Tecnología de Ondas Milimétricas y su uso en Seguridad Electrónica

Abordaremos este tema teniendo en cuenta los siguiente puntos:

• ¿Qué son la ondas milimétricas? 
• ¿Cómo funciona la tecnología de mmWave?
• Ventajas y desafíos de la tecnología de ondas milimétricas
• Usos en seguridad electrónica
  
  

¿Qué son las ondas milimétricas?

Son una parte del espectro electromagnético que se encuentra en la región de frecuencias de radio entre 30 gigahercios (GHz) y 300 GHz. Se caracterizan por sus longitudes de onda extremadamente cortas, que generalmente varían desde 1 a 10 milímetros. Esta característica les otorga propiedades únicas y ventajas en aplicaciones de seguridad electrónica. Usualmente se usa el mmWave derivado de sus siglas en inglés para referirse a esta tecnología. 

¿Cómo funciona la tecnología de mmWave? 

La tecnología de ondas milimétricas funciona mediante la emisión y recepción de señales de radio en la banda de frecuencia que se encuentra en el rango entre 30 gigahercios (GHz) y 300 GHz. Son varios los procesos que intervienen en cualquier sistema que utiliza ondas milimétricas como base, estos son: 

• Generación. 
• Transmisión de señales.
• Interacción con objetos.
• Detección de cambios.
• Procesamiento y velocidad de transferencia de datos.

Generación de ondas milimétricas

Las ondas milimétricas se generan utilizando dispositivos electrónicos especiales como osciladores y antenas. Estas ondas se propagan a través del aire o de otros medios de transmisión.

Transmisión de señales

Las ondas milimétricas son propagadas en línea recta y pueden viajar distancias cortas antes de su atenuación debido a la absorción y dispersión. Se utilizan en aplicaciones de comunicación inalámbrica para transmitir datos a través del espacio libre. Debido a su alta frecuencia, las ondas milimétricas pueden transportar una gran cantidad de información en forma de señales de radio.

Interacción con objetos

Cuando las ondas milimétricas encuentran objetos o sustancias en su camino, interactúan con ellos de diversas maneras. Estas interacciones incluyen reflexión, absorción y dispersión. Una característica importante de las ondas milimétricas es su tendencia a ser fuertemente atenuadas por obstáculos en el camino como edificios y árboles. Esto significa que la señal puede debilitarse significativamente cuando encuentra obstáculos en su camino.

Detección de cambios

Los sistemas de ondas milimétricas detectan los cambios en las señales reflejadas o dispersadas. La cantidad de señal reflejada o dispersada y el tiempo que tarda en regresar proporcionan información sobre la presencia, la ubicación y la composición de los objetos o sustancias. 

Dependiendo del tipo de aplicación, y para superar la atenuación y la pérdida de señal, muchas aplicaciones de ondas milimétricas utilizan múltiples antenas y técnicas de formación de haces para dirigir la energía de la señal hacia el destino deseado y reducir la interferencia.

Procesamiento y velocidad de transmisión de datos

Los datos recopilados por los sistemas de ondas milimétricas se procesan mediante algoritmos y software especializados para generar información útil. Esta información puede presentarse en forma de imágenes, datos de detección o alertas. 

Las ondas milimétricas se utilizan en la tecnología 5G y en el diseño de redes de comunicación de alta velocidad. Ofrecen la capacidad de transmitir grandes cantidades de datos a velocidades extremadamente rápidas, lo que es esencial para aplicaciones como la transmisión de video 4K y 8K, la realidad virtual y aumentada, y más.

Ventajas y desafíos de la tecnología de ondas milimétricas

Detección precisa

Las ondas milimétricas permiten una detección precisa de objetos y movimientos, incluso en condiciones climáticas adversas o entornos desafiantes.

No es una tecnología invasiva al usarse para escaneo

Los escáneres de seguridad corporal basados en ondas milimétricas son no invasivos y no utilizan radiación ionizante, lo que los hace adecuados para su uso en entornos públicos. Además, estos sistemas pueden detectar amenazas sin revelar detalles íntimos del cuerpo, preservando la privacidad de las personas.

Alta capacidad de velocidad de transmisión y ancho de banda 

Actualmente los sistemas de comunicación con enlaces inalámbricos para aplicaciones de transmisión de datos ya sea públicas o de consumo masivo, se ubican en las bandas de 6GHz y por debajo, las cuales en muchas regiones ya están bastante saturadas y de hecho muy fragmentadas. Las bandas mmWave dan un nuevo impulso y una gran capacidad ancho de banda que permite transmitir información densa. Las altas velocidades de esta tecnología son incluso equiparables a las de fibra óptica e incluso hasta 100 veces más rápidas que la tecnología 4G actual.

Costo

La tecnología de ondas milimétricas a menudo implica un costo inicial más alto en comparación con otras soluciones de seguridad.

Mantenimiento

Los sistemas de ondas milimétricas requieren calibración y mantenimiento regulares para garantizar un rendimiento óptimo.

Limitaciones de alcance y línea de vista

mmWave es útil en distancias que no superan los 200 metros en línea de vista pero gracias a la baja latencia, las repeticiones de señal en instalaciones tipo punto multipunto y redes mesh pueden ser un problema de menor impacto, sin embargo es un aspecto relevante a considerar en especial en proyectos de vigilancia ciudadana con múltiples puntos de repetición y con poca posibilidad de contar siempre con línea de vista entre los puntos de transmisión y recepción de señales

Usos en seguridad electrónica

La tecnología mmWave es usada en seguridad electrónica básicamente en tres frentes:

• Solución para escaneo físico. 
• Comunicaciones y videovigilancia.
• Radares.

Soluciones para escaneo físico 

Fuente: nuctechcompany.cl

Una de las aplicaciones más notables de las ondas milimétricas en seguridad electrónica es la detección de objetos ocultos en personas sin utilizar radiación ionizante. Los escáneres de seguridad corporal basados en ondas milimétricas se utilizan en aeropuertos, prisiones y otros entornos como eventos masivos y entornos donde se congregan grandes multitudes, como estadios y conciertos. Las ondas milimétricas se utilizan para la detección de amenazas potenciales de alta seguridad, sin ningún tipo de daño o afectación a la salud de las personas. 

Estos escáneres generan una imagen tridimensional de la superficie del cuerpo, detectando objetos metálicos, explosivos o sustancias prohibidas que puedan estar ocultos bajo la ropa.

También se emplea en sistemas de vigilancia perimetral para la detección de intrusos.

Comunicaciones y videovigilancia

Radios con tecnología mmWave para videovigilancia marca Siklu. Fuente: securityinformed.com

En este campo de acción, las ondas milimétricas superan las frecuencias tradicionales de transmisión de datos (600 MHz hasta los 6 GHz) y llegan hasta los 300 GHz, y de este modo se tiene una capacidad de transmisión de datos muy alta. Actualmente son típicas las implantaciones en videovigilancia con mmWave con velocidades de transmisión que logran superar los 4 Gigabits por segundo, una velocidad similar a las obtenida con fibra óptica convencional, pero con la diferencia que de alcance reducido en espacios pequeños o distancias cortas de hasta 200 metros.

Las redes 5G utilizan ondas milimétricas para proporcionar velocidades de datos ultrarrápidas, una baja latencia y alta disponibilidad de ancho de banda. Esto permite la conectividad de dispositivos IoT, vehículos autónomos y aplicaciones de transmisión de video en alta definición. Los tipos de enlaces que más se usan con esta tecnología son de tipo punto a punto, punto multipunto y mesh, para transmitir datos de alta velocidad a largas distancias en proyectos de vigilancia ciudadana, y también en implementaciones de conexión entre edificios en una red empresarial.

Radares y protección perimetral 

Fuente: nanoradar.com.cn

El principio de medición del alcance de este tipo de radares es el mismo que el de un radar común, es decir, ondas de radio son emitidas, luego se reciben las ondas de retorno y los datos de posición del objetivo se miden de acuerdo con la diferencia de tiempo entre el envío y la recepción. 

Gracias a las virtudes de las ondas milimétricas de alta velocidad y direccionalidad son especialmente adecuadas para la detección de movimiento y objetos en entornos desafiantes como áreas con visibilidad reducida debido a la niebla, el humo o la oscuridad. Los sistemas de radar de ondas milimétricas pueden atravesar estas condiciones adversas y proporcionar información precisa sobre la presencia y el movimiento de objetos, lo que es esencial en aplicaciones de seguridad crítica.

Para aplicaciones en sistemas de vigilancia perimetral las ondas milimétricas se utilizan para la detección de intrusos y la vigilancia en tiempo real. Los sensores de ondas milimétricas pueden detectar el movimiento de personas u objetos en áreas protegidas y estos sistemas son altamente efectivos en entornos exteriores donde las condiciones climáticas adversas pueden afectar a otros sensores, como cámaras o detectores de movimiento tradicionales.

Conclusión 

Las ondas milimétricas han demostrado ser una tecnología valiosa en el campo de la seguridad electrónica, su capacidad para la detección precisa de amenazas en aplicaciones de escaneo y la mejora de la seguridad perimetral la convierte en una alternativa importante en proyectos de seguridad electrónica, en especial de videovigilancia en ambientes urbanos. A medida que la tecnología continúa evolucionando, es probable que veamos un aumento en su adopción en aplicaciones de seguridad en toda la región.