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ABRIL 26, 2009 Código 1043 NRC 2034 Física Calor y Ondas.

DEPARTAMENTO DE FISICA Ciencias Básicas Universidad del Norte – Colombia

ONDAS ELECTROMAGNETICAS: WIMAX

Luis Arguello e. mail [email protected] Ingeniería Eléctrica

Christian Garavito e. mail: [email protected] Ingeniería Industrial

Rafael Rincón Héctor Villa e. mail [email protected] e. mail [email protected] Ingeniería Eléctrica Ingeniería de Sistemas ________________________________________________________________________________

1.

INTRODUCCION

El propósito del siguiente trabajo investigativo es tomar una aplicación de Ondas Electromagnéticas, desarrollarla, y de esta manera exaltar la importancia que éstas tienen en todos los campos de las ciencias así como su impacto en la vida del hombre en general. Cabe resaltar que las telecomunicaciones, tema de primera importancia en las últimas décadas, están fundamentadas completamente gracias al electromagnetismo y por consiguiente a las ondas electromagnéticas. A lo largo de las últimas décadas el fenómeno de la globalización ha ido tomando consistencia de manera asombrosa, y hoy en día podemos afirmar que consiste en la liberación del mercado económico y la ruptura de toda frontera económica mundial. Las telecomunicaciones han jugado un papel predominante en el desarrollo económico mundial y en la expansión cultural, por lo tanto en la globalización. Así como en los tiempos anteriores en los que el ferrocarril supuso un poderoso factor de impulso y de intensificación de trueques o intercambios, actualmente ese rol lo desempeñan las autopistas de información. Es por todo lo anterior, que cabe resaltar la incalculable importancia que tienen las ondas electromagnéticas en el planeta.

2.

OBJETIVOS

2.1

Objetivos Generales. •

2.2

Objetivos Específicos. • • •

3.

Exaltar la importancia que tienen las Ondas Electromagnéticas en la vida del hombre.

Aclarar los beneficios que tiene la tecnología WiMax como tecnología inalámbrica para la transferencia de datos. Determinar las diferencias existentes entre las tecnologías inalámbricas WiMax y Wi-fi. Relacional las ventajas y desventajas de la tecnología WiMax en comparación con otras utilizadas para el servicio de internet.

MARCO TEORICO.

WiMax es el acrónimo en inglés de Worldwide Interoperability for Microwave Access, cuya traducción al español es Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas. WiMax es una tecnología de transmisión por ondas de radio de última generación que permite la recepción de datos por ondas microondas y retransmisión por ondas de radio. Este medio de transmisión de datos nació gracias a la necesidad de expandir la cobertura del servicio de internet a lugares alejados de los cascos urbanos donde los costos en infraestructura, cableado y equipos necesarios para brindar el servicio eran excesivos en comparación a la utilización que éste tendría. No obstante, la necesidad latente impulsó a que los gobiernos, institutos de investigación y empresas trabajaran conjuntamente para idear una opción más económica y a la altura de las necesidades, para brindar éste servicio. Las microondas son ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone un período de oscilación de 3ns (3×10-9 s) a 3 ps (3×10-12 s) y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm. El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia (3Hz – 300GHz), concretamente en las UHF (ultra-high frequency, frecuencia ultra alta en español) (0.3 – 3 GHz), SHF (super-high frequency, frecuencia super alta) (3 – 30 GHz) y EHF (extremely high frequency, frecuencia extremadamente alta) (30 – 300 GHz). La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por James Clerk Maxwell en 1864 a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. Mientras que sólo hasta 1888 Heinrich Rudolf Hertz fue el primero en demostrar la existencia de ondas electromagnéticas mediante la construcción de un aparato para producir ondas de radio.

WiMax está definido bajo la norma 802.16 MAN (Metropolitan Area Network), un protocolo para redes de área metropolitana, proporcionando acceso concurrente con varios repetidores de señal interconectados, en lugares proporcionalmente altos a su entorno, ofreciendo total cobertura promedio de 50 Km de radio y a velocidades de hasta 124 Mbps. Es necesario establecer una pequeña diferenciación en el protocolo, ya que disponemos del estándar 802.16d para terminales fijos y el 802.16e para estaciones en movimiento. Esto marca una distinción en la manera de usar este protocolo, aunque lo ideal es utilizar una combinación de ambos. Esta tecnología no requiere una visión directa o estar en línea recta con las estaciones base, como sucede con los radioenlaces ópticos. WiMax se estableció como una marca, la cual es ostentada por los dispositivos de comunicación que están conforme con el estándar anteriormente mencionado IEEE 802.16 MAN. WiMax supera de manera destacada a su protocolo homólogo Wi-Fi, el cual tan sólo brinda una cobertura radial máxima de solo 100 metros a tasas máxima de transferencia de 54 Mbps, en un ambiente ideal. Es importante mencionar que WiMax es compatible con estándares anteriores, como por ejemplo el generalizado Wi-Fi (IEEE 802.11). WiMax está diseñado como una alternativa wíreless para acceso de banda ancha DSL y cable, y una forma de conectar nodos Wi-Fi en una red de área metropolitana. Por ello, WiMax Se presenta como muy adecuada para dar servicios de banda ancha en zonas donde el despliegue de cobre, cable o fibra por la baja densidad de población presenta unos costes por usuario muy elevados (zonas rurales). Actualmente en Colombia, la única empresa prestadora del servicio de internet banda ancha por medio de la tecnología WiMax es la empresa UNE.

Figura 1: Red WiMax

3.1

Confiabilidad

La seguridad ha sido el principal freno para las empresas a la hora de realizar mayores inversiones. Esto ha llevado a que IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) y el conjunto de empresas que conforman el WiMax Forum trabajen en conjunto para lograr la confianza en los inversionistas definiendo un entorno de seguridad ofrezca plena confianza a los usuarios. Al pasar de los años a partir del nacimiento del WiMax, los ingenieros y especialistas en telecomunicaciones desarrollaron nuevas definiciones para el protocolo, buscando blindar el servicio. Es por esto que se hicieron las siguientes actualizaciones: Estándar 802.16

802.16a

802.16c

802.16d

802.16e

Descripción Utiliza espectro licenciado en el rango de 10 a 66 GHz, necesita línea de visión directa, con una capacidad de hasta 134 Mbps en celdas de 2 a 5 millas. Soporta calidad de servicio (QoS). Publicado en 2002. Ampliación del estándar 802.16 hacia bandas de 2 a 11 GHz, con sistemas NLOS y LOS, y protocolo PTP y PTMP. Publicado en abril de 2003 Ampliación del estándar 802.16 para definir las características y especificaciones en la banda d 10-66 GHz Publicado en enero de 2003 Revisión del 802.16 y 802.16a para añadir los perfiles aprobados por el WiMax Fórum. Aprobado como 802.16-2004 en junio de 2004 (La última versión del estándar) Extensión del 802.16 que incluye la conexión de banda ancha nómada para elementos portables del estilo a notebooks. Publicado en diciembre de 2005

Gracias a los estudios y desarrollos realizados por IEEE y WinMax Forum, y la adopción de las últimas tecnologías, el protocolo 802.16 MAN dispone de las mejores características de seguridad en su clase, WiMax aborda la seguridad en base a tres (3) áreas principales: 1.- Evitar el uso clandestino de la conexión wireless. 2.- Suministrar servicios sólo a los usuarios finales específicos. 3.- Cumplir con la gestión de acceso seguro. 3.2

Especificaciones técnicas

Entre las principales características técnicas de WiMax se encuentran:

·

Cobertura radial de 50 Kms promedio.

·

Transmisión efectiva de 124 Mbps.

·

Anchos de canal entre 1,5 y 20 MHz

· Utiliza modulación OFDM (Orthogonal Frequency Division), con 2048 señales que permiten altas velocidades de transferencia..

portadoras,

· Incorpora soporte para la tecnología smart antenna, la cual mejoran la eficiencia espectral y la cobertura. · Definida para las frecuencias de hasta 11 GHz para conexiones con y sin línea de visión, y entre 10 GHz y 66 GHz para conexiones con línea de visión. · Incluye mecanismos de modulación adaptativa, mediante los cuales la estación base y el equipo de usuario se conectan utilizando la mejor de las modulaciones posibles, en función de las características del enlace radio. ·

Topología punto-multipunto y de malla.

·

Bandas licenciadas y de uso libre, dependiendo de la legislación de cada país.

·

Aplicaciones para la transmisión de voz, video y datos.

·

Excelente desempeño de transmisión, garantizado vía QoS (quality of service).

Figura 2: Antena repetidora WiMax comúnmente utilizadas por UNE.

3.3

WiMax Vs. Wi-Fi •

• •

•

•

Alcance: Wi-Fi está optimizado para usuarios en un radio de 100 metros, pudiendo añadirse adicionales puntos de acceso o incrementar la ganancia de las antenas para conseguir mayor alcance. WiMax en cambio está optimizado para tamaños de celda entre 7 y 10 km, pudiendo llegar a alcances de 50 km. Cobertura: Wi-Fi está diseñado para entornos de interior, mientras que WiMax lo está para entornos exteriores. Escalabilidad: En Wi-Fi el ancho de banda de frecuencia es fijo a 20 MHz, variando pocos hertz en solo siete (7) canales. Por el contrario, en WiMax el ancho de banda es flexible y puede ir de 1,5 MHz a 20 MHz, tanto para las bandas con licencia como para las libres. WiMax permite además la reutilización de frecuencias y la planificación del espectro para operadores comerciales. Velocidad: o Wi-Fi: hasta 54 Mbps. o WiMAX: hasta 124 Mbps. Calidad de servicio (QoS): Wi-Fi no soporta QoS actualmente, aunque se está trabajando en el estándar 802.11e para implementarla. WiMax, por el contrario, sí soporta QoS, optimizada para voz o vídeo, dependiendo del servicio.

Figura 2: WiMax Vs. Wi-Fi

4.

CONCLUSION

Al momento de indagar sobre Wimax se concluyó que el estándar de Wimax es lo suficientemente flexible para las exigencias requeridas para la transmisión de banda ancha inalámbrica de forma óptima. Wimax ha hecho posible la Internet móvil. Desde un enfoque tecnológico Wimax ha sido un avance en el sector de las telecomunicaciones, aunque no alcanza los niveles de penetración deseable en el mercado de la banda ancha, pero hay que admitir que este es una gran oportunidad de negocio para los operadores de telecomunicaciones y una buena oportunidad para los usuarios que se encuentran fuera del casco urbano.

Referencias. [1] D. (2008, abril). Comparativa entre las Tecnologías Inalámbricas Wi-Fi y WiMAX, [en línea]. Zaragoza. Disponible en: http://www.davidbayon.net/ [2] http://www.evolution3g.com/wimax.asp [3] Forado, R. (2005, marzo). Seguridad en Redes WiMax, [en línea]. Madrid. [4] http://www.borrmart.es/articulo_redseguridad.php [5] Huidobro, M. (2008, agosto). WiMAX. ¿El sustituto de Wi-Fi?, [en línea]. México. Disponible en: http://www.monografias.com/trabajos16/wimax/wimax.shtml [6] NetworkWorld (2007, agosto). Interés Comercial WiMAX, [en línea]. Madrid. [7] Disponible en: http://www.idg.es/comunicaciones/noticia.asp?id=61034 [8] Ordenadores y Portátiles. (2008, agosto). ¿Qué es WiMax?, [en línea]. México. Disponible en: http://www.ordenadores-y-portatiles.com/wimax.html [9] Wikipedia. (2008, septiembre). WiMax, [en línea]. Madrid. [10] http://es.wikipedia.org/wiki/WiMAX#Redes_WiMAX [11] http://www.monografias.com/trabajos16/wimax/wimax.shtml [12] http://www.wimaxforum.org/home [13] http://www.monografias.com/trabajos63/tecnologia-wimax/tecnologia-wimax2.shtml