CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

1.- ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

El espectro disperso por salto de frecuencia es una tecnología

novedosa en las comunicaciones inalámbricas que se está utilizando en la

actualidad. Pero hay autores que han realizado investigaciones afines en las

áreas de estudio, tanto en la de generadores como en redes inalámbricas y

en el propio espectro disperso, como se demostrará a continuación:

Polanco, Andreina (1997), para su trabajo especial de grado titulado

“Desarrollo del prototipo de un sistema de comunicación de datos

inalámbrico para el intercambio de información en Redes de Área Local”, el

objetivo de la investigación fue desarrollar un prototipo de un sistema de

comunicación de datos inalámbrico para el intercambio de información en

Redes de Área Local. En esta investigación se consideraron el medio de

transmisión de datos del sistema de comunicación, así como que el prototipo

fuera capaz de mostrar las características fundamentales de operación de

estos sistemas.

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El tipo de investigación empleado fue Aplicada, de campo, tipo

proyecto factible. La metodología empleada en esta investigación fue

ecléctica, una combinación de una metodología propia de la autora con

Kendall y Kendall, la cual le permitió desarrollar la investigación y dar

cumplimiento a todos los objetivos propuestos.

Para la realización de esta investigación, primero se Investigaron los

sistemas de comunicación inalámbricos, para posteriormente hacer un

estudio de factibilidad (tanto técnica como económica) de cada sistema, para

seleccionar el sistema de comunicación ideal. Luego se eligieron los

componentes y se estudió como funciona el sistema de transmisión por

radiofrecuencia, sistema empleado por la presente investigación.

Como segundo paso, se propusieron 3 posibles configuraciones que

pudieran realizar la comunicación, las cuales se evaluaron para ver cual era

la mejor opción desde el punto de vista operativo y económico. Una vez

elegido el modelo se diseñó para su posterior construcción.

Por último, se identificaron los componentes necesarios para construir

el prototipo, para después desarrollarlo, probarlo y modificarlo para tener el

prototipo final del sistema de comunicación.

Como resultado se obtuvo el prototipo final, el cual funcionó

eficientemente en las pruebas finales realizadas.

Esta investigación es de valor porque se demostró que con

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radiofrecuencia se pueden realizar prototipos exitosos de redes LAN

inalámbricas, el tipo de redes en las cuales se utiliza el espectro disperso por

salto de frecuencia.

Bastidas, Yoan y Ojeda, Nivia (1998) “Diseño de un prototipo de una

tarjeta generadora de funciones controlables en amplitud, frecuencia y

simetría a través de un PC”. El objetivo de esta investigación a nivel de pre -

grado fue diseñar un prototipo de una tarjeta generadora de funciones

controlables en amplitud, frecuencia y simetría a través de un PC. Este

prototipo incluye el uso de dos microcontroladores (Circuitos Integrados

Programables (PIC’s)), los cuales son los encargados de generar las

diversas señales.

Este generador de funciones se puede controlar a través de un

programa de computadora, el cual se comunica con el montaje por el puerto

serial. Utiliza 5 voltios de corriente contínua (DC) para alimentación.

La investigación fue de tipo aplicada y descriptiva y se utilizó la

metodología propuesta por Angulo, porque fue la mejor se adaptó a las

condiciones iniciales.

Para la realización de este prototipo de tarjeta, primero se tuvo que

definir las especificaciones del prototipo, para luego ir al esquema general

del hardware requerido. Luego se realizó un ordinograma general, para luego

hacer la adaptación entre el hardware y el software. Después se hizo el

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ordinograma modular y la codificación del programa, para luego poder

implementar el hardware, depurar el programa, integrarlos y construir el

prototipo, el cual fue por último sometido a pruebas de funcionamiento.

Como resultado, se obtuvo un prototipo que cumplió con las mismas

tareas que un generador de funciones, pero más fácil de manejar para poder

manipular fácilmente los parámetros de las señales, con un nivel de

funcionamiento óptimo. Esta investigación tiene que ver con una de las

variables de estudio de la presente investigación, porque este generador de

funciones produce una forma de onda a una frecuencia determinada, y el

generador de frecuencias es una parte importante del generador

experimental de espectro disperso por salto de frecuencia, porque es el que

crea las frecuencias a las cuales se va a poder saltar posteriormente.

Parra, Douglas (1998) “Diseño del sistema de interconexión de vía

microondas de los servicios de comunicación de redes de área local. Caso:

Servicio autónomo del Puerto de Maracaibo”. El propósito de la investigación

fue diseñar un sistema de interconexión vía microondas para la red de área

local (LAN) del servicio autónomo del Puerto de Maracaibo. La interconexión

se debió realizar de manera inalámbrica, porque no se pudo tender cables ni

aéreos ni subterráneos por el tipo de actividad que se desarrolla en el lugar.

Este sistema vino a reemplazar la forma manual en que se manejaba la

información. La investigación fue de tipo proyecto factible, además de ser de

campo. La metodología empleada fue un compendio de recomendaciones

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recopiladas de diferentes empresas dedicadas a la especialidad de redes.

Para la realización de este sistema de interconexión, primero se

verificó la factibilidad del enlace (técnica, económica y operativa), para luego

calcular los sitios donde debían de colocarse las antenas. Luego se escogió

la frecuencia de operación de las antenas, y por último se diseñó el enlace

de interconexión.

Entre los resultados obtenidos destacan que el enlace es factible, fue

exitoso y el Puerto de Maracaibo acordó que se iba a implantar el sistema de

interconexión. Estos resultados indican la factibilidad de utilizar sistemas

inalámbricos de comunicación no sólo de manera experimental, sino en

casos reales también, especialmente en los cuales los medios alámbricos

son poco viables para instalar.

Bracho, Germania y Ladrón de Guevara, Heidi (2001) “Desarrollo de

un Generador Experimental de Código Pseudoaleatorio para Modulación en

Espectro Disperso de Secuencia Directa”. El propósito de la investigación fue

desarrollar un generador experimental de código pseudoaleatorio para

modulación en Espectro Disperso de Secuencia Directa. La investigación fue

de tipo documental – tecnológico y la metodología empleada fue la de Morris

Mano. Para la realización del Generador Experimental se necesitó de un PC

que tuviera entre sus programas el lenguaje C++, Circuitos integrados

variados, resistencias, capacitores y cables de comunicación con el puerto

paralelo.

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El proceso de generación de la señal fue el siguiente: Se utilizó el PC

para enviar la información a ser codificada, a través del cable de

comunicación con el puerto paralelo, dicha información fue recibida por un

circuito integrado 74165, que es de entrada paralela y salida serial. Luego, la

salida de este circuito se llevó al circuito integrado 74164, que es de entrada

serial y salida paralela, para confirmar los datos de la salida serial, y a una

compuerta or exclusiva, que hace la comparación de bits entre la información

y la secuencia directa. Se usaron dos contadores para cortar al reloj del

74165 y la entrada del 74164 para que no se pierdan los datos. Se utilizó una

compuerta or exclusiva para generar la secuencia de bits pseudoaleatoria,

que será la entrada en paralelo de otro circuito 74165.

La secuencia pseudoaleatoria se realizó con tres bits, A, B y C,

comparando B y C en la or exclusiva y almacenando el resultado en A, luego

se desplaza hacia la derecha y se vuelve a comparar hasta obtener una

secuencia de 8 bits, cantidad máxima a obtener por los tres bits empleados

(2n – 1, donde n es igual a 3).

Luego, con otra compuerta or exclusiva se compara cada uno de los

bits de información con la secuencia de bits pseudoaleatoria almacenada en

el 74165, sincronizados de la siguiente manera: 1 pulso por bit de

información contra 8 pulsos de la secuencia directa. Al final del proceso se

obtiene lo que es el espectro disperso por secuencia directa.

Como resultado se obtuvo el prototipo del generador del espectro

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disperso de Secuencia Directa, el cual funcionó tal y como dice la teoría que

debe de funcionar. Como la secuencia directa es una de las formas del

proceso de espectro disperso, al igual que el salto de frecuencia, es un

antecedente muy importante de la presente investigación, porque se

demuestra que los procesos de espectro disperso se llevan a la práctica y

producen los resultados iguales a los teóricos.

2.- BASES TEÓRICAS

2.1.- GENERADOR EXPERIMENTAL

Un generador desde el punto de vista de electrónica y

comunicaciones, es un circuito oscilador que genera formas de ondas

definidas y estables que se pueden modular externamente o barrer sobre un

rango de frecuencias específico (Tomassi, 1996, p.69) También se puede

definir como un aparato que, en forma estática o dinámica, suministra

energía eléctrica.

Es importante señalar que un oscilador es un aparato que produce un

cambio repetitivo de una forma de voltaje o de corriente. Hay dos tipos de

osciladores: Independientes y de disparo. Los primeros son aquellos que

realiza cambios continuos y repetitivos en la forma de una señal de forma

periódica, mientras que los segundos requieren de una señal de activación

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externa o un pulsador para que produzca el cambio en la forma de voltaje o

corriente. El oscilador utilizado para este generador experimental es de

disparo controlado por voltaje, cuya salida es una onda cuadrada.

El trabajo principal de un oscilador es convertir un voltaje de entrada

de corriente directa (DC) en un voltaje de salida de corriente alterna (AC). La

forma de la onda puede ser de cualquier tipo: cuadrada, triangular, senoidal,

entre otras, con tal de que se repita a intervalos periódicos.

Un generador está compuesto por varios circuitos osciladores quienes

son los encargados de producir las diferentes formas de onda, las cuales

pueden ser ajustables en frecuencia y amplitud. Un generador siempre

produce una señal de salida periódica y determinada, en la mayoría de los

casos sin una señal de entrada (salvo en los que posean osciladores de

disparo)

Un generador casi siempre tiene cuatro secciones: Un oscilador, para

generar la periodicidad de la onda, un formador de ondas, un modulador de

AM y un amplificador para aislar al oscilador de la carga.

2.2.- SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES

Tomassi (1996, p.1) Define los sistemas de comunicaciones como la

transmisión, recepción y procesamie8nto de información, utilizando los

circuitos e lectrónicos apropiados

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Estos sistemas, como cualquier comunicación humana, consisten en

un emisor, ubicado en un punto específico, que trata de enviar un mensaje a

través de un medio o canal a un receptor, ubicado en otro punto.

Figura 1: Diagrama de bloque simplificado de un sistema de Comunicación Fuente: Wayne Tomassi, 1996, p.2

El proceso de comunicación, a nivel más detallado, funciona de la

siguiente manera: El emisor para poder enviar el mensaje tiene que

codificarlo en binario, que es el lenguaje que puede comprender el

computador. Luego, este mensaje es convertido a modo serial de

transmisión, que es el empleado por los sistemas de comunicaciones, por

medio de un convertidor de modo paralelo a serial. Después, esta señal tiene

que ser modulada (convertida de digital a analógico), para que pueda viajar

por el medio de transmisión, en forma de señales eléctricas. Por último, al

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receptor llegan las señales, las cuales se transforman de modo serial al

paralelo y de analógico a digital, para que el receptor pueda interpretar el

mensaje.

Hay un detalle importante en este esquema: En el medio de

transmisión o canal pueden ocurrir distorsiones, ruido o interferencias en la

señal, por lo cual los receptores están equipados con mecanismos para la

detección y control de errores, porque existe la posibilidad de que hayan

errores en la transmisión de los datos, los cuales pueden ser bien sea

corregidos o retransmitidos para que llegue sin error. Adicionalmente, no

existe el canal perfecto de comunicación, porque siempre hay ruidos y

atenuaciones de la señal que vuelven imperfectos a los canales

Continuando con los medios de transmisión, éstos se clasifican en dos

grandes grupos: Los alámbricos y los inalámbricos. Cada uno de ellos tienen

sus velocidades de transmisión y características propias.

El espectro disperso por salto de frecuencia pertenece al dominio de

las comunicaciones inalámbricas, las cuales se van a detallar a continuación.

2.3.- COMUNICACIONES INALÁMBRICAS

Son aquellas comunicaciones que no requieren de cableado físico

como medio de transmisión de información (Halsall, 1998, p. 331).

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Las comunicaciones inalámbricas se han vuelto más comunes por una

serie de razones: La primera es la portabilidad, es decir, que los sistemas de

comunicación inalámbricos se pueden llevar de un sitio a otro sin inversión

adicional, cosa que si pasaría si se tiene un sistema por cableado y el lugar

al que se lleva el equipo es más lejos de lo que llega el cable.

Otra razón por la cual se han popularizado las comunicaciones

inalámbricas es la reducción de los costos de los equipos: Cada vez es más

barato el precio de un teléfono celular o de una computadora portátil,

volviéndose más accesibles al público general este tipo de tecnologías de

comunicación, porque los primeros equipos inalámbricos eran muy costosos

como para que las personas los pudieran adquirir.

Otra razón es la existencia de sitios en los cuales se facilita la

comunicación por medios inalámbricos en comparación con sus contrapartes

alámbricos. Por ejemplo la existencia de un río en medio de dos sitios hace

que sea más fácil colocar una antena de radio que colocar cables por encima

o por debajo del río.

Sin embargo, los sistemas de comunicación inalámbricos tienen dos

desventajas principales: Velocidades de transmisión más lentas que los

sistemas alámbricos y no son muy efectivos cuando llueve. Lo primero es

porque la tecnología alámbrica se desarrolló primero que la inalámbrica y los

equipos están más desarrollados (con la tecnología inalámbrica se puede

llegar hasta pocos Mbps, mientras que con las alámbricas se puede llegar

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hasta 100 Mbps), y la segunda es porque la onda se encuentra con

obstáculos en las gotas de lluvia, lo cual hace que la señal se difunda a

través del espacio, causando problemas de comunicación.

Básicamente, cuando se habla de comunicaciones inalámbricas se

suelen clasificar en dos grupos: Infrarrojos y radiofrecuencia. Como el

espectro disperso por salto de frecuencia funciona con las ondas de

radiofrecuencia, esta investigación ampliará los conceptos inherentes a la

radiofrecuencia.

2.3.1.- COMUNICACIONES INALÁMBRICAS POR RADIO FRECUENCIA

Halsall (1998, p. 333) afirma que las comunicaciones inalámbricas por

radiofrecuencia son las más empleadas para los sistemas de radio comercial

y para la telefonía celular. Es el recurso inalámbrico más popular que hay de

los dos mencionados, porque muchas personas tienen en su casa una radio

o un teléfono celular. Tienen una serie de ventajas que se mencionarán a

continuación:

- Pueden atravesar puertas, paredes y ciertos obstáculos sin problemas

es decir, con poca atenuación de la señal.

- Tiene un alcance más largo que su contraparte en infrarrojo.

- Menor costo de los equipos en comparación con los infrarrojos y

satelitales.

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- La ventaja más importante de la radiofrecuencia es que tiene las

velocidades de transmisión más altas de todos los sistemas de comunicación

inalámbricos. La velocidad obtenible por un sistema de radiofrecuencia es

mayor de 2 Mbps.

Las desventajas de las comunicaciones inalámbricas por

radiofrecuencia son las siguientes:

- Cuando se trata de realizar comunicaciones por radiofrecuencia, el

primer problema es el ancho de banda, porque hay muchas aplicaciones en

el mercado que utilizan la radiofrecuencia como medio de transmisión,

trayendo como consecuencia que se tengan que hacer estudios costosos

para planificar la frecuencia privada y pedir la licencia para operar en dicha

frecuencia, lo cual implica hacer aparatos de radiofrecuencia complejos.

- La denominada pérdida de camino, que depende de muchos factores,

entre los cuales destaca la relación Señal a Ruido (SNR)(debe ser lo más

alta posible, para tener el menor ruido), la temperatura del ambiente y la

actividad eléctrica de la atmósfera (porque son fuentes de ruido que causan

interferencia en la señal), la potencia de salida del receptor y la distancia

entre el emisor y el receptor (porque mientras más lejos se vaya se necesita

más potencia para evitar esta pérdida), y los obstáculos presentes en esa

distancia entre emisor y receptor (porque mientras más rebotes de la señal

más se atenúa).

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- La interferencia en el canal adyacente, situación que ocurre cuando

varios transmisores están en la misma banda de frecuencia y cercanos unos

de los otros. Esto ocurre porque la señal de radio tiene poca atenuación por

las paredes y todas las señales se montan una encima de la otra, lo cual trae

como consecuencia la interferencia mutua.

- La dispersión multicamino. Esto ocurre cuando al receptor llegan varias

señales iguales enviadas por el mismo transmisor, pero que llegaron por

caminos diferentes, trayendo como consecuencia que estas señales que no

debieron de llegar interfieran con las nuevas señales enviadas. Esta

interferencia se vuelve mayor cuanto más alta sea la velocidad de

transmisión. Un problema asociado con esta dispersión es el

desvanecimiento selectivo de frecuencias, causado por la variación en las

longitudes de camino de las diferentes señales recibidas, trayendo como

posible consecuencia que las ondas del multicamino atenúen la señal

principal, pudiendo llegar a cancelarse entre ellas.

- El quinto problema y más grave de todos es la fácil intercepción de la

señal cuando se opera en dominios de frecuencia público (en caso de que no

se quisiera operar en frecuencias privadas), como en los que se trabaja con

los sistemas de radiofrecuencia de computadoras. Es posible que las

personas ajenas a la transmisión puedan interceptar una señal de

radiofrecuencia y violar la privacidad de la comunicación, bien sea demanera

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involuntaria o de manera intencional, porque el aire es un recurso común a

todos los seres humanos.

Con el espectro disperso por salto de frecuencia se pueden solucionar

todos los problemas anteriormente mencionados, porque opera a muy altas

frecuencias, donde no está tan congestionado el espectro radioeléctrico, no

causa interferencia entre los miembros de una red, porque cada quien tiene

su patrón de salto, no tiene problemas de dispersión multicamino y la

persona que trate de interferir con la señal lo que captará será ruido.

2.3.2.- ESPECTRO DISPERSO (SPREAD SPECTRUM (SS))

Jim Geier (Mayo de 1999), define el espectro disperso como una

técnica en la cual se dispersa el poder de una señal a través de unas bandas

de frecuencia más anchas, sacrificando el ancho de banda para una mayor

ganancia de proceso (ganancia de señal a ruido). Aunque parezca

contradictorio, este procedimiento hace que a cambio de un poco de ancho

de banda se haga la señal menos susceptible al ruido eléctrico, lo cual trae

como beneficio una menor interferencia y, por ende, menos errores cuando

el receptor de una transmisión decodifica el mensaje.

Se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial. Surgió por la

necesidad de los militares, que buscaban un sistema de comunicación que

no pudiera ser intervenido fácilmente, para solventar el problema de la

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seguridad de la comunicación por radiofrecuencia en el sistema de

control remoto de la trayectoria de los torpedos. Más adelante, este recurso

llegó al mundo civil.

1985 fue un año importante para esta técnica, porque se empezó a

estimular el uso de aparatos inalámbricos, permitiéndoles usar las bandas

Médicas, industriales y científicas (ISM, sus siglas en inglés y las bandas

comprendidas entre los 2 y 2,8435 GHz) con tal de que usaran la técnica del

espectro disperso. Esto implica que la potencia de salida de estos aparatos

debe ser menor a 1 watt, lo cual abarató los costos de planificación de

frecuencias para no interferir a otros usuarios y de papeleo cuando la

persona quiere mover su equipo de ubicación. Otro beneficio importante es

que al funcionar en tan altas frecuencias, los sistemas pueden soportar

mayores velocidades de transmisión de datos.

La técnica del espectro disperso tiene dos variantes para su

realización: La secuencia directa y el salto de frecuencia. La primera se va a

explicar de forma general y la segunda, que es la más importante para la

investigación, se explicará detalladamente.

2.3.2.1.- ESPECTRO DISPERSO POR SECUENCIA DIRECTA (DSSS)

Fred Halsall (1998, p. 340) escribe que esta técnica consiste en pasar

los datos a transmitir a una compuerta or exclusiva con una secuencia de bits

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pseudoaleatoria, con lo cual el mensaje a transmitir se vuelve mucho más

grande que el original y, las personas que no pertenezcan a la red captarán

esa señal como ruido.

Figura 2: Modulación de Espectro Disperso por Secuencia Directa (DSSS) Fuente: Jack Glas, Agosto de 1996.

Esta secuencia de bits pseudoaleatoria se llama de esta manera

porque esta secuencia en la práctica se realiza con unos registros de

desplazamiento y una compuerta or exclusiva. Esta secuencia hace que un 0

binario se represente de manera diferente a un 1 binario.

Este tipo de espectro disperso tiene una ganancia de procesamiento

muy alta, con lo cual se permiten velocidades de transmisión mayores a 2

mega bits por segundo (Mbps). Pero a velocidades menores de 2 Mbps la

técnica no es tan efectiva.

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Otro aspecto muy importante de la secuencia directa es que puede

llegar a mayor distancia que otros sistemas de modulación.

2.3.2.2.-ESPECTRO DISPERSO POR SALTO DE FRECUENCIA (FHSS)

Fred Halsall (1998, p. 345) escribe que esta técnica consiste en dividir

un ancho de banda dado en varias sub – bandas llamadas canales y utilizar

un canal específico durante un período de tiempo para después saltar al

siguiente canal. La frecuencia del canal se modula con los bits transmitidos

en el momento. Es el cambio repetido de frecuencias durante la transmisión

de radio, realizado comúnmente para minimizar el efecto del ruido eléctrico

sobre la señal, y para impedir la interferencia o intercepción no autorizada de

la señal enviada, incrementando la privacidad de la comunicación y la

capacidad de la señal.

Como la mayoría de los avances en las comunicaciones, al principio a

esta técnica sólo tenían acceso las fuerzas de inteligencia militar. De hecho,

la idea del salto de frecuencia se originó cuando en la Guerra los militares

tenían la idea de hacer un sistema de torpedos por control remoto,

distribuyendo la señal a través de varias frecuencias para protegerse de la

interferencia, o para poder cambiar el curso del torpedo una vez fuera

lanzado, para no tener que lanzar tantos torpedos para lograr dar con el

objetivo. Para los usuarios de la radio que no estén autorizados para

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escuchar la comunicación, la señal de salto de frecuencia parecen pequeñas

descargas de ruido.

Figura 3: Ejemplo de Patrón de comportamiento del Espectro Disperso por Salto de Frecuencia. Fuente: Wayne Tomassi, 1996, p. 769

En esta técnica el transmisor salta entre las frecuencias disponibles de

acuerdo a un algoritmo especificado, el cual determina si el salto es planeado

o al azar. Tanto el transmisor como el receptor están sincronizados,

quedando el receptor sintonizado a la misma frecuencia del transmisor. Una

pequeña carga de datos es transmitida en banda estrecha, luego, el

transmisor salta a otra frecuencia y dispara otra carga. Obviamente esto

implica un ancho de banda mucho mayor que el necesario para transmitir la

misma información a través de una sola frecuencia.

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Los dispositivos que trabajan con el espectro disperso por salto de

frecuencia son económicos y utilizan poca potencia. La gran ventaja de esta

técnica es que pueden coexistir varios puntos de acceso en la misma área,

debido a la cantidad de canales disponibles, cosa que si se tratara de hacer

con varios aparatos de secuencia directa se van a interferir mutuamente.

Otro dato importante del salto de frecuencia es que es menos susceptible al

efecto multicamino, porque con los cambios constantes de frecuencia no da

oportunidad de que la señal se atenúe hacia otro lado.

La ganancia de proceso del espectro disperso por salto de frecuencia

es alta, porque la relación señal a ruido que hay en la entrada del receptor es

baja. También es muy resistente a la interferencia, porque como en el

aparato hay muchas frecuencias a donde saltar, el único momento en el cual

la interferencia puede afectar al sistema es en el que el equipo salte a la

frecuencia interferida, lo cual lo hace por pocos instantes, sumado a que la

señal es de baja potencia y con un código de salto pseudoaleatorio, haciendo

la interferencia algo muy poco probable.

Otra virtud es que se pueden usar muchos tipos de control de acceso

al medio (MAC), entre los cuales destaca el Acceso Múltiple por División de

Tiempo (TDMA), de Frecuencia (FDMA) o de código (CDMA), además de

poseer un tiempo de sincronización del receptor con la señal transmitida de

pequeñas fracciones de segundo, lo cual lo hace ideal para transmisiones de

32

voz y video, aplicaciones en las cuales el tiempo es un factor crucial y

el retardo es un problema.

La virtud del espectro disperso por salto de frecuencia es que si por

casualidad hay interferencia en algún canal del ancho de banda,

simplemente el transmisor envía la información en el siguiente salto sin

ningún problema. Por ser un tipo de comunicación síncrona, no es

aconsejable ir más rápido que 2 Mbps, porque aumentaría

considerablemente el número de errores.

La diferencia básica entre el espectro disperso por salto de frecuencia

y el de secuencia directa es que la secuencia directa dispersa la data a

través del dominio de frecuencia, mientras que el salto de frecuencia divide la

data a través del tiempo.

Si se desea, para mayores niveles de seguridad en las transmisiones

se creó un mecanismo híbrido entre la secuencia directa y el salto de

frecuencia, el cual combina el salto de frecuencia con la secuencia

pseudoaleatoria de bits para el momento de transmitir.

Hay dos tipos de salto de frecuencia: El rápido y el lento. El rápido se

da cuando hay más saltos que datos y el lento es al revés: hay más datos

que saltos.

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Figura 4: (b) Salto de Frecuencia Rápido. (c) Salto de Frecuencia Lento. Fuente: Fred Halsall, 1998, p.346

2.3.2.3.- COMPARACIÓN ENTRE DSSS Y FHSS

El Espectro Disperso por Secuencia Directa y el Espectro Disperso por

Salto de Frecuencia son dos técnicas que buscan un fin común: Aumentar

los niveles de seguridad de las comunicaciones inalámbricas por

radiofrecuencia, pero cada una de ellas lo realiza con un método diferente.

Jim Geier (Mayo de 1999), realizó una comparación entre ambas técnicas y

los puntos más importantes de dicha comparación son los siguientes:

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• El espectro disperso por salto de frecuencia es más susceptible a los

ruidos de banda estrecha que el de secuencia directa.

• El espectro disperso por salto de frecuencia es más robusto frente a la

interferencia que la secuencia directa, porque el salto de frecuencia

simplemente envía el mensaje en otra frecuencia y no hay problema,

mientras que en la secuencia directa una interferencia puede tumbar el

sistema, si el mecanismo de corrección de errores adelantado no funciona.

• El tamaño del paquete de datos del salto de frecuencia es la quinta

parte del tamaño de uno de secuencia directa (400 bytes contra 2000). Esto

hace que los paquetes de salto de frecuencia por lo general tengan que ser

fragmentados.

• El salto de frecuencia sufre mayores tiempos de latencia en el control

de acceso al medio que la secuencia directa.

• Los sistemas de espectro disperso por salto de frecuencia son más

económicos y fáciles de implementar, especialmente para operaciones

portátiles, en comparación a la secuencia directa.

• El salto de frecuencia es más efectivo en espacios interiores y en

ambientes multicamino que la secuencia directa, porque al cambiar de

frecuencia la interferencia multicamino se elimina. Pero la secuencia directa

es más adecuada para espacios exteriores y ambientes sin obstáculos que el

salto de frecuencia, por su ganancia de proceso.

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3.- DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS

Todos los conceptos son del Fred Halsall (1998, Glosario)

Ancho de Banda: Es la diferencia entre la señal senoidal más alta y

más baja que puede transmitirse a través de una red o una línea de

transmisión.

Control de Acceso al Medio (MAC): Procedimiento para asegurarse

que las transmisiones en una red sean de manera segura, ordenada y

equitativa

Dispersión Multicamino: Efecto en las señales de radio y ópticas

consistente en que al receptor llegan múltiples señales del mismo transmisor,

pero que llegan por caminos diferentes. Es una forma de interferencia contra

los siguientes datos a ser recibidos.

Modulación: Técnica mediante la cual se transforma una señal digital

en una analógica o viceversa

Paquete: Cantidad de información enviada o recibida en una red

Relación Señal a Ruido (Singal to Noise Ratio (SNR)): Es la relación

existente entre la potencia de la señal recibida y la potencia de la señal de

ruido existente en el receptor.

Ruido: Son señales eléctricas no deseables que pueden generarse o

captarse en una línea de transmisión.

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4.- SISTEMA DE VARIABLES

El Generador experimental de Espectro disperso por salto de

frecuencia tiene dos variables: El Generador experimental y el espectro

disperso por salto de frecuencia.

4.1.- CONCEPTUAL

Robert Boylestad (1997, p.921), Define un generador experimental

como un aparato que proporciona una señal de corriente alterna (AC) de

amplitud ajustable y frecuencia variable, necesario cuando se trabaja con un

amplificador o un circuito lineal.

Para Fred Halsall (1998, p. 345) el espectro disperso por salto de

frecuencia es una técnica mediante la cual un ancho de banda dado se

divide en varias sub – bandas o canales y se utilizan uno por uno, en un

tiempo corto, antes de saltar al siguiente canal, mezclando la frecuencia con

la información a enviar, siguiendo un patrón de salto pseudoaleatorio.

4.2.- OPERACIONAL

Operacionalmente, el generador experimental es un aparato que es

capaz de recibir un mensaje escrito por una PC, le aplicará la técnica del

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espectro disperso por salto de frecuencia a esta información binaria, por

medio de una secuencia de salto definida previamente, y transmitirá la

información hacia un destino de manera segura, eficiente y económica.

Operacionalmente, el espectro disperso por salto de frecuencia es una

técnica que aumenta la seguridad en el envío de mensajes en redes

inalámbricas, debido a que es resistente a la interferencia externa.