Muchas personas suponen que un radioenlace de larga distancia en la banda de los 900MHz es mejor que uno en 2.4GHz. Esta suposición se basa en el hecho de que, en una distancia dada, la atenuación sufrida por las ondas de radio aumenta con la frecuencia de operación. Sin embargo esto último no es el único factor que puede afectar el rendimiento de un enlace. En este artículo vamos a enumerar esos factores y además haremos una comparación práctica entre ambas frecuencias.
Pérdida en el espacio libre
La atenuación acarreada con la distancia favorece a los 900 MHz por sobre los 2.4GHz. Dada una distancia, la pérdida de espacio libre a 2.4GHz es 8.5 dB mayor que en 900MHz.
Ganancia de las antenas
Con el fin de cubrir largas distancias se necesitará de antenas de alta ganancia. La ganancia de una antena de tipo reflector va en aumento a medida que se incrementa el área de la superficie parabólica. Sin embargo, para un determinado tamaño físico, la ganancia de la antena en los 2.4GHz es significativamente mayor que en una antena de 900MHz.
Una antena muy comúnmente utilizada en estos enlaces es una semi-parabólica grillada de fundición. Pacific Wireless fabrica estas antenas tanto para 900MHz (Modelo GD9-DC15) como así también para los 2.4 GHz (Modelo DC24-HD).
Estas dos antenas tienen las mismas dimensiones exactas (107 x 61 cm), aunque las ganancias resultan muy distintas:
900 MHz: 15 dBi
2.4 GHz: 24 dBi
En un enlace punto a punto donde se utilizan estas antenas en ambos extremos del enlace, la diferencia de ganancia es de casi el doble. En cambio si en un enlace punto a multipunto utilizáramos en un extremo una antena omnidireccional obtendríamos una diferencia del 100%.
Por lo tanto desde la perspectiva de la ganancia, en 2.4 GHz se obtiene una ventaja de 18 dB en un enlace punto a punto y 9 dB en un enlace punto a multipunto.
La atenuación atmosférica
Los gases atmosféricos (el oxígeno y el vapor de agua), la niebla y la lluvia pueden aumentar las pérdidas provocadas por la atenuación en el espacio libre, siendo sus efectos peores en 2.4 GHz. Sin embargo la atenuación total sigue siendo insignificante, y rara vez sería un valor mayor que 0.02 dB/Km. Para un vínculo de 50 kilometros esto equivaldría a una atenuación adicional de 1 dB.
Árboles y otros obstáculos
Para enlaces de larga distancia ambas frecuencias necesitan «línea de vista» para un correcto funcionamiento. Sin embargo ciertos tipos de obstrucciones son más perjudiciales para un enlace de 2.4GHz en comparación con uno de 900MHz. Por ejemplo, los árboles que tienen hojas de dimensiones cercanas a la longitud de onda de los 2.4GHz (pero generalmente más cortas que la longitud de onda de los 900MHz) son causa de una mayor atenuación.
Es difícil cuantificar la atenuación debido a los árboles que se nos hagan presente en el camino del radioenlace. Para vínculos de distancias muy grandes se recomienda encarecidamente elevar las antenas, de modo tal de evitar todos los obstáculos posibles. Es aquí donde los 2.4GHz tienen una ventaja adicional, tal como se explica en el siguiente apartado.
Zona de Fresnel
Con el fin de obtener el «espacio libre» para las condiciones de propagación se necesitará despejar el 60% de la primera zona de Fresnel. La zona de Fresnel es un elipsoide largo entre los dos extremos del enlace. El radio de la sección transversal de este elipsoide es mayor en el punto medio. Para un enlace de 50Km por ejemplo, el radio del 60% del elipsoide de Fresnel en el punto medio es:
900MHz: 38 meters
2.4GHz: 23 meters
El resultado es que a 900MHz se debería elevar las antenas unos 15 metros adicionales (para un enlace de 50Km) en ambos lados, y así despejar el terreno (o cualquier otro obstáculo) en el punto medio. (Zona de Fresnel)
Potencia efectiva
La FCC ha impuesto un límite a la Potencia Efectiva de los transmisores en las bandas ISM de hasta 36 dbm (Ver apartado 15). Sin embargo para vínculos fijos punto a punto hay una excepción en la banda de 2.4GHz que no se aplica a la banda de los 900MHz: en 2.4GHz esta permitido, por ejemplo, usar una antena de 24 dBi de ganancia y una potencia de transmisión de 24 dBm PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente), dando un total de 48 dBm.
Conclusiones
En enlaces de larga distancia diversos factores contribuyen al rendimiento del vínculo. Si bien las pérdidas en el espacio libre en 900MHz son menores que en 2.4GHz, si se considera las ganancias en una antena típica y la altura requerida para sortear obstáculos, un radio de 2.4GHz se lleva su ventaja. Para un enlace fijo punto a punto, las reglas de la FCC favorece a la banda de los 2.4GHz, permitiendo transmitir con una mayor potencia lo cual se traduce en una mayor distancia. Por otro lado, dado la gran aceptación que han tenido los routers inalámbricos en el ámbito hogareño, el uso de los 2.4GHz en las grandes urbes puede resultar inviable debido a la gran saturación que sufre el espectro radioeléctrico, dejando como única alternativa de largo alcance los 900MHz.
