Comunicaciones por Radio – Tecnologías, Redes y Servicios

Sinopsis del producto

Presenta los aspectos más destacados de los sistemas de comunicaciones por radio utilizados actualmente, así como otros relativos a las tecnologías y servicios asociados, al espectro electromagnético y a la legislación a la que deben someterse, se inicia con una breve introducción histórica y presenta los conceptos principales de las radiocomunicaciones, describiendo en detalle el espectro electromagnético, así como las propiedades de las ondas electromagnéticas y su empleo para la emisión y recepción de información.

Presenta sus conceptos fundamentales y las diversas divisiones en bandas existentes, detallando para cada una sus características principales y sus aplicaciones concretas. A continuación, se pasa a explicar los principales sistemas de radiocomunicaciones por radio o sin hilos y los servicios que se pueden recibir a través de ellos, incluyendo clasificaciones y tipologías, con especial dedicación a las comunicaciones inalámbricas (Wi-Fi, Bluetooth, WiMAX, RFID, NFC, etc.), celulares (GSM, GPRS, UMTS, HSPA y LTE) y por satélite (LEO, MEO y GEO), comentándose los servicios tanto terrestres como marítimos y aeronáuticos, también expone diversos aspectos la de reglamentación, se presentan las características del espectro como recurso estratégico y se muestra el papel de diversos organismos de normalización; se describe la legislación aplicable al uso del espectro y a la protección frente a las radiaciones electromagnéticas.

Ventaja Competitiva:

• Explicado desde una perspectiva actual, de manera clara, sencilla y rigurosa, de modo que el lector pueda entenderlo sin necesidad de conocimientos previos.

Conozca:

• Las bases necesarias para entenderlas comunicaciones por radio.


• La historia de las radiocomunicaciones


• Los sistemas de radiocomunicaciones.


• El espectro electromagnético.


• La reglamentación en radiocomunicaciones.

Aprenda:

• Como caracterizar las comunicaciones por satélite que constituyen el elemento fundamental para la radiocomunicación.

Aplique:

• Los servicios de radiocomunicaciones.


• Servicios Móviles y redes inalámbricas.

Contenido:
.
ACERCA DE LOS AUTORES ..........................................................................................15
INTRODUCCIÓN ..............................................................................................................17

CAPÍTULO 1. HISTORIA DE LAS RADIOCOMUNICACIONES.............................21

1.1 ORIGEN DE LAS RADIOCOMUNICACIONES................................................21
1.1.1 Descubrimiento de las ondas electromagnéticas ......................................23
1.1.2 Los primeros desarrollos. Telegrafía sin hilos..........................................25
1.1.3 Invención de la radio ................................................................................27
1.1.4 Invención de la televisión.........................................................................32
1.2 LOS PIONEROS DE LAS RADIOCOMUNICACIONES...................................34
1.2.1 Maxwell....................................................................................................35
1.2.2 Hertz .........................................................................................................37
1.2.3 Popov........................................................................................................39
1.2.4 Tesla..........................................................................................................40
1.2.5 Marconi.....................................................................................................43
1.2.6 Fessenden..................................................................................................47
1.3 EVOLUCIÓN Y NORMALIZACIÓN ..................................................................48
1.3.1 Estado actual de las radiocomunicaciones................................................50
1.3.2 Normalización ..........................................................................................52
1.4 ALGUNOS SISTEMAS RELEVANTES ..............................................................58
1.4.1 Satélites de comunicaciones .....................................................................59
1.4.2 Telefonía móvil.........................................................................................61
1.4.3 Redes inalámbricas de datos.....................................................................66

CAPÍTULO 2. INTRODUCCIÓN A LAS COMUNICACIONES INALÁMBRICAS...............................................................................................................67

2.1 CONCEPTOS DE RADIOCOMUNICACIONES ................................................67
2.1.1 Tipos de radiocomunicación.....................................................................68
2.1.2 Emisión y recepción. Estaciones radioeléctricas......................................70
8 COMUNICACIONES POR RADIO © RA-MA
2.2 ONDAS. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS..........................................................70
2.2.1 Caracterización de una onda como función sinusoidal ............................72
2.3 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.....................................................................75
2.3.1 Polarización de ondas electromagnéticas .................................................77
2.3.2 Velocidad de propagación en ondas electromagnéticas............................79
2.3.3 Dualidad de la radiación...........................................................................79
2.3.4 Energía de las ondas electromagnéticas ...................................................79
2.4 PROCESO DE RADIOCOMUNICACIÓN ..........................................................80
2.4.1 Transmisión de información. Modulación................................................80
2.4.2 Tratamiento de señales. Conceptos básicos..............................................83
2.4.3 Técnicas de acceso múltiple al medio ......................................................86
2.4.4 Producción de radiación ...........................................................................89
2.4.5 Aplicaciones de la radiación.....................................................................91
2.5 COMUNICACIONES INALÁMBRICAS Y RADIO...........................................92
2.5.1 Empleo de la terminología........................................................................93

CAPÍTULO 3. SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES .....................................95

3.1 SISTEMA. CONCEPTOS PRINCIPALES ...........................................................95
3.1.1 Esquema y componentes del sistema........................................................96
3.1.2 Estaciones radioeléctricas. Elementos típicos ..........................................98
3.2 ANTENAS .............................................................................................................99
3.2.1 Emisión y recepción ...............................................................................100
3.2.2 Parámetros de una antena .......................................................................101
&ODVL¿FDFLRQHVGHDQWHQDV......................................................................103
3.2.4 Antenas de hilo .......................................................................................104
3.2.5 Antenas de apertura ................................................................................108
3.2.6 Antenas planas........................................................................................109
$QWHQDVFRQUHÀHFWRUSDUDEyOLFDV........................................................109
3.2.8 Arrays..................................................................................................... 111
3.2.9 Antenas inteligentes................................................................................ 112
3.2.10 Diagrama de radiación de una antena..................................................... 114
3.3 EL CANAL RADIOELÉCTRICO....................................................................... 117
3.3.1 Tipos de canal radioeléctrico.................................................................. 118
3.3.2 Radioenlaces........................................................................................... 119
3.3.3 Modelos de representación de canal....................................................... 119
3.3.4 Zona de Fresnel ......................................................................................121
3.4 RUIDO E INTERFERENCIA..............................................................................123
3.5 EFECTOS DE RADIOPROPAGACIÓN ............................................................125
3.5.1 Absorción................................................................................................126
3.5.2 Dispersión...............................................................................................129
5HÀH[LyQ.................................................................................................130
3.5.4 Refracción...............................................................................................131
3.5.5 Difracción ...............................................................................................132
3.5.6 Desvanecimiento ....................................................................................133
3.5.7 Efecto doppler.........................................................................................133
© RA-MA ÍNDICE 9
3.5.8 Despolarización ......................................................................................134
3.5.9 Diversidad y multitrayecto .....................................................................134
3.5.10 Climatología ...........................................................................................135
3.6 PARÁMETROS DE RADIACIÓN DE UN SISTEMA ......................................136
3.6.1 Parámetros de emisión............................................................................136
3.6.2 Denominación de las emisiones .............................................................137
3.6.3 Características de propagación ...............................................................142
3.6.4 Parámetros de recepción y explotación ..................................................144

CAPÍTULO 4. COMUNICACIONES POR SATÉLITE ..............................................145

4.1 SATÉLITES. CONCEPTOS PRINCIPALES ......................................................145
4.1.1 Componentes de los satélites..................................................................147
4.1.2 Sistemas de satélites ...............................................................................150
4.2 ÓRBITAS SATELITALES...................................................................................151
&ODVL¿FDFLRQHVGHyUELWDV.......................................................................153
4.2.2 Órbita geoestacionaria ............................................................................156
4.2.3 Comparativa entre órbitas geocéntricas..................................................159
4.3 USOS Y COBERTURAS DE LOS SATÉLITES ................................................161
$SOLFDFLRQHVGHORVVDWpOLWHVDUWL¿FLDOHV.................................................161
1~PHURGHVDWpOLWHVDUWL¿FLDOHV...............................................................162
)UHFXHQFLDVGHORVVDWpOLWHVDUWL¿FLDOHV...................................................163
4.3.4 Coberturas satelitales..............................................................................164
4.4 VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL SATÉLITE.......................................166
4.5 HAPS....................................................................................................................166
4.5.1 Tipos de plataformas estratosféricas ......................................................167
4.5.2 Características de los sistemas HAPS ....................................................168

CAPÍTULO 5. EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO.........................................173

5.1 ESPECTRO Y PROPAGACIÓN .........................................................................173
5.1.1 Espectro electromagnético y materia......................................................174
5.1.2 Espectro electromagnético y telecomunicaciones ..................................177
5.2 DIVISIÓN DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO ...................................178
5.2.1 Nomenclatura de bandas de frecuencia según UIT-R.............................179
5.2.2 Otras nomenclaturas para bandas de frecuencia.....................................181
5.2.3 Ondas subradio .......................................................................................183
5.2.4 Ondas radioeléctricas..............................................................................185
5.2.5 Microondas .............................................................................................186
5.2.6 Rayos T...................................................................................................186
5.2.7 Radiación infrarroja................................................................................187
5.2.8 Luz visible ..............................................................................................190
5.2.9 Radiación ultravioleta.............................................................................193
5.2.10 Rayos X ..................................................................................................195
5.2.11 Rayos gamma .........................................................................................197
5.2.12 Rayos cósmicos ......................................................................................198
5.2.13 Radiación y atmósfera ............................................................................200
5.3 RADIACIÓN Y ESPECTRO...............................................................................201
5.3.1 Radiación ionizante y no ionizante.........................................................201
5.3.2 Radiación y radiactividad .......................................................................202
5.4 EL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO ................................................................203
5.4.1 Banda 4. VLF .........................................................................................204
5.4.2 Banda 5. LF ............................................................................................204
5.4.3 Banda 6. MF ...........................................................................................204
5.4.4 Banda 7. HF............................................................................................205
5.4.5 Banda 8. VHF .........................................................................................205
5.4.6 Banda 9. UHF.........................................................................................206
5.4.7 Banda 10. SHF........................................................................................206
5.4.8 Banda 11. EHF........................................................................................206

CAPÍTULO 6. SERVICIOS DE RADIOCOMUNICACIONES .................................207

6.1 CLASIFICACIONES DE LOS SERVICIOS ......................................................209
6.1.1 Tipos de servicios de radiocomunicaciones ...........................................210
6.1.2 Tipos de estaciones radioeléctricas.........................................................216
6.2 SERVICIO FIJO...................................................................................................219
6HUYLFLR¿MRSRUVDWpOLWH..........................................................................221
6.2.2 Telepuertos..............................................................................................223
6.2.3 Terminales y sistemas VSAT..................................................................224
6.3 SERVICIO MÓVIL TERRESTRE ......................................................................226
6.4 SERVICIOS MARÍTIMOS Y AERONÁUTICOS ..............................................226
6.5 SERVICIOS DE RADIODIFUSIÓN...................................................................226
6.5.1 Tipos de servicio de radiodifusión..........................................................226
6.5.2 Redes de radiodifusión ...........................................................................228
6.5.3 Periodismo electrónico ...........................................................................231
6.5.4 Servicios y frecuencias para la radiodifusión.........................................233
6.5.5 Radiodifusión sonora analógica en onda media .....................................233
6.5.6 Radiodifusión sonora analógica en onda corta.......................................234
6.5.7 Radiodifusión sonora analógica en ondas métricas................................235
6.5.8 Radiodifusión sonora digital terrenal .....................................................236
6.5.9 Radiodifusión de televisión analógica....................................................238
6.5.10 Radiodifusión de televisión digital.........................................................238
6.6 SERVICIO DE RADIOAFICIONADOS.............................................................244
3UiFWLFDGHODUDGLRD¿FLyQ.......................................................................245
7LSRVGHHVWDFLyQGHUDGLRD¿FLRQDGRV....................................................248
,GHQWL¿FDWLYRVGHORVUDGLRD¿FLRQDGRV ...................................................250
6.6.4 Abreviaturas de servicio .........................................................................252
6.6.5 Diexismo y tarjetas QSL.........................................................................256
6.6.6 Características técnicas del servicio .......................................................257
6DWpOLWHVGHUDGLRD¿FLRQDGRV ..................................................................260
%DQGDVGHIUHFXHQFLDSDUDUDGLRD¿FLRQDGRV...........................................261
6.6.9 Banda ciudadana. CB-27 ........................................................................262
6.7 SERVICIOS DE POSICIONAMIENTO Y NAVEGACIÓN...............................264
6.7.1 Tipos de sistemas de posicionamiento y navegación .............................265
6.7.2 Primeros sistemas de posicionamiento y navegación.............................267
6.7.3 Sistemas GNSS.......................................................................................269
6.7.4 Sistemas regionales y locales .................................................................272
6.7.5 Sistemas asistidos y diferenciales...........................................................272
6.7.6 Sistemas de aumentación........................................................................274
6.7.7 Determinación de la posición ................................................................279
6.7.8 Frecuencias de los servicios de radionavegación ...................................282
6.7.9 Comparativa entre sistemas GNSS.........................................................284
6.8 SERVICIOS CIENTÍFICOS................................................................................285
6.8.1 Servicio de exploración de la Tierra por satélite ....................................285
6.8.2 Servicio meteorológico...........................................................................294
6.8.3 Servicio de investigación espacial..........................................................301
6.8.4 Servicio de radioastronomía ...................................................................303
6.9 SERVICIOS OPERACIONALES........................................................................305
6.9.1 Servicio entre satélites............................................................................305
6.9.2 Servicio de operaciones espaciales.........................................................307
6.10 SERVICIOS DE APOYO.....................................................................................310
6.10.1 Servicios de frecuencias patrón y señales horarias.................................310
6.10.2 Servicio de seguridad..............................................................................314
6.11 SERVICIOS ESPECIALES .................................................................................314

CAPÍTULO 7. SERVICIOS MÓVILES.........................................................................315

7.1 CLASIFICACIÓN DE LOS SERVICIOS ...........................................................316
7.2 RADIOBÚSQUEDA............................................................................................319
7.2.1 Concepto y tipos .....................................................................................319
7.3 RADIOTELEFONÍA DE CORTO ALCANCE ...................................................321
7.3.1 Radiotelefonía móvil privada ................................................................322
7.4 TELEFONÍA SIN HILOS....................................................................................325
7.4.1 Generaciones CT0, CT1 y CT2 ..............................................................326
7.4.2 El estándar DECT...................................................................................326
7.5 TELEFONÍA MÓVIL CELULAR.......................................................................329
7.5.1 Sistemas celulares...................................................................................330
7.5.2 Generaciones de telefonía móvil ............................................................335
7.5.3 Telefonía móvil 1G. AMPS, NMT, TACS..............................................339
7.5.4 Telefonía móvil 2G. GSM-GPRS...........................................................342
7.5.5 Telefonía móvil 3G. UMTS-CDMA.......................................................348
7.5.6 Telefonía móvil 4G. LTE y LTE-A.........................................................352
7.5.7 Terminales móviles.................................................................................360
7.5.8 Comunicaciones móviles por satélite .....................................................363
7.6 REDES HETEROGÉNEAS Y SMALL CELLS ...................................................366
&UHFLPLHQWRGHOWUi¿FRGHGDWRV.............................................................367
7.6.2 La solución de las small cells.................................................................368
12 COMUNICACIONES POR RADIO © RA-MA
7.7 SERVICIOS MARÍTIMOS .................................................................................371
7.7.1 Bandas de frecuencias ............................................................................373
7.7.2 Sistema mundial de socorro y seguridad marítima.................................377
7.7.3 COSPAS - SARSAT ...............................................................................385
7.8 SERVICIOS AERONÁUTICOS..........................................................................389
7.8.1 Bandas de frecuencias ...........................................................................390
7.8.2 Estaciones aeronáuticas ..........................................................................393

CAPÍTULO 8. REDES INALÁMBRICAS ....................................................................401

8.1 RED INALÁMBRICA. CONCEPTO Y CLASIFICACIÓN ..............................402
8.1.1 Concepto de red inalámbrica ..................................................................402
&ODVL¿FDFLRQHVGHUHGHVLQDOiPEULFDV....................................................403
8.2 REDES WBAN....................................................................................................407
8.2.1 Concepto y características generales ......................................................407
8.2.2 Redes BSN..............................................................................................408
8.2.3 Redes WSN.............................................................................................409
8.3 REDES WPAN.....................................................................................................417
8.3.1 Concepto y características generales ......................................................417
8.3.2 Tecnologías de redes WPAN ..................................................................418
8.4 REDES WLAN ....................................................................................................440
8.4.1 Concepto y características generales ......................................................441
8.4.2 Arquitectura............................................................................................441
8.4.3 Normalización WLAN............................................................................444
8.4.4 WI-FI 802.11 ..........................................................................................448
8.5 REDES WMAN ...................................................................................................461
8.5.1 Concepto y características generales ......................................................461
8.5.2 Tecnologías de redes WMAN.................................................................462
8.6 REDES WRAN....................................................................................................468
8.6.1 Concepto y características generales ......................................................468
8.6.2 Tecnologías de redes WRAN..................................................................469
8.7 REDES WWAN ...................................................................................................471
8.7.1 Concepto y características generales ......................................................471
8.7.2 Tecnologías de redes WWAN.................................................................472

CAPÍTULO 9. REGLAMENTACIÓN EN RADIOCOMUNICACIONES ................473

9.1 EL ESPECTRO COMO RECURSO ESTRATÉGICO........................................474
9.1.1 El espectro como recurso natural............................................................475
9.1.2 El espectro como recurso limitado .........................................................476
9.1.3 El espectro como recurso escaso ............................................................476
9.1.4 El espectro como recurso internacional..................................................477
9.1.5 El espectro como recurso económico .....................................................478
9.1.6 Importancia estratégica del espectro.......................................................478
9.2 UIT-R....................................................................................................................479
9.2.1 Estructura y sectores de UIT...................................................................481
9.2.2 Estructura de UIT-R. Sector de radiocomunicaciones............................483
9.2.3 Comisiones de estudio de radiocomunicaciones ...................................487
© RA-MA ÍNDICE 13
9.2.4 Conferencias mundiales y regionales .....................................................491
9.2.5 Recomendaciones y otras publicaciones ................................................491
9.2.6 Reglamento de Radiocomunicaciones....................................................497
9.3 OTROS ORGANISMOS DE NORMALIZACIÓN ............................................500
9.3.1 Organismos regionales de normalización...............................................500
9.3.2 CEPT ......................................................................................................501
9.3.3 Organismos nacionales de normalización ..............................................502
9.3.4 Otros consorcios de investigación y estandarización .............................502
9.4 RADIOCOMUNICACIONES. LEGISLACIÓN BÁSICA.................................503
9.4.1 Ley General de Telecomunicaciones......................................................503
9.4.2 Real Decreto 863/2008 ...........................................................................510
9.4.3 Otra legislación aplicable en radiocomunicaciones................................ 511
9.5 EL ESPECTRO COMO BIEN DE DOMINIO PÚBLICO..................................513
9.5.1 El dominio público radioeléctrico ..........................................................513
9.5.2 Tipos de uso y títulos habilitantes ..........................................................514
9.5.3 Servidumbres radioeléctricas..................................................................516
9.5.4 Tasas por reserva de dominio público ....................................................516
9.6 ATRIBUCIÓN, ADJUDICACIÓN Y ASIGNACIÓN ........................................520
9.6.1 Atribución de frecuencias.......................................................................522
9.6.2 Adjudicación de frecuencias...................................................................524
9.6.3 Asignación de frecuencias......................................................................526
9.6.4 Bandas con y sin licencia. Bandas ICM .................................................527
9.7 CUADROS DE ATRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS.........................................530
9.7.1 Cuadro internacional de atribución.........................................................531
9.7.2 Cuadro europeo de atribución.................................................................535
9.7.3 Cuadro nacional de atribución. CNAF ...................................................538
9.8 REGLAMENTACIÓN TÉCNICA.......................................................................552
&HUWL¿FDFLRQHVHLQWHUIDFHVUDGLRHOpFWULFDV.............................................552
9.8.2 Radiaciones y salud. Niveles de exposición...........................................554
ACRÓNIMOS ...................................................................................................................563
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................575
ÍNDICE ALFABÉTICO ...................................................................................................579

9786077077244

HUIDOBRO, Varios