19 abril 2020

Internet en baja frecuencia ¿un super wifi?


Los antecedentes
Leo con retraso sobre un webinar, donde exponía entre otros mi buen amigo Marcelo Valenzuela, ingeniero de NIC Chile que ha pasado varios años recorriendo el país con el propósito de llevar cobertura de Internet a los lugares aislados y de poca población. EL webinar fue ayer y me lo perdí.

NIC Chile es el registrar de los dominios .cl, depende de la Universidad de Chile, según leo en su página

"NIC Chile es la entidad encargada de administrar el registro de nombres de dominio .CL, el identificador que corresponde al ccTLD (country code Top Level Domain) de Chile; y es responsable de operar la tecnología (DNS) que permite que los nombres funcionen de manera eficiente y segura, para que personas, empresas e instituciones puedan identificarse en Internet".

Una rama de esa organización es Nic Labs, que se dedica a investigar y desarrollar proyectos de infraestructura de Internet, y de estos el más interesante -a mi modo de ver- es el proyecto Yafun, donde trabaja Marcelo. El jefe del proyecto y jefe de NIC Chile es el celebrity guy José Piquert, tatarabuelo fundador de Internet en Chile, que entre otras gracias implementó el primer servicio de email y fue activo posteador de las New en los buenos viejos tiempos.

El Proyecto Yafün nace de las preocupaciones de NIC Chile con relación a la robustez y resiliencia de las redes Internet existentes en el país, a raíz del terremoto del año 2010, que provocó daños considerables en la infraestructura digital. A través de su laboratorio de investigación, NIC Chile Research Labs, se postuló en el año 2016 un primer estudio en CORFO, a través de su línea "Bienes públicos para la competitividad".

Internet por frecuencias bajas
Todo este preámbulo era para explicarles el tema del webinar, que me pareció interesantísimo: usar frecuencias bajas -del orden de los 500 Mhz- para llevar Internet a zonas remotas, solo eso leí pero el asunto despertó mi interés de inmediato ¿Cómo a nadie se le había ocurrido antes hacer una wifi en baja frecuencia? Pero antes, para entender mejor el asunto veamos algo básico sobre

La propagación de las ondas de radio
Cuando yo era chico, en el paleolítico más o menos, la maravilla tecnológica s llamaba "onda corta", estas eran las frecuencias de las bandas de 40 metros (7.4 Mhz más o menos) o 20 metros (14.9 Mhz si la neurona no me falla), esas dos bandas son de las mejores que existen para transmitir por largas distancias, "La Voz de América" y "Radio Moscú" transmitían en esas bandas, porque tienen la particularidad que rebotan en la capas superiores de la ionosfera como muestra la figura

A frecuencias mucho menores o mayores, la radiación pasa de largo y se pierde en el espacio hasta el infinito, el campo no se extingue nunca, pero gracias a este efecto de rebote que ocurre en las frecuencias HF (high frecuency u onda corta) estas son las bandas ideales para transmitir por radio de un continente a otro.

Las distancias más cortas, limitadas normalmente por la curvatura de la tierra son cubiertas por las "ondas de superficie", obviamente mientras más alta la antena el alcance se ve menos limitado por la curvatura terrestre. Estas ondas según su frecuencia pueden atravesar objetos sólidos como paredes, cerros etc. cuando las frecuencias son relativamente bajas, mientras más baja la frecuencia, mayor su capacidad de "penetración" de los obstáculos, me parece -no estoy seguro- que hasta los submarinos pueden transmitir bajo el mar usando frecuencias bajísimas, alrededor de los 20-50 Hz

Con los años y el avance de la tecnología, se han empezado a usar frecuencias cada vez más altas, después de la HF se empezó  desarrollar la VHF, very HF o "banda de 2 metros" de unos 30 a 300 Mhz, usada para las radios tipo Walkie Talkie, y la UHF, ultra HF o "banda de 10 centímetros" de 300 a 3000 Mhz usada en los canales altos de televisión, microondas, telefonía móvil y cosas así. Hay más altas como SHF, THF y TZF pero en comunicaciones llegamos normalmente hasta la UHF solamente.

Simplificando podemos decir que para llegar por el aire con una señal radiante de un punto a otro, mientras mas alta la frecuencia necesitamos menos potencia y tenemos más "ancho de banda", es decir podemos enviar muchas más señales en la misma banda con poca o ninguna interferencia.

¿Por qué entonces no usar solo UHF para todo? El problema es que a medida que sube la frecuencia, la señal que emitimos se va pareciendo cada ve más a la luz, de hecho la luz "es" una señal de radio, entonces (a) casi no rebota y (b) no puede atravesar ningún obstáculo sólido como paredes, edificios, etc. La UHF solo nos sirve mientras tengamos "línea de vista", el transmisor y receptor debe verse entre si sin ningún obstáculo. A veces atraviesa paredes a muy poca distancia, como la Wifi dentro de nuestra casa, pero a distancia la señal se boquea al primer obstáculo sólido que topa. Por eso la telefonía celular necesita miles de antenas para cubrir un espacio sin puntos ciegos.

Esta ha sido la gran limitante e la Wifi, solo sirve a corta distancia y debe tener línea de vista, con suerte funciona bien hasta unos 40 Km. Si usamos frecuencias más bajas -en teoría- podríamos transmitir Internet a cientos de kilómetros, como lo hace la radio, pero como Internet es bidireccional, cada computador debería tener un transmisor de muchos kilowatts de potencia, recordemos que las frecuencias bajas necesitan más potencia para llegar, y eso es inviable, especialmente en equipos portátiles, para que hablar de las antenas.

Además hay un problema regulatorio, las bandas son licitadas por los gobiernos, porque el espectro se considera de propiedad del estado y esto derechos de uso se rematan a precio de oro. Durante muchos años frecuencias en la banda de UHF donde hoy funciona la Wifi se pensaron sin valor y se dejaron liberadas -todas estas regulaciones son a nivel mundial- gracias a eso hoy podemos usar Wifi en nuestras casas sin pagarle nada al fisco ni a una empresa concesionaria como ocurre en otras frecuencias.

El espectro es regulado, no es gratis, entre otras cosas por el problema de interferencia, especialmente en frecuencias bajas, los que son o fuimos radioficionados (yo era CE1-OFD) conocemos ese problema de las bandas repletas, donde uno está hablando y parece otro que lo tapa, pero en frecuencias más altas el ancho de banda disponible es mayor y ese problema ha ido desapareciendo, por eso desde hace tiempo se viene pidiendo que "liberen" nuevas bandas para transmitir señal de Internet.

A todo esto y antes de seguir, les advierto que yo estoy muy oxidado en estos temas, así es que -como dijo Ché Copete- si "me equivoco" me avisan, por eso mi buen amigo Oscar Cabello, que es un As en temas regulatorios que me corrija si me equivoco en algo, yo fui electrónico hace varias generaciones atrás..

Supongo que por eso el interés de usar los 500 Mhz, una frecuencia que está en la parte baja de la banda UHF y permite sortear bastante bien los obstáculos físicos. Estuve leyendo una propuesta para liberar esa banda, lo que permitiría hacer una especie de "súper Wifi"  incluso usarla para proveer de Internet a la telefonía móvil, lo que ahorraría una gran cantidad de antenas.

No me parece una idea muy realista, partiendo por el problema de las antenas. No me imagino los celulares con antenas de 30 o 60 cm, como las orejas de conejo de los televisores antiguos, además es una banda que probablemente necesita más potencia de la que puede entregar la batería de un celular, otro problema sería la interferencia, con miles de celulares funcionando a la vez. Incluso en las altas frecuencias de los celulares actuales, las antenas tienen que hacer maravillas para manejar la interferencia.

Sin embargo la idea de usar esa frecuencia para llevar Internet a lugares rurales, con muy pocas torres repetidoras parece muy buena, aunque tal vez habrían limitaciones de velocidad y ancho de banda, se podría llevar internet de manera barata y eficiente por un canal de frecuencia relativamente baja. Claro que todo depende que se libere ese espacio, que está bastante cercano al que usan los canales altos de la televisión abierta, si no me equivoco. En fin, lástima que me pedí las presentaciones, es un tema muy interesante y habría podido aprender mucho de eso. La próxima vez que Marcelo ande por Arica aprovecharé de preguntarle.

Para los que les interese la historia de la radio, la siguiente foto es de la Estación WLW, la emisora más potente de la historia, que ponía 500 Kw en antena. Las instalaciones todavía existen, están en semi ruina pero son impresionantes y se hacen tour y visitas guiadas hasta el día de hoy, es un gigante de los años 30, cuando la radio AM estaba en la cumbre de su esplendor



11 comentarios:

  1. Yo rescaté una vieja radio a válvula cuando era chico - le arreglé algo del dial. Recuerdo que unas placas giraban enfrente de otras que estaba fijas, años después recibí clases de eso y supuse que que era un capacitor de superficie variable y eso cambiaba la frecuencia - fue la única reparación electrónica de mi vida - y terminé escuchando Radio Moscú en onda corta. Me sentí casi como un espía. Uls

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  2. Todavía funciona la estación onda larga de la BBC (198KHz) en Droitwich, Inglaterra. Tiene una potencia salida de 500kW que la da gran cobertura. Se mantenía por razones obvias durante la guerra fría, y todavía lo utilizan mucho la marina mercante.
    Funciona desde 1934. Yo vi las válvulas de salida. Cada una tiene el porte un poco menos que un cilindro de gas de 45Kg. Historia en vivo.

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  3. Ulschmidt, Juan, yo también fui un fanático de la onda corta. Escuchaba egularmente BBC World Service, VOice of America, Deutsche Welle y Radio Moscú con su programa "Escucha Chile", que dede 1973 estuvo anunciando el avance de las tropas -comandadas por el general Prats- sobre Santiago para retomar el poder popular, el alzamiento de iudades completas contra los militares, los dos millones de muertos y cosas por el estilo, que manera de mentir, nosotros le creíamos todo.

    Radio Moscú tuvo voces muy importantes e el servicio chileno durante años, la principal era Mireya Latorre, que era muy creible y querida en Chile, yo la admiraba mucho, también transmitía Orlando Millas, COrvalán y otros que trabajaron por años haciendo propaganda.

    La BBC tenía programas muy buenos, la historia del rock fue una serie de programas espectaculares donde conversaban las grandes figuras como los Beatles, Cat Stevens, por allí pasaron todos los grandes.

    Somo dice Juan, 500 KW es una cantidad enorme de potencia, creo que hasta el día de hoy no se puede manejar esa salida con elementos de estado sólido, todavía se necesitan tubos de vacío. Lo que cuenta Ulschmidt que arregló son los antiguos condensadores variables mecánicos, hoy casi no existen, son todos de estado sólido. La histori de la radio es apasionante, especialmente las emisoras de onda larga y onda corta, que hoy son muy marginales pero años atrás eran el principal entretenimiento de la gente.

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  4. El método de notificaciones más antiguo fue quizá el realizado por un trovador, que recorría largas distancias para recitar sus versos que la mayoría desatendía, o que unos pocos interpretaban como se les daba la real gana. El pecho del trovador seguía latiendo en baja y en alta frecuencia, viajando de un lugar a otro, como si ignorara la aparente inutilidad de sus esfuerzos.

    Por otra parte, las primeras tecnologías usadas para declamar a distancia usaban - y siguen usando - señales visuales tales como:

    Fuegos de artificio:  

    Fuegos que se encienden sucesivamente en lugares altos para dar algún mensaje. Sus primeros ensayos fueron saludados por la crítica como el colmo del artificio. Sus autores se escogían de hombros, reconociendo que precisamente de eso se trataba: de "artilugios en llamas".

    Señales de humo:

    Estas señales pueden comunicar mensajes complejos y codificados de antemano entre atalayas:

    Las hogueras de Portales son espontáneas; las de Huidobro, en cambio, son elaboradas, pero igualmente incandescentes.

    (Actualmente don Diego y don Vicente estrechan sus manos, por fin reconciliados, en medio de brasas que giran en torno de su eje , como hojas movidas por las poleas de un viento, uno que al mismo tiempo mueve un molino que convierte las materias nietas en materias primas, y luego en choznos derivados.)

    Para una mejor comprensión de esta fumarada, aquí mismo debo terminar esta fumarada.

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  5. Eso de las bandas que son licitadas por los gobiernos, me recuerda la pilleria de los españoles con su impuesto al sol, para quienes usen paneles solares. Socialistas haciendo de las suyas.

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  6. Ennrique, los trovadores fueron las radios humanas en la Edad Media, recorrían esparciendo noticias, hitorias, hechos heróicos, que se tenían que aprender de memoria, los cantares de Roland o del Mio Cid, Beowulf eran larguísimos, todos en verso y de memoria.

    En Chile existió durante muchos años "La Lira Popular" que a la manera de los juglares relataba sobre asesinatos, fusilamientos y sobre todo de política, todo en verso, se imprimía de cualquier manera y tiene un corpus con miles de páginas, que mi buen amigo "Pelícano" Olea se dedica a rescatar y digitalizar con paciencia de chino. La Lira Popular es un proyecto gigantesco, hay que tomarse mucho tiempo leyendo y es medio peligroso porque después no te suelta.

    https://www.lirapopular.cl/

    A todo esto el Pelícano dio su tesis doctoral en forma de paya, pero igual yo le gano payando, cof cof, lo hice tragar polvo un par de veces en CSP si mal no recuerdo.

    Pillantech, el impuesto al sol fue la única salida que tuvo el gobierno para terminar con la locura de los subsidios al sol, que estaban arruinando al fisco, como dices, malditos socialistas, crean un subsidio ridículo y ruinoso y lo tienen que cortar con un impuesto, son una porquería

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  7. Leí el libro de James Gleixk sobre la Información y no fue muy novedoso salvo por el capítulo inicial sobre "lo que dicen los tambores"
    Explica el método africano para transmitir mensajes por la jungla con retumbe de tambores nada más, capaz de viajar cientos de kilómetros en horas, de aldea en aldea.
    Los tambores se sirven del método de la "redundancia", es decir, transmiten mucha más información que la necesaria.
    Es como transmitir un mensaje con pedazos de canciones que conocemos todos.
    Los tambores tocan un tramo de una canción, luego de otra, luego de otra. Todos se saben las canciones, las identifican, las vuelven a cantar: hay palabras, elementos claves, en cada tramo de canción, que tienen sentido combinado con el siguiente y el siguiente - pero no tienen sentido en otra forma. Si quieres informar que el rey ha muerto, tocas una canción que habla del rey y luego otra que habla de la muerte. Nunca se molestaron en crear un "código Morse" de los tambores, usaron el concepto informático de redundancia - que no se formularía hasta el siglo XX - sin saber que lo hacían, claro. Uls

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  8. Interesante, no tenía idea. Es parecido al protocolo o método del TCP-IP, se corta la información en pedazos son un número que indica el orden, luego cada pedazo se va más o menos por su cuenta por el camino que en encuentre desocupado, al llegar se vuelven a poner en orden y cuando está recibido conforme avisa de vuelat. Si faltó un pedazo se pide otra vez

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  9. ¿Muy desubicado volvera publicar aca un sitios de repositorio?
    Sorry, pero es que un sr. abrio su mega.nz con 1,4 teras de series, peliculas, libros aplicaciones etc. Pense que como no publicarlo...
    https://mega.nz/folder/UAdHkYBL#Q5i4LIG2K36RgkRGTWQAvw

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  10. Para nada desubicado, como ministro de agricultura de CSP en el exilio puedes publicar los off topic que se te de la gana.

    Bajé varios textos muy buenos de seguridad informática y Linux, me divertí un rato leyendo "Mens Healt", que revista más payasa

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"Send me a postcard, drop me a line
Stating point of view
Indicate precisely what you mean to say
Yours sincerely, wasting away
Give me your answer, fill in a form
Mine for evermore
Will you still need me, will you still feed me
When I'm sixty-four"