REX01-RXTC | Red de Expertos en Telecomunicaciones

Especialidad en Propagación y Antenas Responsable: Dr. Jorge Sosa Pedroza

El desarrollo de las comunicaciones actuales ha sido de crecimiento exponencial desde hace ya varias décadas. Elementos fundamentales en la investigación en radiocomunicaciones son las antenas y los efectos del medio sobre la propagación electromagnética. El comportamiento de la propagación electromagnética, se define usando modelos para diferentes ambientes y frecuencias, sin embargo esos modelos se han diseñado estadísticamente en entornos diferentes a los que se encuentran en nuestro país, su adaptabilidad considerando las características que se pueden encontrar en México, es una necesidad en el diseño de sistemas de comunicaciones. Igualmente la investigación en antenas representa un nicho importante de desarrollo, las exigencias son cada vez mayores, antenas de ultrabanda ancha, antenas de dimensiones pequeñas con ganancia media, antenas para satélites o para enlaces en comunicaciones móviles, etc.

El Instituto Politécnico Nacional cuenta con profesores expertos en ambas áreas, no sólo por su trabajo teórico sino por sus actividades de apoyo a la industria y como asesores de diferentes entidades públicas y privadas; es el objetivo de esta línea de investigación de la Red de Expertos en Telecomunicaciones, conjuntar los esfuerzos de esos profesores para proponer el desarrollo tecnológico en el área, estableciendo vínculos al interior del Instituto o con entidades externas tales como CONACYT, gubernamentales, e industria privada, para el logro de sus objetivos. Entre otras, se establecen las siguientes Líneas de Actuación:

Análisis de propagación electromagnética para: Comunicaciones móviles Comunicaciones fijas En espacios abiertos y cerrados Comunicaciones satelitales Desarrollo de antenas y dispositivos EM para aplicaciones tales como: Comunicaciones móviles Comunicaciones celulares Comunicaciones satelitales GPS Ultrabanda ancha Alta ganancia

Cualquier sistema de telecomunicaciones basa su operación en la combinación de infraestructura física con paquetes programáticos especializados. Desarrollar proyectos multidisciplinarios en el ámbito de las telecomunicaciones implica investigar la manera en cómo un hardware y su correspondiente software pueden y deben sustentar las soluciones a los problemas específicos bajo estudio. Esta línea de investigación se alimenta con las contribuciones del conjunto de los miembros de la RET, que derivado de su actividad en sus proyectos, investigan en el tema. Con la experiencia generada en esta línea, se dan los elementos necesarios para que la Institución sea capaz de reafirmar su liderazgo en el ámbito tecnológico, en particular en las telecomunicaciones, para convertirse en líder de opinión con fundamento técnico y visión de largo plazo.

La Compatibilidad Electromagnética se entiende como la habilidad de un dispositivo, equipo o sistema, de funcionar satisfactoriamente en un entorno electromagnético, y que la emisión de señales electromagnéticas por parte del mismo no origine problemas de interferencia ó perturbaciones electromagnéticas no tolerables en ninguna parte de su entorno. Así entonces cuando la energía recibida por un receptor de comunicaciones provoca que se comporte de una forma no deseada, se le conoce como interferencia, de tal forma que la transmisión o recepción no intencionada de energía electromagnética no es necesariamente perjudicial, es el comportamiento no deseado del receptor lo que causa la interferencia. Prácticamente todos los equipos electrónicos y de comunicaciones con sus interconexiones (cables y conectores) están afectados por el problema de EMC. Por lo que el objetivo de esta línea de investigación de Compatibilidad Electromagnética se basa en el cumplimiento de la operación simultánea y compatible electrónicamente de distintos equipos, especificando dos requisitos esenciales: El dispositivo o sistema no puede interferir con el funcionamiento de equipos de radio o de telecomunicación (límite de emisión). El propio sistema debe ser inmune a perturbaciones electromagnéticas procedentes de otras fuentes tales como transmisores de RF y otros equipos (límite de inmunidad). De tal forma que esta línea de investigación es de gran importancia y fundamental en la Red de Expertos en telecomunicaciones del Instituto Politécnico Nacional.

El procesamiento de señales constituye la aplicación de diversas áreas y teorías matemáticas para el análisis y diseño de procesos de ingeniería. Con el avance de las tecnologías digitales y analógicas, es posible implementar procedimientos complejos en tiempo real con innumerables aplicaciones. Debido a lo anterior, en los últimos 30 años esta área del conocimiento ha tenido un papel fundamental en el desarrollo de las ciencias y la ingeniería. Esta evolución tecnológica permite ampliar los retos para aplicaciones de este tipo de teorías. Esta línea de investigación puede considerarse como un tópico fundamental en la investigación y formación de recursos humanos en el IPN debido a la amplia gama de campos de aplicación que presenta.

En la Red de Expertos en Telecomunicaciones se han identificado los siguientes temas de interés:

Procesamiento digital de imágenes con aplicaciones médicas y percepción remota. Desarrollo de algoritmos para compresión de video. Antenas inteligentes para telefonía celular y satélites. Cifrado y marcas de agua en imágenes y voz para comunicaciones seguras. Diseño y desarrollo de filtros.

La nanotecnología ha causado un profundo impacto en las Telecomunicaciones, desde a una convergencia más sencilla entre tecnologías relacionadas, almacenamiento masivo de datos, poderosos dispositivos de almacenamiento compactos y computadoras con mucho mayor rendimiento y velocidad. En este sentido las líneas de investigación que se proponen en esta red son, de carácter enunciativo mas no limitativo a:

Nanotubos y su aplicación a Telecomunicaciones. Spintrónica para Telecomunicaciones. Nanotecnología en Telecomunicaciones por Fibras Ópticas. Cristales Fotónicos para Telecomunicaciones. Materiales Optoelectrónicos Nanoestructurados para Dispositivos de longitud de onda corta. Redes Fotónicas Emergentes. Procesamiento de MEMS y NEMS Modelado de Sistemas Nanoelectromecánicos. Comunicaciones Inalámbricas basadas en MEMS. Conmutación Digital Cuántica. Iniciación de Procesamiento de Información a fuerte campo eléctrico en dispositivos nanoelectrónicos.

Línea de Investigación de la RET-IPN: Comunicaciones Móviles Convergentes

1.1 Resumen Es evidente la creciente importancia y penetración de las redes inalámbricas en todo el mundo.

El explosivo crecimiento de las tecnologías móviles en conjunto con la capacidad de acceso a Internet ha creado un entorno con gran potencial de aplicaciones y con enormes oportunidades de impactar en el mejoramiento de la calidad de vida de la población. Los atributos tecnológicos que proveen las redes inalámbricas emergentes, particularmente las denotadas como 3G y 4G (tercera y cuarta generación), permiten explorar aplicaciones no disponibles hasta hace unos años. Dada la importancia de las redes inalámbricas y su penetración en prácticamente todos los aspectos del tejido social, es necesario generar recursos humanos de alto nivel en esta disciplina y sus ramas afines. Los programas académicos asociados deberán tomar en cuenta no solo los factores tecnológicos, sino también los financieros, regulatorios, de adopción tecnológica y usabilidad. Cuando solo se enfoca en los atributos tecnológicos, las redes no son aprovechadas de manera óptima y el avance vertiginoso tecnológico las hace vulnerables a su obsolescencia a corto plazo, limitando con ello su impacto y un retorno de inversión positivo. Existe creciente interés en la instalación de cobertura inalámbrica para acceso móvil y ubicuo a Internet en lugares públicos y para servicios municipales y estatales de seguridad, salud y educación, por mencionar los más importantes. La mayoría de los proyectos centran su atención en sistemas 4G del tipo WiMAX (wireless for microwave access, por sus siglas en inglés). Otra tecnología de la clase 4G denotada como LTE (long term evolution, por sus siglas en inglés) está en proceso de ser instalada y ofrecida por los proveedores celulares como evolución a sus servicios tipo 3G (tercera generación). A final de cuentas tanto WiMAX como LTE estarían disponibles y en competencia para intentar captar el mayor número de usuarios posible. Se espera contar con dispositivos que trabajen con ambas tecnologías haciendo transparente su utilización y proporcionando cobertura que convierta a los dispositivos móviles emergentes como plataformas universales y ubicuas para acceso a Internet

La premisa en muchos de los proyectos en marcha y los próximos a instalar es el lograr la mayor y mejor cobertura y conectividad para la dotación de servicios múltiples, lo cual es factible con las capacidades que la tecnología 4G promete. Sin embargo, aunque el propósito de las redes son el bien público y la inserción de la población en la sociedad del conocimiento mediante la penetración de la llamada Banda Ancha, se observa que en el diseño de la red el énfasis es, en un gran porcentaje tecnológico y financiero, en menor

porcentaje regulatorio, y en forma limitada se abordan los temas de adopción, usabilidad, sustentabilidad y participación comunitaria. Este mismo escenario se da en los entornos académicos en donde en la gran mayoría de los programas de estudio, tanto de licenciatura como de posgrado, se minimiza la importancia de las especialidades involucradas en regulación, normatividad y adopción tecnológica, en el mejor de los casos, solo se consideran como temas de materias optativas. Por lo anterior, se hace necesario contar con profesionistas en comunicaciones inalámbricas formados con una visión de Convergencia en donde la participación colaborativa, multidisciplinaria e interdisciplinaria es crucial para participar y avanzar en el entorno actual de globalización e interdependencia Las comunicaciones inalámbricas son el sector de las TIC con mayor penetración mundial. Más de la mitad del mundo cuenta con al menos un teléfono o terminal móvil, muchas de ellas con acceso a Internet de banda ancha. Los procesos de generación, difusión y acceso a la información, educación, dotación de servicios de salud, por mencionar algunos de los más significativos, utilizan algún tipo de tecnología inalámbrica. La línea de investigación de Comunicaciones Móviles con un enfoque de Convergencia provee una oportunidad para aprovechar todo el potencial que estas tecnologías brindan para contribuir al mejoramiento de la condición socioeconómica de nuestro país y a su vez a elevar su productividad y competitividad mediante el desarrollo de sistemas, procesos, equipos y dispositivos inteligentes, ubicuos y eficientes en costo y operación Alfonso Ángeles Valencia

Recientemente han destacado los desarrollos tecnológicos que involucran la integración de distintas áreas del conocimiento, representando una solución más efectiva para la solución de una problemática específica. Las aplicaciones de las telecomunicaciones en conjunto con otras disciplinas las encontramos en todas aquellas tareas en las que se necesite la transmisión y recepción de información entre dos ubicaciones lejanas. Tenemos varios ejemplos que son resultado de esta concepción:

La telemetría ha desarrollado sistemas que permiten la medición de variables físicas en una ubicación lejana, permitiendo obtener información sobre la ejecución de un proceso en el que no resultaría factible tomar lectura en el mismo lugar en que se ejecuta dicho proceso. La telemedicina se encarga el intercambio de información médica de un sitio a otro por medios electrónicos con el fin de mejorar el estado de salud de un paciente, realizar diagnósticos así como para llevar a cabo procedimientos clínicos a distancia. Dentro de la domótica las telecomunicaciones son una parte fundamental para la automatización de las tareas de gestión eficiente de energía, así como de los sistemas encargados de mantener la comodidad y seguridad dentro de una vivienda. El desarrollo de estas y otras áreas multidisciplinares que integran a las telecomunicaciones está determinado por el avance de esta última en el perfeccionamiento de sus aplicaciones para la solución de problemas específicos. Dado el impacto que tiene la tecnología producto de la conjunción de diferentes campos del conocimiento la Red de Expertos en Telecomunicaciones dirige parte de sus actividades al desarrollo de aplicaciones de esta área, permitiendo incluir entre sus miembros a especialistas de distintas disciplinas.

Tecnología de percepción remota La Percepción Remota o Teledetección es un término acuñado para referirse a la ciencia, tecnología y/o procedimientos para obtener información, respecto de un objeto o proceso, por el análisis de los datos obtenidos mediante un sensor o instrumento que no está en contacto físico con el objeto o el proceso observado. Ejemplos básicos de percepción remota serían algunos sentidos del ser humano, tales como la vista o la audición, mediante los cuales somos capaces de percibir e interpretar la información contenida en ondas electromagnéticas y acústicas, respectivamente. Sin embargo, para acotar en mejor forma el concepto, el término de Percepción Remota considera el uso de instrumentos creados por el Hombre para la observación a distancia. De esta forma, la teledetección –también teleobservación- permite obtener características y datos a partir de las distintas formas en que los objetos o procesos emiten o reflejan alguna forma de energía, o alteran su entorno. Los métodos más conocidos de la tecnología de la percepción remota, PR, utilizan sensores de energía electromagnética. La importancia del uso de estas tecnologías para el bienestar de nuestros pueblos es un tema evidente, aunque poco conocido aún y representa una puerta abierta hacia el desarrollo sustentable y sostenible de los asentamientos humanos actuales y futuros. Por otra parte, el conocimiento y la participación activa en este desarrollo presentan nuevas oportunidades económicas y empresariales, así como nuevos desafíos para la institucionalidad y la normativa en nuestros países, razón suficiente para revisar lo que está pasando en el mundo con este tema.

La industria aeroespacial es una industria de alta tecnología que genera una gran variedad de productos y servicios que repercuten en muchos sectores vitales para el funcionamiento del mundo moderno, desde las comunicaciones y el transporte, hasta la seguridad y defensa, sin dejar de pasar por la educación y la salud. La industria aeroespacial es un tipo de industria que se mantiene en una continua innovación y en el desarrollo de nuevas tecnologías y materiales. Requiere contar con una ingeniería avanzada tanto en áreas del dominio sistémico como especializadas. En la industria colaboran, desde luego ingenieros aeroespaciales y aeronáuticos, pero también trabaja una importante cantidad de ingenieros mecánicos, mecatrónicos, en telecomunicaciones, electrónicos, en materiales, químicos, civiles, en computación e informática, así como industriales.