Inalámbrico

Parte de una serie sobre
Antenas
Tipos comunes Dipolo Fractal Bucle Monopolo Antena parabólica Televisión Látigo
Componentes Balun Bloque convertidor ascendente Cable coaxial Contrapeso (sistema de tierra) Alimentar Línea de alimentación Convertidor reductor de bloque de bajo ruido Radiador pasivo Receptor Rotador Talón Transmisor Sintonizador De doble derivación
Sistemas Granja de antenas Radioaficionado Red celular Punto de acceso Red inalámbrica municipal Radio Mástiles y torres de radio Wifi Inalámbrico
Seguridad y regulación Radiación de los dispositivos inalámbricos y salud Dispositivos electrónicos inalámbricos y salud Unión Internacional de Telecomunicaciones ( Reglamento de Radiocomunicaciones ) Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones
Fuentes de radiación/regiones Alineación Nube focal Plano de tierra Lóbulo principal Campo cercano y lejano Lóbulo lateral Plano vertical
Características Ganancia de matriz Directividad Eficiencia Longitud eléctrica Radio equivalente Factor Ecuación de transmisión de Friis Ganar Altura Patrón de radiación Resistencia a la radiación Propagación de radio Espectro radioeléctrico Signal-to-noise ratio Spurious emission
Techniques Beam steering Beam tilt Beamforming Small cell Bell Laboratories Layered Space-Time (BLAST) Massive Multiple-input multiple-output (MIMO) Reconfiguration Spread spectrum Wideband Space Division Multiple Access (WSDMA)
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La comunicación inalámbrica (o simplemente inalámbrica , cuando el contexto lo permite) es la transferencia de información ( telecomunicaciones ) entre dos o más puntos sin el uso de un conductor eléctrico , fibra óptica u otro medio guiado continuo para la transferencia. Las tecnologías inalámbricas más comunes utilizan ondas de radio . Con las ondas de radio, las distancias previstas pueden ser cortas, como unos pocos metros para Bluetooth , o tan lejanas como millones de kilómetros para las comunicaciones por radio en el espacio profundo . Abarca varios tipos de aplicaciones fijas, móviles y portátiles, incluidas radios bidireccionales , teléfonos celulares , asistentes digitales personales (PDA) y redes inalámbricas . Otros ejemplos de aplicaciones de la tecnología inalámbrica de radio incluyen unidades GPS , abridores de puertas de garaje , mouse de computadora inalámbrico , teclados y auriculares , auriculares , receptores de radio , televisión por satélite, televisión abierta y teléfonos inalámbricos . Los métodos algo menos comunes para lograr comunicaciones inalámbricas involucran otros fenómenos electromagnéticos , como la luz y los campos magnéticos o eléctricos, o el uso del sonido.

El término inalámbrico se ha utilizado dos veces en la historia de las comunicaciones, con significados ligeramente diferentes. Se utilizó inicialmente desde aproximadamente 1890 para la primera tecnología de transmisión y recepción de radio, como en la telegrafía inalámbrica , hasta que la nueva palabra radio lo reemplazó alrededor de 1920. Los equipos de radio en el Reino Unido y el mundo de habla inglesa que no eran portátiles continuaron siendo denominados equipos inalámbricos hasta la década de 1960. ^{[1] [2]} El término inalámbrico revivió en las décadas de 1980 y 1990 principalmente para distinguir los dispositivos digitales que se comunican sin cables, como los ejemplos enumerados en el párrafo anterior, de los que requieren cables. Este se convirtió en su uso principal en la década de 2000, debido a la llegada de tecnologías como la banda ancha móvil , Wi-Fi y Bluetooth .

Las operaciones inalámbricas permiten servicios, como comunicaciones móviles e interplanetarias, que son imposibles o poco prácticos de implementar con el uso de cables. El término se utiliza comúnmente en la industria de las telecomunicaciones para referirse a sistemas de telecomunicaciones (por ejemplo, transmisores y receptores de radio, controles remotos, etc.) que utilizan alguna forma de energía (por ejemplo, ondas de radio y energía acústica) para transferir información sin el uso de cables. ^{[3] [4] [5]} La información se transfiere de esta manera tanto a distancias cortas como largas.

La primera conversación telefónica inalámbrica se produjo en 1880, cuando Alexander Graham Bell y Charles Sumner Tainter inventaron el fotófono , un teléfono que enviaba audio a través de un haz de luz. El fotófono requería luz solar para funcionar y una línea de visión clara entre el transmisor y el receptor, lo que reducía en gran medida su viabilidad en cualquier uso práctico. ^[6] Pasarían varias décadas antes de que los principios del fotófono encontraran sus primeras aplicaciones prácticas en las comunicaciones militares y, más tarde, en las comunicaciones por fibra óptica .

A finales del siglo XIX, antes de que existieran sistemas de radio prácticos, se investigaron varios esquemas de señalización eléctrica inalámbrica que incluían el envío de corrientes eléctricas a través del agua y la tierra mediante inducción electrostática y electromagnética . Entre ellos, se encontraban un sistema de inducción patentado por Thomas Edison que permitía que un telégrafo en un tren en marcha se conectara con cables telegráficos que discurrían paralelos a las vías, un sistema de telégrafo de inducción de William Preece para enviar mensajes a través de cuerpos de agua y varios sistemas de telegrafía y conducción terrestre de voz operativos y propuestos.

El sistema Edison fue utilizado por trenes varados durante la Gran Tormenta de Nieve de 1888 y los sistemas conductores de tierra encontraron un uso limitado entre trincheras durante la Primera Guerra Mundial, pero estos sistemas nunca tuvieron éxito económicamente.

En 1894, Guglielmo Marconi comenzó a desarrollar un sistema de telégrafo inalámbrico utilizando ondas de radio , que ya se conocían desde que Heinrich Hertz demostró su existencia en 1888 , pero que se descartaron como formato de comunicación porque parecían, en ese momento, ser un fenómeno de corto alcance. ^[7] Marconi pronto desarrolló un sistema que transmitía señales a distancias mucho más allá de las que cualquiera podría haber predicho (debido en parte a que las señales rebotaban en la entonces desconocida ionosfera ). Marconi y Karl Ferdinand Braun recibieron el Premio Nobel de Física de 1909 por su contribución a esta forma de telegrafía inalámbrica.

La comunicación por ondas milimétricas fue investigada por primera vez por Jagadish Chandra Bose entre 1894 y 1896, cuando alcanzó una frecuencia extremadamente alta de hasta 60 GHz en sus experimentos. ^[8] También introdujo el uso de uniones semiconductoras para detectar ondas de radio, ^[9] cuando patentó el detector de cristal de radio en 1901. ^{[10] [11]} 

La revolución inalámbrica comenzó en la década de 1990, ^{[12] [13] [14]} con el advenimiento de las redes inalámbricas digitales que llevaron a una revolución social y un cambio de paradigma de la tecnología cableada a la inalámbrica, ^[15] incluida la proliferación de tecnologías inalámbricas comerciales como teléfonos celulares , telefonía móvil , buscapersonas , redes informáticas inalámbricas , ^[12] redes celulares , Internet inalámbrico y computadoras portátiles y de mano con conexiones inalámbricas. ^[16] La revolución inalámbrica ha sido impulsada por los avances en radiofrecuencia (RF), microelectrónica e ingeniería de microondas , ^[12] y la transición de la tecnología de RF analógica a la digital, ^{[15] [16]} que permitió un aumento sustancial en el tráfico de voz junto con la entrega de datos digitales como mensajes de texto, imágenes y transmisión de medios . ^[15]

Las comunicaciones inalámbricas pueden realizarse a través de:

La comunicación por radio y microondas transmite información modulando las propiedades de las ondas electromagnéticas transmitidas a través del espacio. En concreto, el transmisor genera ondas electromagnéticas artificiales aplicando corrientes eléctricas que varían con el tiempo a su antena . Las ondas se alejan de la antena hasta que finalmente llegan a la antena de un receptor, que induce una corriente eléctrica en la antena receptora. Esta corriente se puede detectar y demodular para recrear la información enviada por el transmisor.

La comunicación óptica en el espacio libre (FSO) es una tecnología de comunicación óptica que utiliza la luz que se propaga en el espacio libre para transmitir datos inalámbricos para telecomunicaciones o redes informáticas . "Espacio libre" significa que los rayos de luz viajan a través del aire libre o del espacio exterior. Esto contrasta con otras tecnologías de comunicación que utilizan rayos de luz que viajan a través de líneas de transmisión como la fibra óptica o "conductos de luz" dieléctricos.

La tecnología es útil cuando las conexiones físicas son poco prácticas debido a los altos costos u otras consideraciones. Por ejemplo, los enlaces ópticos de espacio libre se utilizan en ciudades entre edificios de oficinas que no están cableados para la conexión en red, donde el costo de tender el cable a través del edificio y debajo de la calle sería prohibitivo. Otro ejemplo ampliamente utilizado son los dispositivos IR de consumo, como los controles remotos y la red IrDA ( Infrared Data Association ), que se utiliza como una alternativa a la red WiFi para permitir que los portátiles, PDA, impresoras y cámaras digitales intercambien datos.

La comunicación sónica, especialmente la ultrasónica de corto alcance, implica la transmisión y recepción de sonido.

La inducción electromagnética solo permite la comunicación y transmisión de energía a corta distancia. Se ha utilizado en situaciones biomédicas, como marcapasos, así como en etiquetas RFID de corto alcance .

Los ejemplos comunes de equipos inalámbricos incluyen: ^[17]

• Dispositivos de control remoto por infrarrojos y ultrasonidos
• Las radios móviles terrestres (LMR ) y las radios móviles especializadas (SMR) profesionales suelen ser utilizadas por entidades comerciales, industriales y de seguridad pública.
• Radio bidireccional para el consumidor, que incluye el servicio de radio familiar FRS , GMRS (servicio de radio móvil general) y radios de banda ciudadana ("CB").
• El Servicio de Radio Amateur (radioaficionado).
• Radios VHF marinas para consumidores y profesionales .
• Equipos de radionavegación y banda aérea utilizados por aviadores y controladores de tráfico aéreo
• Teléfonos celulares y buscapersonas: proporcionan conectividad para aplicaciones portátiles y móviles, tanto personales como comerciales.
• Sistema de Posicionamiento Global (GPS): permite a los conductores de automóviles y camiones, capitanes de barcos y buques, y pilotos de aeronaves determinar su ubicación en cualquier lugar de la Tierra. ^[18]
• Periféricos de computadora inalámbricos: el mouse inalámbrico es un ejemplo común; los auriculares, teclados e impresoras inalámbricos también se pueden conectar a una computadora de forma inalámbrica utilizando tecnología como USB inalámbrico o Bluetooth .
• Teléfonos inalámbricos : son dispositivos de alcance limitado, que no deben confundirse con los teléfonos celulares.
• Televisión por satélite: se transmite desde satélites en órbita geoestacionaria . Los servicios típicos utilizan la transmisión directa por satélite para ofrecer múltiples canales de televisión a los espectadores.

Las radios AM y FM y otros dispositivos electrónicos hacen uso del espectro electromagnético . Las frecuencias del espectro radioeléctrico que están disponibles para su uso en las comunicaciones se consideran un recurso público y están reguladas por organizaciones como la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos , Ofcom en el Reino Unido, la ITU-R internacional o la ETSI europea . Sus regulaciones determinan qué rangos de frecuencia se pueden utilizar para qué propósito y por quién. En ausencia de dicho control o acuerdos alternativos como un espectro electromagnético privatizado, podría producirse el caos si, por ejemplo, las aerolíneas no tuvieran frecuencias específicas con las que trabajar y un operador de radioaficionado interfiriera en la capacidad de un piloto para aterrizar una aeronave. La comunicación inalámbrica abarca el espectro de 9 kHz a 300 GHz. ^{[ cita requerida ]}

Uno de los ejemplos más conocidos de tecnología inalámbrica es el teléfono móvil, también conocido como teléfono celular, con más de 6.600 millones de suscripciones a teléfonos celulares móviles en todo el mundo a finales de 2010. ^[19] Estos teléfonos inalámbricos utilizan ondas de radio emitidas por torres de transmisión de señales para permitir a sus usuarios realizar llamadas telefónicas desde muchos lugares del mundo. Pueden utilizarse dentro del alcance del sitio de telefonía móvil utilizado para alojar el equipo necesario para transmitir y recibir las señales de radio de estos instrumentos. ^[20]

Las comunicaciones de datos inalámbricas permiten la creación de redes inalámbricas entre computadoras de escritorio , portátiles, tabletas , teléfonos celulares y otros dispositivos relacionados. Las diversas tecnologías disponibles difieren en la disponibilidad local, el rango de cobertura y el rendimiento ^[21] y, en algunas circunstancias, los usuarios emplean múltiples tipos de conexión y cambian entre ellos mediante un software de administración de conexiones ^{[22] [23]} o una VPN móvil para manejar las múltiples conexiones como una red virtual única y segura ^[24] . Las tecnologías de soporte incluyen:

Wi-Fi es una red de área local inalámbrica que permite que los dispositivos informáticos portátiles se conecten fácilmente con otros dispositivos, periféricos e Internet. ^{[ cita requerida ]} Estandarizado como IEEE 802.11 a , b , g , n , ac , ax , Wi-Fi tiene velocidades de enlace similares a los estándares más antiguos de Ethernet por cable . Wi-Fi se ha convertido en el estándar de facto para el acceso en hogares privados, dentro de oficinas y en puntos de acceso públicos. ^[25] Algunas empresas cobran a los clientes una tarifa mensual por el servicio, mientras que otras han comenzado a ofrecerlo gratis en un esfuerzo por aumentar las ventas de sus productos. ^[26]

El servicio de datos celulares ofrece cobertura dentro de un rango de 10 a 15 millas desde la estación celular más cercana . ^[21] Las velocidades han aumentado a medida que las tecnologías han evolucionado, desde tecnologías anteriores como GSM , CDMA y GPRS , pasando por 3G , hasta redes 4G como W-CDMA , EDGE o CDMA2000 . ^{[27] [28]} A partir de 2018, la próxima generación propuesta es 5G .

Las redes de área amplia de bajo consumo ( LPWAN ) cierran la brecha entre Wi-Fi y la telefonía celular para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT) de baja tasa de bits.

Las comunicaciones móviles por satélite pueden utilizarse donde no hay otras conexiones inalámbricas disponibles, como en áreas predominantemente rurales ^[29] o en lugares remotos. ^[21] Las comunicaciones por satélite son especialmente importantes para el transporte, la aviación, el uso marítimo y militar. ^[30]

Las redes de sensores inalámbricos son responsables de detectar ruido, interferencias y actividad en las redes de recolección de datos. Esto nos permite detectar cantidades relevantes, monitorear y recolectar datos, formular visualizaciones claras para el usuario y realizar funciones de toma de decisiones ^[31]

Las comunicaciones de datos inalámbricas se utilizan para cubrir una distancia que va más allá de las capacidades del cableado típico en las comunicaciones punto a punto y punto a multipunto , para proporcionar un enlace de comunicaciones de respaldo en caso de una falla normal de la red, para conectar estaciones de trabajo portátiles o temporales, para superar situaciones en las que el cableado normal es difícil o económicamente impráctico, o para conectar de forma remota usuarios o redes móviles.

Los dispositivos periféricos en informática también pueden conectarse de forma inalámbrica, como parte de una red Wi-Fi o directamente a través de una interfaz periférica óptica o de radiofrecuencia (RF). Originalmente, estas unidades utilizaban transceptores voluminosos y altamente locales para mediar entre una computadora y un teclado y un mouse; sin embargo, las generaciones más recientes han utilizado dispositivos más pequeños y de mayor rendimiento. Las interfaces de radiofrecuencia, como Bluetooth o USB inalámbrico , brindan mayores rangos de uso eficiente, generalmente hasta 10 pies, pero la distancia, los obstáculos físicos, las señales competidoras e incluso los cuerpos humanos pueden degradar la calidad de la señal. ^[32] Las preocupaciones sobre la seguridad de los teclados inalámbricos surgieron a fines de 2007 cuando se reveló que la implementación de cifrado de Microsoft en algunos de sus modelos de 27 MHz era altamente insegura. ^[33]

La transferencia de energía inalámbrica es un proceso mediante el cual se transmite energía eléctrica desde una fuente de energía a una carga eléctrica que no tiene una fuente de energía incorporada, sin el uso de cables de interconexión. Existen dos métodos fundamentales diferentes para la transferencia de energía inalámbrica. La energía se puede transferir utilizando métodos de campo lejano que implican el envío de energía/láseres, transmisiones de radio o microondas, o de campo cercano utilizando inducción electromagnética. ^[34] La transferencia de energía inalámbrica se puede combinar con la transmisión de información inalámbrica en lo que se conoce como comunicación alimentada inalámbricamente. ^[35] En 2015, investigadores de la Universidad de Washington demostraron la transferencia de energía de campo lejano utilizando señales de Wi-Fi para alimentar cámaras. ^[36]

Las nuevas tecnologías inalámbricas, como las redes de área corporal móviles (MBAN), tienen la capacidad de monitorear la presión arterial, la frecuencia cardíaca, el nivel de oxígeno y la temperatura corporal. Las MBAN funcionan enviando señales inalámbricas de baja potencia a receptores que alimentan las estaciones de enfermería o los sitios de monitoreo. Esta tecnología ayuda a reducir el riesgo intencional y no intencional de infección o desconexión que surgen de las conexiones por cable. ^[37]

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• Bibliografía - Historia de la radiodifusión inalámbrica y por radio
• Redes, Webs e Infraestructura de la Información en Wikilibros
• Sir Jagadis Chandra Bose: el hombre que (casi) inventó la radio