El efecto Doppler y las transmisiones inalambricas

Mientras estudiaba el enlace ZigBee caí en la cuenta de que debido al efecto Doppler podría llegar a perder datos en la transmisión y de esta forma limitar los usos de mi proyecto. Esto solo sucedería en situaciones extremas, pero no esta de más tenerlo en cuenta.
Lo explicaré con unas sencillas animaciones en flash. Están echas en un rato, así que no esperéis nada de Pixar. Gonz, va por ti, que se que te gustan esto personajillos.

Pacman

Situación normal

En esta primera simulación ambos personajes están quietos, todo perfecto, la comunicación está perfectamente sincronizada.

PacmanDoppler

Situación con movimientos extremos

En esta segunda ocasión el personaje de la derecha se mueve hacia el receptor a gran velocidad. El sigue emitiendo sus datos con la misma cadencia, pero debido a que ha adelantado a su mensaje, el receptor lo recibe mezclado y completamente indescifrable

Por supuesto, las transmisiones inalámbricas viajan a la velocidad de la luz, unos 300.000 Km/s, con lo que nuestro personaje jamás adelantará a su propio mensaje; pero como veremos a continuación, no es necesario llegar a esa velocidad para echar a perder una comunicación.

Supongamos que tenemos un enlace de 2.4 Ghz, eso quiere decir que el periodo de la señal es de 41,7 nanosegundos. Con que se nos mezclase una cuarta parte del periodo de ese dato ya tendríamos problemas.

Imaginad que estuviéramos emitiendo un 0 y un 1 y antes de cerrar la puerta para reconocer el 0 tuviéramos al 1 metido en la cocina. En ese cuarto de periodo la señal recorrería un espacio de 3,1 centímetros. ¿A que velocidad tendría que viajar para acumular esa ventaja a lo largo de…. por ejemplo, una cadena de 256 bits (el espacio que ocupa un numero entero en C)?

Habría que acumular un desfase por cada bit de 122 micrómetros. Esto se conseguiría a una velocidad de 36,6 Km/s, lo que sigue siendo una velocidad muy alta, pero tan solo se ha transmitido un número entero.

En un protocolo sin control de flujo (uno de tipo de streaming) necesitaríamos enviar 35 MegaBytes a 120 Km/h para comenzar a acumular errores sin remedio, a partir de ahí la comunicación sería incomprensible. En un enlace WiFi N de 300 Mbps esto sucedería en menos de 1 segundo.

Como hemos visto el efecto Doppler puede llegar a afectar a las rápidas comunicaciones inalámbricas, aunque solo sea en raras ocasiones. Para evitarlo lo mejor es usar protocolos con control de flujo, que sincronizan cada paquete de datos entre los elementos del enlace, o al menos, intercalar paquetes de sincronización cada cierta cantidad de datos.

Hasta aquí la clase de hoy. Un abrazo a todos y ¡sed buenos!

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s