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¿Qué es la radiofrecuencia (RF, rf)?

¿Qué es la radiofrecuencia?

La radiofrecuencia (RF) es una medida que representa la tasa de oscilación del espectro de radiación electromagnética u ondas de radio electromagnéticas, desde frecuencias que van desde 300 gigahercios (GHz) hasta tan bajas como 9 kilohercios (kHz). Con el uso de antenas y transmisores, un campo de RF se puede usar para varios tipos de comunicaciones y transmisiones inalámbricas.

Cómo funciona la radiofrecuencia

La radiofrecuencia se mide en unidades llamadas hercios (Hz), que representan el número de ciclos por segundo cuando se transmite una onda de radio. Un hercio equivale a un ciclo por segundo; Las ondas de radio varían de miles (kilohercios) a millones (megahercios) a miles de millones (gigahercios) de ciclos por segundo. En una onda de radio, la longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia. Las frecuencias de radio no son visibles para el ojo humano. A medida que la frecuencia aumenta más allá de la del espectro de RF, la energía electromagnética toma la forma de microondas, radiación infrarroja (IR), visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

Tecnología RF

Muchos tipos de dispositivos inalámbricos utilizan campos de RF. Teléfonos inalámbricos y celulares, estaciones de transmisión de radio y televisión, Wi-Fi y Bluetooth, sistemas de comunicaciones por satélite y radios bidireccionales, todos operan en el espectro de RF. Además, otros aparatos fuera de las comunicaciones, incluidos los hornos microondas y los abre-puertas de garaje, funcionan en frecuencias de radio. Algunos dispositivos inalámbricos, como los controles remotos de televisores, los teclados y los ratones de las computadoras, funcionan a frecuencias de infrarrojos, que tienen longitudes de onda electromagnéticas más cortas.

Cómo se utiliza el espectro de radiofrecuencia

El espectro de radiofrecuencia incluye el conjunto de frecuencias del marco electromagnético que van desde 30 Hz a 300 GHz. Se divide en varios rangos o bandas y se le asignan etiquetas, como baja frecuencia (LF), media frecuencia (MF) y alta frecuencia (HF), para facilitar su identificación.

Con la excepción del segmento de frecuencia más baja, cada banda representa un aumento de frecuencia correspondiente a un orden de magnitud (potencia de 10). La siguiente tabla muestra las ocho bandas del espectro de RF, mostrando los rangos de frecuencia y ancho de banda. Las bandas de frecuencia súper alta (SHF) y de frecuencia extremadamente alta (EHF) a menudo se denominan bandas espectro de microondas.

Gráfico que describe las ocho bandas del espectro de radiofrecuencia

Congestión e interferencia de RF

En los Estados Unidos, las frecuencias de radio se dividen en bandas con licencia y sin licencia. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) emite licencias que permiten a las entidades comerciales tener el uso exclusivo de una banda de frecuencia en una ubicación determinada. Las entidades incluyen radio de modulación de frecuencia (FM), redes celulares, televisión, comunicaciones militares y por satélite. Las frecuencias sin licencia son gratuitas para uso público, pero siguen siendo un medio compartido.

La competencia por el ancho de banda y los canales de los usuarios de Internet ha aumentado drásticamente en los últimos años, lo que ha provocado problemas de señal. Además, la distribución entre frecuencias no es equitativa. En muchos lugares, es posible encontrar emisoras (estaciones de radio y televisión) con sus propias frecuencias individuales, mientras que una multitud de fuentes compiten por el espacio en las frecuencias sin licencia.

El aumento de la demanda ha dado lugar a una serie de innovaciones orientadas a mejorar la eficiencia del espectro, incluida la gestión dinámica del espectro, la radio troncalizada, la agrupación de frecuencias, el espectro ensanchado, la radio cognitiva y la banda ultraancha.

Cómo las redes celulares usan RF

Una red celular generalmente cubre un área geográfica específica dividida en celdas. A cada celda se le asigna un conjunto de frecuencias a las que se les asignan estaciones base de radio. Cuando se inicia una comunicación, como una llamada de teléfono celular, el dispositivo busca la estación base más cercana para establecer un enlace de radio. Al recibir la llamada, la antena de la estación base establece una conexión con el teléfono. Los teléfonos están diseñados para conectarse periódicamente a la red, lo que les facilita recibir una señal de radio de calidad sustancial desde una antena de estación base cercana.

La tecnología de RF permite utilizar un conjunto de frecuencias en otras celdas, siempre que las celdas no estén colindantes entre sí. Es posible que numerosas personas que llaman en un área utilicen la misma frecuencia porque las llamadas se pueden cambiar a la estación base más cercana con esa frecuencia en particular. Esto aumenta la capacidad de la red celular. Sin embargo, la reutilización de frecuencias funciona solo para transmisiones no relacionadas. Los usuarios aún pueden experimentar algunas interferencias de señales provenientes de otras celdas que usan la misma frecuencia. Es por eso que las redes inalámbricas utilizan un sistema de acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), en el que debe haber al menos una celda entre las celdas que reutilizan la misma frecuencia.

FDMA permite a numerosos usuarios enviar y recibir datos a través del mismo canal de comunicación. Los usuarios de la red celular también pueden moverse de una celda a otra mientras llaman, sin que se corten las llamadas. A través del proceso de transferencia, el dispositivo móvil se mantiene al tanto de la calidad de la señal y de la antena más cercana con la menor congestión. Cuando es necesario, el dispositivo móvil cambia a un canal nuevo y más conveniente.

Cómo 5G usa RF

Los dispositivos inalámbricos habilitados para 5G se conectan a Internet y redes telefónicas mediante ondas de radio que atraviesan una antena cercana. Como la próxima iteración de la tecnología de red de banda ancha inalámbrica, 5G proporciona velocidades máximas de hasta 10 gigabits por segundo (Gbps) para descargas. 5G puede operar en bajas frecuencias (por debajo de 6 GHz), así como rangos de HF, comúnmente conocidos como ondas milimétricas, o Ondas MM (superior a 6 GHz). Cuanto mayor sea la frecuencia, es más probable que el usuario experimente velocidades de transferencia de datos más altas.

Las redes 5G, por lo tanto, proporcionarán más capacidad y servirán como canal para los proveedores de servicios de Internet (ISP) que pueden competir con los servicios de Internet por cable. Las redes 5G también pueden facilitar una mayor conectividad para Internet de las cosas (IoT), ciudades inteligentes y procesos de fabricación avanzados, por nombrar algunos.

5G logra su mayor capacidad mediante el uso de hasta tres tipos diferentes de celdas: macrocelda, celda pequeña y femtocelda, cada una con diseños de antena únicos. Algunas de estas antenas proporcionarán velocidades más altas, mientras que otras cubrirán distancias más largas. Debido a que 5G opera en bandas LF, MF y HF, el hardware apropiado depende de la mejor ruta posible para los usuarios y sus datos.

Las redes 5G también son capaces de reducir la latencia para lograr una respuesta más rápida. Se espera que brinden una experiencia de usuario (UX) más consistente, incluso cuando los usuarios se mueven con frecuencia. También se espera que la llegada de los nuevos estándares de radio 5G (5G NR) aumente las áreas de cobertura y mejore la calidad de la conexión, así como la velocidad y las tasas de datos.

Para obtener más información sobre la frecuencia de radio y su uso en los EE. UU., Lea este artículo sobre bandas con licencia y sin licencia.

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