libre cuando al margen sobre obstculos es 0.6 veces el radio de la primera zona de fresnel. Este es el criterio que se sigue en presencia de obstculos para determinar la viabilidad de un enlace: intervalo -3