¿Por qué es necesario regular el Espectro Radioeléctrico?

Las microondas son ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado, generalmente entre 300MHzy 300GHz, que supone un período de oscilaciónde 3ns(3×10−9s) a 3ps(3×10−12s) y una longitud de onda en el rango de 1m a 1mm.

El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las deUHF(ultra-high frequency-frecuencia ultra alta) 0,3-3GHz,SHF(super-high frequency-frecuencia súper alta) 3-30 GHz y EHF(extremely-high frequency-frecuencia extremadamente alta) 30-300 GHz. Otras bandas de radiofrecuencia incluyen ondas de menor frecuencia y mayor longitud de onda que las microondas. Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de onda —en el orden de milímetros—se denominanondas milimétricas.La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en1864 a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell.

Se llama Espectro Radioeléctrico a la porción del Espectro Electromagnético ocupado por las ondas de radio que son las ondas  en las que se apoyan  los servicios de radiocomunicaciones para transportar los distintos géneros de información: simbolos, datos, voz, imagen, etc. es decir es el medio o espacio por donde se propagan las ondas radioeléctricas.

El Espectro Radioeléctrico es un recurso natural de carácter Limitado que contiene un bien de dominio público, sobre el cual cada estado ejerce su soberanía, es decir la gestión del dominio público radioeléctrico y las facultades para su administración y control corresponden a cada estado.

La administración y control del espectro de frecuencias radioeléctricas incluyen, entre otras funciones, la elaboración y aprobación de los planes generales de su utilización, el establecimiento de las condiciones para el otorgamiento del derecho a su uso, la atribución de ese derecho y la comprobación técnica de las emisiones radioeléctricas. Asimismo se integra dentro de la administración, gestión y control del referido espectro , la inspección, detección, localización identificación y eliminación de interferencias perjudiciales, irregularidades y perturbaciones en los sistemas de telecomunicaciones, iniciándose en su caso el oportuno procedimiento sancionador.

La UIT es un Organismo especializado del sistema de las Naciones Unidas encargado de realizar entre otras funciones la labor de gestión del espectro de frecuencias radioeléctricas, del cual nuestro pais es miembro pleno.

A medida que se amplia la utilización de las tecnologías de telecomunicaciones y de los sistemas de radiocomunicaciones para abarcar mas y mas actividades, la labor de la UIT crece en importancia en la vida cotidiana de los habitantes de todo el mundo y por ende los organos reguladores tienen que ir regulando y haciendo mas optimo el uso espectro radioelectrico.

El centro neurálgico de este mundo inalámbrico es el Sector de Radiocomunidaciones donde para el organo regulador cuya tarea es determinar las características técnicas y los procedimientos operativos de una gama cada vez mayor de servicios. Otra función fundamental del sector es la gestión del espectro de frecuencias radioeléctricas, el cual como expresamos anteriormente es un recurso natural finito, cada vez mas solicitado debido al rápido desarrollo de los nuevos servicios de radiocomunicaciones y de la enorme popularidad alcanzada por las tecnología de las comunicaciones móviles.

Como coordinador del espectro a nivel mundial el sector de radiocomunicaciones es responsable de la elaboración y la aprobación del Reglamento de Radiocomunicaciones, un voluminoso conjunto de normas  con carácter de tratado internacional vinculante por el cual se rige la utilización del espectro radioeléctrico unos 40 servicios diferentes en todo el mundo.

Regulación del Espectro Radioeléctrico en Cuba

En Nuestro país el Ministerio de Comunicaciones y dentro de el la UPTCER que es el encargado de ejercer a nombre del estado la soberanía que a este corresponde sobre el Espectro Radioeléctrico, elaborando y estableciendo la política de su utilización, ejecutando su planificación, reglamentación, administración y control. Asi mismo le corresponde velar que el uso del espectro Radioeléctrico se realice en beneficio de la nación, coadyuve al desarrollo económico, y social sostenible y proporcione bienestar y seguridad a la población.

Como en otros países en Cuba existen sus propias normativas y regulaciones relacionadas con la regulación y control de su Espectro Radioeléctrico basadas fundamentalmente en las regulaciones establecidas por la UIT.

Estamos en un proceso de organización y de informatización de la sociedad, con ello también se ven enmarcadas las tecnologías de la información y la comunicación especialmente las que emplean el espectro radioeléctrico no solamente de las personas jurídicas, sino también las personas naturales, las tecnologías empleadas son cada vez más avanzadas y más eficientes, por lo que se hace necesario e imprescindible regular esta actividad, a raíz de la puesta en vigor próximamente de las resoluciones 98 y 99 de 2019 traen consigo una apertura a la creación de redes de radio de área local por radio (RLAN) a personas naturales para uso expresamente personal y sin ánimo de lucro, pudiendo realizar la conexión con otras redes de área local alámbricas o inalámbricas a través del proveedor de servicios de internet (ETECSA), toda esta apertura facilita a las personas naturales ser titular de una red privada de área local (entiéndase áreas pequeñas que pueden ser una manzana, edificaciones, etc, sin sobrepasar la calle) y compartir servicios dentro de la misma red, dicha red privada debe trabajar en modo infraestructura (emplea un solo punto de acceso AP al que se conectan los usuarios de la red, no pudiendo conectarse los usuarios directamente entre ellos), autorizados en las bandas de 2400 a 2483.5 Mhz y 5725 a 5850 Mhz, si esta red privada se quiere conectar a otra red privada será a través del PSI solamente en la banda de 5725 a 5850 Mhz y la potencia de todos los equipos en la red no puede sobrepasar de p.i.r.e los 100 mW, y para acceder a internet 200 mW.
Las cuestiones relacionadas al PIRE, PRA o PRE las hemos tocado en publicaciones anteriores, así como también no deja de ser menos importante los niveles de radiaciones no ionizantes y las interferencias que se pueden provocar los titulares de estas redes entre ellos mismos por el solapamiento de los canales sobre todo en la banda de 2400 a 2483.5 Mhz y en la banda de 5725 a 5850 Mhz nos encontramos que ahí se encuentran también autorizadas las personas jurídicas que poseen licencias de operación en frecuencias especificas autorizadas con 20 Mhz de ancho de banda para interconectar redes de áreas locales, las cuales poseen equipos con potencias superiores a 25 dBm y antenas direccionales y sectoriales con ganancias superiores a los 15 dBi.
Todo ello supone que estas bandas estarán completamente saturadas y el problema principal no sería ya adquirir un equipo sino como mantener una comunicaciones estable y confiable con mi corresponsal debido a los niveles de ruido existentes y la saturación del espectro por la cantidad de equipos emitiendo en una misma frecuencia o en frecuencias cercanas, pienso que ese sería el problema a descifrar.

La banda de frecuencia en la que trabajan hace que se usen en un gran número de aplicaciones y que hoy en día se hayan convertido en indispensables. Algunas de las características más comunes de las microondas son:

• Antenas con ganancias elevadas y tamaño más reducidas, la ganancia de una antena depende de sus dimensiones eléctricas, es decir, de sus dimensiones físicas en relación a la longitud de onda. De modo que se pueden realizar antenas de mayor ganancia en microondas con menor tamaño.
• Mayor ancho de banda relativo, a frecuencias de microondas el ancho de banda relativo es mayor que en bandas de frecuencias menores.
• Dimensiones de los circuitos reducidos, debido al reducido valor de la longitud de onda.
• Teoría de análisis y diseño de circuitos diferente a la de los circuitos de baja frecuencia, debido a que las longitudes de onda son comparables a las dimensiones del circuito.
• Aplicación de las ecuaciones de Maxwell, debido a la variación rápida de las fases de las señales de microondas con la distancia.
• Transparencia de la ionosfera a frecuencias de microondas.
• Transparencia parcial de la atmosfera baja y propagación en línea recta.
• Interacción conla materia, permiten la transferencia de energía de la onda a las partículas de un material.
• Frecuencias de oscilación estables.
• Sección recta radar grande (RCS), de este modo aumentará el objetivo para detectar un blanco.

Las aplicaciones basadas en la tecnología de las microondas son variadas y constituyen un campo de investigación interesante por sus posibilidades prácticas de las cuales algunas son:

• En las Comunicaciones: Comunicaciones vía satélite, Enlaces terrestres (punto a punto, punto multipunto), Sistemas de comunicación personales (PCS), Telefonía celular, Radio localizadores.
• Industriales: Medición del espesor de láminas metálicas y dieléctricas, Medición del diámetro de alambres en operaciones de estirado, Medición del contenido de humedad en papel y textiles, Sellado de plásticos.
• Instrumentos de medición: Analizador de redes, medidor de figura de ruido, analizador de espectros, medidores de potencia, etc.
• En la Agricultura: Destrucción de hongos y gusanos en madera, Eliminación de insectos, cocción y desecación de productos agrícolas y alimenticios.
• Otro: Radares, Monitores de velocidad de vehículos, Diatermia (medicina, calentamiento profundo del cuerpo mediante radiaciones). Definición de Wi-Fi: Es un mecanismo de conexión de dispositivos electrónicos de forma inalámbrica.Wi-Fi,es una marca comercial de Wi-Fi Alliance (una organización que adopta y certifica los equipos que cumplen con los estándares 802.11 de las redes inalámbricas de área local). El objetivo tras la marca WiFi es fomentar las conexiones inalámbricas y facilitar la compatibilidad de los distintos equipos. Todos los productos con conectividad WiFi tienen certificada su interoperabilidad.La denominación WiFi fue creada por la agencia Interbrand, La intención era instaurar un nombre que fuera fácil de recordar. Muchos asociaron WiFi a Wireless Fidelity (“Fidelidad Inalámbrica”).En la actualidad, los estándares certificados por WiFi son muy populares en todo el mundo. Este crecimiento amenaza la disponibilidad del espectro radioeléctrico, sobre todo cuando las conexiones deben concretarse a más de 100 metros de distancia (lo que aumenta el riesgode interferencias). La infraestructura de una conexión WiFi incluye puntos de acceso (emisores remotos),routers (que reciben la señal que emite el cliente de la red) y dispositivos de recepción (tarjetas USB, PCI o PCMCIA). Conceptos básicos: Estos son algunos de los conceptos básicos que se deben conocer:
• Punto de acceso(AP/PA): Se trata de un dispositivo que ejerce básicamente funciones de puente entre una red Ethernet cableada y una red con Wi-Fi sin cables.
• Clientes Wi-Fi: Equipos portátiles (PDAs, Portatiles) con tarjetas Wi-Fi (PCMCIA, USB o MINI-PCI), y equipos de sobremesa con tarjetas Wi-Fi (PCI, USB o internas en la placa).
• SSID(Service Set Identification):Este identificador suele emplearse en las redes inalámbricas creadas con infraestructura. Se trata de un conjunto de servicios que agrupan todas las conexiones de los clientes en un solo canal.
• Roaming: Propiedad de las redes Wi-Fi por la cual los clientes pueden estar en movimiento e ir cambiando de punto de acceso de acuerdo a la potencia de la señal. Ventajas: El punto fuerte de esta tecnología es la ausencia de cables, pudiendo unir un sinfín de dispositivos de diversas características, evitando a los usuarios los dolores de cabeza asociados a la búsqueda y la adquisición del cable adecuado para cada uno de ellos.A ello hay que sumarle:
• La rapidez de instalación.
• Facilidad de funcionamiento.
• Gran escalabilidad.
• Reducción de costes. La ausencia de cables conlleva una reducción elevada de costes. Esto se logra mediante una combinación de factores, el coste relativamente bajo de los routers inalámbricos, sin necesidad de abrir zanjas, perforación u otros métodos que pueden ser necesarias para realizarlas conexiones físicas.
• Ethernet inalámbrico. Wi-Fi se puede considerar de cierta manera una evolución de Ethernet. De modo que una de las ventajas fundamentales es que Wi-Fi y Ethernet, tanto las redes IEEE 802, comparten algunos elementos fundamentales.
• Flexibilidad. El acceso extendido, la reducción de costes, y la movilidad crean oportunidades para nuevas aplicaciones, así como la posibilidad de nuevas soluciones creativas para futuras aplicaciones.
• Movilidad de cara al usuario. Desventajas:
• Poca seguridad, sin embargo, existen diversos protocolos de cifrado que permiten codificar la transmisión de los datos y garantizar su confidencialidad.
• La calidad de la conexión, pues es el resultado de una serie de factores, tales como la radiación electromagnética que generan los electrodomésticos, y esto afecta directamente la velocidad de transmisión. A pesar de su estandarización a nivel global, muchos dispositivos de diferentes marcas no son absolutamente compatibles con la tecnología WiFi, lo cual también repercute en la velocidad.
• Su radio de acción es limitado también, por lo cual resulta especialmente útil para conexiones hogareñas. Sin embargo, es necesario aclarar que un mismo router ofrece una transmisión mucho más estable y con un alcance mucho mayor al aire libre que en una casa, debido a las interferencias mencionadas en el párrafo anterior.
• La cercanía de dos o más puntos de acceso puede afectar la calidad de la comunicación.
• Existe un inconveniente en el hecho de usar frecuencias elevadas, y es que las señales transmitidas a altas frecuencias experimentan una mayor atenuación cuando pasa a través de obstáculos que las señales de menor frecuencia. Esto es porque parte de la energía es transferida al material del obstáculo, reduciendo la amplitud de la señal.
  Intensidad de la señal: Este concepto es importante a tenerlo en cuenta a la hora de establecer una red RLAN. Podemos decir que el nivel de la señal recibida es una función de la potencia de salida del transmisor, la frecuencia utilizada, la distancia recorrida por la señal, y las pérdidas sufridas durante el trayecto que se produce antes de quela señal se reciba. Es fundamental dentro de esta sección hablar de la relación señal a ruido en recepción. El ruido es una función de la intensidad de la fuente de interferencia, la proximidad, y ancho de banda. Todos los receptores contienen una fuente de ruido inherente causada por los procesos físicos fundamentales como el movimiento térmico aleatorio de los portadores de carga. Para obtener una mayor velocidad de transmisión se requiere en recepción una determinada señal a ruido (SNR), de modo que ambos conceptos están fuertemente relacionados.Si se quiere conseguir una SNR mayor:
• Teniendo en cuenta el posicionamiento del router, procurando siempre el mejor posicionamiento tanto para él como para los puntos de acceso, teniendo en cuenta las interferencias y obstáculos del emplazamiento.
• Una antena de alta ganancia, sobre todo en los puntos de acceso, pero también en las estaciones inalámbricas con SNR marginales. Además si es posible, estas antenas deberán proporcionar ganancia con muy poco ruido adicional. También ayudarán a este propósito, antenas direccionales para ayudar a filtrar las fuentes de interferencias de ruido.Por supuesto todo ello dependerá del protocolo utilizado, a continuación mostraremos una gráfica con los distintos parámetros enfunción del protocolo de Wi-Fi utilizado.

Cuando se definió el standardIEEE802.11 (protocolo que regula las redes locales inalámbricas), se especificó también los tres rangos de frecuencia disponibles para los dispositivos que desearan emitir de esta forma,2.4 GHz y 5 GHz. Como hemos especificado antes, la mayoría de dispositivos actuales operan en la franja de frecuencias cercana a 2.4 GHz.Cada rango de frecuencias fue subdividido, a su vez, en multitud decanales.Un canal es cierta banda de frecuencia especificada para la transmisión de las señales electromagnéticas. La comunicación directa entre las estaciones inalámbricas ocurre en un canal. El canal se establece durante la configuración del punto de acceso o router inalámbrico. En la estación inalámbrica, se selecciona el canal durante una exploración de redes disponibles. Básicamente, una exploración es una búsqueda de redes disponibles dentro del alcance del dispositivo de exploración. Para que se considere compatible con Wi-Fi, el dispositivo debe ser capaz de buscar las redes disponibles. El dispositivo se puede dirigir para buscar en un canal en particular o todos los canales. Eso sí, cada país y zona geográfica aplica sus propias restricciones al número de canales disponibles. Por ejemplo, en Norteamérica tan sólo se utilizan los 11 primeros, mientras que en Europa disponen de 13. El problema de esta distribución es que cada canal necesita 22MHz de ancho de banda para operar, y ello produce un solapamiento de varios canales contiguos.

A modo de conocimiento dejamos a ustedes un documento que aunque data de hacer 3 años nos da la memdida de como se regulan estas bandas y su potencia en muchos paises del mundo.

Como se puede apreciar la inmensa mayoria de los paises en el mundo estan acojidos a la normativa regulatoria referida en la resolucion 98/2019 relacionado al ancho de banda, la potencia y la banda de frecuencia.

Aquí aparece un concepto importante a tener en cuenta: el solapamiento. Algunos canales se pueden superponer a otros tal y como aparece en la figura, lo que provoca interferencias. Por ello si nuestra conexión Wi-Fi no va todo lo bien que debería, se puede solucionar esta situación cambiando el canal a otro menos usado entre los puntos de acceso cercanos y que no se superponga con ellos.

Aplicaciones:

De entre las muchas aplicaciones de la tecnología Wi-Fi destacan las siguientes:

• Redes marginales: Sus primeras aplicaciones fueron de carácter marginal, éstas se referían a la instalación de redes en lugares de difícil acceso o que era complicada la instalación de una red cableada. Como ejemplos se tiene a los museos y edificios históricos.
• Redes corporativas en el escenario empresarial: Trata del caso más típico y para el cual fueron diseñadas este tipo de redes. Consiste en un conjunto de puntos de acceso esparcidos por toda la empresa formando así una red WLAN.
• Hot spot: Un hot spot inalámbrico permite que aquellos dispositivos que cuenten con WiFi se conecten a Internet a través de él. Los hot spots son redes WiFi abiertas al público de manera que cualquiera puede conectarse a ellas. Tienen una cobertura de unos 30 metros aproximadamente, en ocasiones son gratuitasy en otras se debe pagar para conectarse a ellos. Los hot spot son utilizados en hoteles, aeropuertos, restaurantes o en espacios abiertos.
• Redes domésticas.
• Redes internas en transportes.
• Redes en hospitales.
• Las aplicaciones de proceso y control industrial, donde las conexiones por cable son demasiado costosos o inconvenientes
• Aplicaciones de emergencia que requieren una configuración inmediata y transitoria.
• Las aplicaciones móviles.
• Las cámaras de vigilancia.