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Nota para el instructor |
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Este indicador de objetivos consta de cuatro propósitos. En primer lugar, los estudiantes deberán poder dibujar y rotular una vista lateral de una onda electromagnética. En segundo lugar, deberán poder dibujar y rotular los elementos que emiten y detectan ondas electromagnéticas (antenas). En tercer lugar, deberán poder mencionar las ventajas y desventajas de las comunicaciones inalámbricas. Finalmente, deberán tener nociones básicas sobre la razón por la cual las comunicaciones inalámbricas no se ahogan en un mar de ruido e interferencias provenientes de otras señales. Este indicador de objetivos se relaciona con la sección sobre la Capa 1 del Objetivo nº 1 del Examen de certificación CCNA.
Pero, ¿cuál es el propósito de incluir todas estas nociones de física en una clase de networking? Las comunicaciones inalámbricas, que requieren una comprensión básica de las ondas electromagnéticas (EM), desempeñarán un papel importantísimo en el futuro de las redes. En realidad, esta información no se incluye en el examen del capítulo o en el Examen de certificación CCNA. Se ofrece como conocimiento adicional, con el propósito de ampliar la comprensión de los estudiantes en el área de networking.
La figura representa el patrón microscópico de los campos eléctricos y magnéticos mutuamente inductivos que constituyen una onda electromagnética (EM) (para información adicional consulte cualquier texto básico de física). El gráfico representa la apariencia que el patrón de onda podría tener en el espacio tridimensional en un instante determinado. El gráfico del espectro electromagnético que se muestra en la figura presenta un excelente resumen de las ondas electromagnéticas, no sólo como un fenómeno que existe en la naturaleza, sino también como una herramienta tecnológica. La figura 3 es una calculadora interactiva que ayuda en la comprensión de los aspectos cuantitativos del gráfico. La calculadora utiliza uno de los principios fundamentales de las ondas electromagnéticas: cuando se producen en el vacío (o en un casi vacío), la frecuencia (en ciclos por segundo, o Hertz) x la longitud de onda (en metros) es siempre igual a la velocidad de la luz (en metros por segundo). Tenga en cuenta que hay menúes desplegables para expresar las frecuencias y las longitudes de onda utilizando distintas unidades métricas. Este es un ejercicio muy útil para exponentes, el sistema métrico y el análisis dimensional (por unidades).
Los esfuerzos comerciales masivos para las comunicaciones inalámbricas (principalmente teléfonos celulares y las LAN inalámbricas (WLAN)) son los que dominan los desarrollos tecnológicos dentro de las bandas (gamas) de 900 MHz, 2,4 GHz, 5,7 GHz y 820 nanómetros del espectro electromagnético. Una tarea que se puede plantear a los estudiantes es que descubran cuáles son las longitudes de onda de su estación FM favorita, por ejemplo, 105,3 MHz, o de un teléfono celular, 900 MHz.
La ventaja principal de las comunicaciones inalámbricas (cuyo descubrimiento, atribuido a Marconi, se produjo hace más de100 años) es obvia: ¡no hay cables! Sin embargo, existen problemas importantes relacionados con la distancia (las ondas interactúan con la materia, que atenúa la potencia de la onda), los obstáculos (las ondas interactúan con estructuras naturales y creadas por el hombre), la asignación de ancho de banda (sólo hay determinadas frecuencias disponibles, ya que los seres humanos utilizan el espectro electromagnético para muchos otros propósitos) y la seguridad (las redes inalámbricas necesitan algún tipo de cifrado porque se irradian y pueden ser detectadas por cualquier persona que se encuentre en el área y que cuente con el equipo adecuado). A pesar de estas limitaciones, las comunicaciones inalámbricas están cambiando el mundo en el que vivimos. ¿Usted está preparado? |
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Las señales inalámbricas son ondas electromagnéticas que pueden recorrer el vacío del espacio exterior y medios tales como el aire. Por lo tanto, no es necesario un medio físico para las señales inalámbricas, lo que hace que sean un medio muy versátil para el desarrollo de redes. La figura representa una onda electromagnética. La figura ilustra una de las tablas más importantes en el área de ciencia y tecnología, la tabla del espectro electromagnético. Puede resultarle sorprendente el hecho de que, a pesar de que todas las ondas (ondas de potencia, ondas de radio, microondas, ondas de luz infrarroja, ondas de luz visible, ondas de luz ultravioleta, rayos x y rayos gamma) parecen ser muy distintas, todas comparten algunas características muy importantes:
- Todas estas ondas tienen un patrón energético similar al que se representa en la figura
. - Todas estas ondas viajan a la velocidad de la luz, c = 299. 792.458 metros por segundo, en el vacío. Para ser más precisos, esta velocidad podría denominarse velocidad de las ondas electromagnéticas.
- Todas estas ondas cumplen con la ecuación (frecuencia) x (longitud de onda) = c.
- Todas estas ondas viajan por el vacío. Sin embargo, interactúan de manera muy diferente con los distintos materiales.
La diferencia principal entre las distintas ondas electromagnéticas es la frecuencia. Las ondas electromagnéticas de baja frecuencia tienen una longitud de onda larga (la distancia entre un pico de la onda sinusoidal y el siguiente pico), mientras que las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta.
La calculadora interactiva de la figura le permite realizar experimentos. Pruebe la calculadora interactiva realizando las siguientes actividades:
- Escriba una frecuencia y observará que la calculadora muestra la longitud de onda.
- Escriba una longitud de onda y observará que la calculadora muestra la frecuencia.
En ambos casos, la calculadora muestra la onda electromagnética asociada con el cálculo.
Una aplicación común de la comunicación inalámbrica de datos es la que corresponde a los usuarios móviles. Algunos ejemplos de usuarios móviles incluyen:
- los pasajeros de automóviles o aviones
- los satélites
- las sondas espaciales remotas
- los transbordadores espaciales y las estaciones espaciales
- cualquier persona/cualquier cosa/cualquier lugar/cualquier momento que requiera comunicaciones de datos de red,
- comunicaciones independientes del uso de cables de cobre o la fibra óptica
Otra aplicación común de las comunicaciones de datos inalámbricas son las LAN inalámbricas (WLAN), que se desarrollan según los estándares IEEE 802.11. Las WLAN normalmente utilizan ondas de radio (por ejemplo, 902 MHz), microondas (por ejemplo, 2,4 GHz) y ondas infrarrojas (por ejemplo, 820 nanómetros) para las comunicaciones. Las tecnologías inalámbricas son una parte fundamental del futuro del networking.
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