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Zapata

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Universidad Interamericana de Puerto Rico

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satélites comunicaciones inalámbricas ondas electromagnéticas tecnología

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Este documento trata sobre las señales inalámbricas, los diferentes tipos de satélites (radio, microondas, infrarrojos) que utilizan ondas electromagnéticas. Se habla de frecuencia, ancho de banda y su relación con la distancia de transmisión.

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10/15/2024 Satelites Vamos entonces a discutir todo esto que tiene que ver con los medios de transmisión que son no guiados. ¿A qué nos referimos cuando hablamos de wireless? Pues mire, cuando estamos hablando de wireless, nos referimos entonces a las t...

10/15/2024 Satelites Vamos entonces a discutir todo esto que tiene que ver con los medios de transmisión que son no guiados. ¿A qué nos referimos cuando hablamos de wireless? Pues mire, cuando estamos hablando de wireless, nos referimos entonces a las transmisiones de información que estamos haciendo utilizando medios de transmisiones como los siguientes. Estoy hablando de radio, satélite. Estamos hablando de señales infrarrojas. Todo ese tipo de medios de transmisión en el cual yo esté utilizando ondas electromagnéticas para transmitir la data, es lo que estamos hablando de wireless media. En otras palabras, cuando estamos hablando de wireless media, técnicamente estamos hablando que el espacio o el aire es el medio de transmisión que yo estoy utilizando. En alguna pregunta, usted ve cuál es el medio de transmisión que se utiliza al momento de... cuando se utiliza en medio de transmisión no guiado pues mire es el espacio o el aire dependiendo de cómo se lo pongan air o space verdad es el medio de transmisión que se está utilizando obviamente si yo le pregunto cuál es el medio de transmisión que se utiliza en un cable STP verdad o UTP esto sería el medio de transmisión es cobre si estoy hablando de coaxial también es cobre, si estoy hablando de fibra es cristal ¿verdad? Glass o plástico, eso dependiendo del tipo de cable que sea, en el caso de wireless es el aire. Ahora, mire entonces que cuando nosotros estamos hablando de estas señales que acabamos de mencionar, como radio, satélite, infrarrojo, etcétera, y vemos en el análisis es de un espectro de transmisión, usted ve que cada una de ellas utilizan, por ejemplo, celulares, microwave terrestre, microwave de satélite, infrarrojo. Cada una de ellas utilizan un espectro diferente dentro del espectro electromagnético. Significa que operan a diferentes gigahertz o kilohertz o terahertz que lo que operaría las otras señales. Aquí la idea es la siguiente. Yo quiero que usted empiece y conceptualice esto. Vamos a enfocarnos en dos de estas cosas que yo asumo que son las que usted conoce. AM y FM. Miren entonces que si yo voy a buscar las señales de radio que son AM usted me puede decir que aproximadamente están entre 10 a las 5 y 10 a las 6 Hz verdad? En otras palabras la señal vamos a decir que es como dice aquí 10 a las 5 o o 10 a la 6 Hz. Si yo voy entonces y busco FM, es la señal que es de 10 a la 7 o 10 a la 8, 10 a la 7 o 10 a la 8 Hz. Si yo hiciese la pregunta a usted, dígame usted cuál de los dos tipos de señales AM o FM utiliza la frecuencia más alta. Usted rápido me diría que la frecuencia más alta sería la que es FM y que la que tiene la frecuencia más bajita es AM. Ahora, mire entonces que yo quiero que usted piense y yo hago mucha referencia a esto a María, el huracán, recuerda María cuáles eran las estaciones que estaban funcionando luego de María y que no no importa de donde estuviesen transmitiendo, usted la podía escuchar, mire las estaciones que son AM, porque esas estaciones estaban llegando hasta aquí, porque al yo utilizar una frecuencia más bajita, eso lo que significa es que yo voy a llegar, que la distancia va a ser mayor. Mientras más bajita la frecuencia, más lejos viaja esa señal de radio a través del espacio. Ahora, una de las desventajas de que la frecuencia sea bajita es que la cantidad de data o el ancho de banda de la data va a ser bajito cuando yo lo comparo con el opuesto. En otras palabras, si yo tengo las señales que son más altas usted entonces tiene que la distancia va a ser menor y el ancho de banda o la cantidad de información que yo puedo enviar es mayor. Vamos a analizar esto en forma de radio AM y FM. De aquí yo diría que esto es AM y esto es FM que esta es la que tiene la frecuencia más alta. Mire que en FM usted me puede, y yo creo que está de acuerdo conmigo, que FM se escucha muchísimo mejor que AM. Es más, puede llevar dos canales estéreo, le puede llevar estéreo a su radio. Y eso es porque tengo un ancho de banda más alto que AM. Ahora, de igual manera, esa señal no viaja tan lejos. si usted está viajando y tiene su radio sintonizado en vamos a decir la mega aquí en aguadilla y usted viaja hasta san juan usted en algún momento del trayecto va a tener que cambiar a la estación repetidora de la mega o la estación original porque en la estación original de la mega está en san juan a otra frecuencia diferente que es la que utiliza esta esa estación y eso es porque esa señal de la estación que está en Aguadilla o la que esté en, yo creo que está en Mayaguez, no está en Aguadilla, la de la mega, pero vamos a asumir, ¿verdad? y esta es la que está en San Juan no va a llegar y no logra transmitir esa distancia. Sin embargo, si yo hago ese mismo ejemplo ahora utilizando una señal que es AM, yo puedo estar sintonizando desde Aguadilla una estación que esté en San Juan, que era lo que pasaba en María, o puedo sintonizar en San Juan una estación que esté en Aguadilla. No es que no necesitemos repetidor, así existe porque obviamente mientras más lejos esté la estación peor se escucha, pero la idea es que usted podría, y vimos que se comprobó que sí se podía trabajar. Inclusive, los famosos KP4, que son el Long Wave Radio, estos que son que se transmiten de un país a otro, mire entonces que esa era una de las cosas que se estaba utilizando en María porque el alcance era largo y nos podíamos comunicar con otros países a través de este método de transmisión. Mientras más alta la frecuencia, más data yo puedo enviar, pero menos lejos viaja la señal, o menos distancia cubre la señal. Pero mientras más baja la frecuencia, mayor la distancia, pero menos la cantidad de información que puedo enviar a un punto dado. Otra cosa que quiero que preste atención es que si yo tengo un periodo de un segundo aquí donde yo estoy enviando una señal y tengo con una frecuencia f y tengo otro periodo aquí de un segundo donde estoy enviando una señal que tiene una frecuencia más alta, en otras palabras tiene más cantidad de ciclos por segundo, la densidad de el material que puede penetrar cada una de estas señales es el inverso de la frecuencia, en otras palabras. Si yo tengo una señal que es bien alta, se le va a hacer más difícil, si yo tengo aquí una pared, ¿verdad?, penetrar esa pared. Sin embargo, si yo tengo una frecuencia más bajita, es posible que esa frecuencia más bajita, como tiene menos densidad pueda penetrar y pasar de un lado a otro de ese material, de esa pared. Es importante que también lo sepa que mientras más bajita la frecuencia más fácil se le hace penetrar obstrucciones y mientras más alta la frecuencia más difícil se le hace penetrar obstrucciones y esto usted lo puede ver con los controles remotos que son infrarrojos. Esos controles remotos que son infrarrojos, usted le pone la mano al frente del control remoto y el control remoto no funciona. Porque la señal no es capaz, como es tan alta, no es capaz de pasar a través de su mano para llegar a su destino. Ahora, mire entonces, que ya habiendo visto cómo es que afecta la frecuencia de la señal que estamos utilizando, yo tengo diferentes tipos de señales que nosotros vamos a estar discutiendo y la primera que vamos a ver es ésta que se conoce como terrestial microwave. Esta primera señal que es terrestial microwave, mire que es basada obviamente en tierra y funciona de la manera que se conoce como light -off -site transmission. En otras palabras, usted debe, si yo tengo una antena aquí y yo tengo otra antena aquí, estas dos antenas tienen que poder verse, tiene que haber un clear line of sight para yo poder conectarme a esa otra antena y poder hacer esa transmisión. No sé si alguno de usted en algún momento ha tratado de recibir servicios de una de estas compañías locales de internet que ellos vienen y le dicen a pues mire yo tengo que ir a tu casa y verificar que de verdad usted pueda tener servicios y ellos vienen se trepan al techo de su casa o se suben al techo de su casa y hacen así y buscan a ver si pueden ver unas antenas repetidoras de ellos si tienen un clear line of sight a las antenas repetidoras de ellos pues Entonces, le dicen, sí, mira, usted puede tener servicio. Y eso se basa en que están utilizando este tipo de transmisión de line of sight. Mire, entonces, que la distancia de este tipo de transmisión es aproximadamente de 20 a 30 millas entre las torres. Estamos hablando de millones de bits por segundo. Mire, como mencioné, que no va a estar pasando a través de objetos sólidos, por ende es la limitación de line -of -sight y es lo más que se utiliza para las comunicaciones entre compañías de teléfono o negocios. Y quizá usted ha visto este tipo de antena donde cada una de estas son unas antenas y miren que están siendo, están puestas en una dirección específica. A lo que nos referimos en line -of -sight es esto que está aquí, y que haya un espacio donde usted pueda ver estas antenas una a otra. Nosotros utilizamos una compañía en el recinto que se llama Aeronet, y Aeronet utiliza este tipo de antena. Es uno de los muchos tipos de ISP que nosotros utilizamos en el recinto para tener redundancia, para que si Claro o Liberty se caen, tengamos todavía conexión al Internet en el recinto. Otro tipo de comunicación que nosotros vamos a estar discutiendo aquí es la comunicación de satélites. Esa comunicación de satélite es similar a lo que nosotros conocemos como bien parecida a lo terrestre al microweb, solamente que en este caso yo no voy a estar trabajando con la NOFSAI directamente entre dos puntos en la tierra, sino que yo voy a estar trabajando con un punto en la tierra que va a ser un ground station y el otro va a ser un satélite que obviamente, como menciona la palabra, es un satélite que está en el espacio. ¿Qué pasa? También usted puede utilizar satellite microwave transmission para comunicarse de un satélite a otro, como usted ha visto en varias películas me imagino. Pero mire entonces que existen cuatro tipos de órbitas en las cuales yo puedo poner un satélite para que funcione de una manera en específica. Y esos cuatro tipos de órbitas son los siguientes. Usted tiene lo que se conoce como un LEO o un Low Earth Orbit. En ese caso estamos hablando de cien a mil millas por encima de la superficie de la tierra. Y este es el que se utiliza para wireless transmision, e -mails, teléfonos satelitales, Payers y Spine está en toda la órbita, lo pongo ahí para que le interese verdad el tema y videoconferencia. Lo otro entonces que tengo aquí es el que se conoce como MEO o Middle Earth Orbit, no estamos hablando de Middle Earth de Lord of the Rings, sino órbita mediana que son de 1.000 a 22.300 millas por encima de la superficie de la tierra y estos por lo general lo utiliza el gobierno y se utilizan para GPS. Por último entonces tengo lo que es como tercera de las cuatro, tengo lo que se conoce como GEO que son Geosynchronous o Geostationary Earth Orbit. Hay dos tipos de GEO y estos están aproximadamente a 22 ,300 millas exactamente y es por una razón. En el caso de GEO, usted tiene dos opciones. Tiene una que es Geosynchronous, esta que está aquí, y tiene Geostationary. La idea de Geosynchronous es que esa órbita en la que está el satélite tiene la misma duración que tiene la rotación de la tierra que son 23 horas 56 minutos y 4 segundos a la tierra le toma 23 horas 56 minutos 4 segundos dar la vuelta sobre su eje qué significa esto que si yo tengo un satélite que Yo tengo aquí la Tierra, sabemos que la Tierra no es completamente redonda, yo tengo un satélite que tiene una órbita como esta alrededor de la Tierra, en un punto dado, vamos a decir a las 12 de la mañana, está en este lugar, obviamente yo esperaría que a las 12 del mediodía esté en el totalmente opuesto qué pasa este lugar que está cubriendo este satélite en la tierra a las 12 de el mediodía va a estar ahí al próximo día a las 12 de la mañana va a estar ahí a las 12 de la mañana del próximo día va a estar en ese mismo lugar a las 12 de la mañana del próximo día y así sucesivamente recuerde usted que la tierra está en un ángulo recuerda entonces que le toma en la misma cantidad de tiempo la tierra que son 23 horas 56 minutos 4 segundos dar la vuelta a la rotación que le toma al satélite dar la vuelta completa y llegar aquí eso que si este punto en la tierra va a estar a volver a estar ahí en la misma cantidad del tiempo que le toma al satélite dar la vuelta eso significa entonces que todos los días a la misma hora el satélite va a estar ahí. Que si usted está en ese lugar y usted mira hacia el cielo o mira a través de un telescopio y va a buscar un satélite y lo hace todos los días a la misma hora el satélite va a estar ahí. Mira entonces que obviamente esto va a ir girando de una manera y puede ser que la órbita sea en un ángulo totalmente diferente pero la idea es que si yo aquí a las 2 de la tarde estoy en un lugar específico a las 2 de la tarde del próximo día este voy a volver a estar ahí por eso que yo no sé si usted ha visto en las películas dice no no tenemos cobertura de satélite tenemos que esperar x cantidad de minutos a lo que el satélite vuelve y está sobre esa área pues mire a eso es lo que se están refiriendo a que usted tiene una órbita que es geosincrónica. Por el otro lado, entonces, tenemos la órbita que es geostationary. Y esta señal y esta órbita, entonces, se va a encontrar encima del ecuador. So, si yo tengo, por ejemplo, mi tierra de nuevo, ahora yo voy a tener una órbita del satélite que está justamente en el ecuador y yo tengo entonces que la tierra y el satélite ambos van a estar dando la vuelta en la misma dirección a la misma velocidad por ende yo tengo el satélite aquí tengo este pedazo de espacio en la tierra cuando pase una hora ese pedazo en la tierra va a estar aquí y el satélite va a estar aquí se están moviendo a la misma velocidad otra palabra usted tiene una cobertura específica de el satélite para un área específica. En otras palabras, si en cualquier momento del día que yo salga a mirar por el telescopio, si está el satélite, el satélite va a estar ahí, ok? Mire, yo encontré este website que está aquí, que se Se llama Satellite Maps, este punto es a e s r a i punto com, que se llama un Satellite Map. Mire, yo aquí tengo que tengo la tierra, verdad, usted tiene la tierra aquí. Mire entonces que yo puedo refinar esto, que me muestre cuáles son los satélites que están en el Low Earth Orbit. Míralos aquí, que esos son los que están, recuerden, entre 100 y 1000 millas. Tengo los que están en el Medium Earth Orbit, miren que no cambió mucho. Hay dos o tres que están aquí afuera, pero usted puede hacer clic encima de ellos y le dice cuál es la órbita y el tipo de satélite que tiene. Tengo entonces los que son geosíncronos, míralos aquí, y tengo los que son geostationary, y esos todos están en el ecuador. Usted tiene estos que están aquí en el ecuador míralo aquí y déjenme ver si yo puedo organizar esto un poquito más derecho sin que se me vire el mundo y literalmente aquí el mundo, verdad? si yo me acerco, mira entonces que estamos sobre el ecuador, ese satélite estaría justo o directo sobre el ecuador ok recuerden geosíncronos que creo que tengo seleccionado, geostationary están justamente en el ecuador y siempre van a estar y está rotando a la misma velocidad que rota la tierra y los otros que son los geosíncronos son los que usted tiene que tienen una órbita que no está justamente directo sobre el ecuador sino que puede ser que tengan una órbita un poco diferente a la que el ecuador dependiendo del uso que yo quiera darle a ese satélite pero aquí entonces en el que es geosíncronos la idea es que la órbita del satélite tome exactamente la misma velocidad de tiempo que toma él a la tierra a dar la vuelta ok Por último entonces tengo el que es el High Elliptical Earth Orbit y este es el que sigue un path elíptico a través de la tierra que es este que está aquí. Si vuelvo a mi mapita, vamos a ver si me muestra lo que son High Elliptical Earth Orbit, High Air Orbit, míralo aquí y son bien poquitos, son solamente 3 de los 19 ,247 satélites que tengo. Pero mire entonces usted que literalmente es una Orbita que es un elipse. La tengo ahí, la tengo aquí, mire que en este punto yo lo quiero que esté más cercano de un lugar de la tierra específico y tengo este que está aquí, donde quiero que esté, lo más cercano a la tierra en este lugar específico. Tenemos esas ondas que son elípticas, esas órbitas que son elípticas. Muy bien, volviendo entonces a la presentación tenemos...

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