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.