Mapa del enlace
Embarcación A transmite hacia Embarcación B. Ajusta los parámetros del panel derecho y observa el enlace en tiempo real.
Distancia
—
Potencia recibida
—
Margen de enlace
—
Estado
—
Potencia recibida (Pr): qué tan fuerte llega la señal al receptor, en dBm (más negativo = más débil).
Margen de enlace: cuántos dB de "colchón" hay por encima del mínimo que el receptor puede entender. Es la métrica clave:
mientras más alto, más resistente es el enlace al mal clima. Si llega a 0 o menos, la comunicación se pierde.
Parámetros del enlace
Basado en la ecuación de Friis (pérdida en espacio libre).
Reflexión en el mar (modelo de 2 rayos)
Suma el rayo directo + el reflejado en la superficie
Cifrado WPA3
Afecta cómo se ve la trama de datos
Cálculo del presupuesto de enlace
Ecuación de Friis (escala logarítmica)
Pr = Pt + Gt+Gr − Lp
Lp = 20·log₁₀(d) + 20·log₁₀(f) + 32.44
Esta ecuación predice qué tan fuerte llega la señal. En palabras: la potencia que sale (Pt), más lo que ayudan las antenas (Gt+Gr),
menos todo lo que se pierde en el camino (Lp). La pérdida Lp crece con la distancia (d) y con la frecuencia (f) — por eso los dos
aparecen dentro de un logaritmo. El 32.44 es una constante que ajusta las unidades (km y MHz).
Interpretación
¿Cuándo es óptimo un enlace RF?
Un enlace no necesita ser "perfecto" para funcionar, pero sí necesita margen de sobra para tolerar imprevistos:
● 0–8 dB — frágil: cualquier ola, lluvia u obstáculo puede cortar el enlace.
● 8–15 dB — funcional, pero sin mucho colchón ante interferencia.
● 15–25 dB — óptimo: robusto ante clima, reflexión y obstáculos moderados.
● +25 dB — sobredimensionado: probablemente puedes bajar potencia y ahorrar batería.
La meta en diseño real no es maximizar el margen, sino tener el margen mínimo necesario con seguridad — más potencia de la necesaria solo gasta batería e interfiere con otros equipos.
¿Por qué WiFi pierde alcance antes que LoRa?
Mira la ecuación de Friis: la pérdida Lp depende de 20·log₁₀(f). A mayor frecuencia, mayor pérdida en espacio libre, aunque la distancia sea la misma.
433 MHz (LoRa) → Lp menor → mucho más alcance
2.4 GHz (WiFi) → Lp intermedia → alcance moderado
5.8 GHz (WiFi) → Lp mayor → se pierde primero
Además, LoRa usa modulación de espectro ensanchado (chirp) y velocidades de datos muy bajas, lo que le da mayor sensibilidad de recepción (puede "escuchar" señales mucho más débiles que WiFi). Por eso LoRa gana en alcance, pero WiFi gana en velocidad de datos — es un compromiso, no que una sea "mejor" que la otra.
Reflexión en la superficie del mar (modelo de 2 rayos)
Activa el interruptor "Reflexión en el mar" del panel de parámetros para ver este efecto.
Modulación AM de la señal transmitida
La calidad del enlace calculada arriba afecta el nivel de ruido de la señal recibida.
El ruido superpuesto sobre la envolvente representa la degradación real del enlace: mientras menor sea el margen de enlace calculado en la pestaña 01, mayor será el ruido visible aquí.
Qué estás viendo: la portadora es una onda rápida y constante que "carga" la información. La
moduladora es la información en sí (por ejemplo, un dato de un sensor). La señal AM
resultante combina ambas: la información queda "dibujada" en la envolvente (el contorno) de la portadora.
Por qué importa en un enlace naval: cuando el margen de enlace es alto, la señal recibida se ve limpia y el receptor recupera el dato sin error. Cuando el margen es bajo, el ruido deforma la envolvente y el receptor empieza a equivocarse al leer los datos — por eso en la pestaña 03 verás que los mensajes empiezan a llegar con error o se pierden cuando el enlace está débil. El índice de modulación (m) controla qué tan marcada es la información sobre la portadora: si es muy bajo, la señal es débil; si pasa de 1, se distorsiona (sobremodulación).
Por qué importa en un enlace naval: cuando el margen de enlace es alto, la señal recibida se ve limpia y el receptor recupera el dato sin error. Cuando el margen es bajo, el ruido deforma la envolvente y el receptor empieza a equivocarse al leer los datos — por eso en la pestaña 03 verás que los mensajes empiezan a llegar con error o se pierden cuando el enlace está débil. El índice de modulación (m) controla qué tan marcada es la información sobre la portadora: si es muy bajo, la señal es débil; si pasa de 1, se distorsiona (sobremodulación).
Intercambio de trama entre embarcaciones
Cada mensaje se empaqueta en una trama (cabecera + datos + checksum) y viaja por el enlace simulado.
Estructura de la trama
CABECERA
ID: A→B
DATOS
CHECKSUM
Un mensaje no viaja "suelto": se empaqueta en una trama. La cabecera marca el inicio y el
destinatario (de A hacia B), los datos son el contenido real (un comando o una lectura de sensor), y el
checksum es un número calculado a partir de los datos que permite al receptor
detectar si el mensaje llegó corrupto. Este es el mismo principio de protocolos IoT reales como MQTT.
Experimento sugerido: en la pestaña 01, deja el enlace en estado "EXCELENTE" y envía varios mensajes — llegan todos.
Luego aleja las embarcaciones hasta "DÉBIL" y vuelve a enviar: verás aparecer errores de trama y paquetes perdidos.
Con el cifrado WPA3 activo, observa cómo el contenido viaja codificado (🔒) en lugar de texto legible.
Cómo se usa esto en un sistema real de automatización y control naval
El resultado de aprendizaje de la Unidad III pide implementar y configurar redes inalámbricas para automatización y control en entornos navales. Aquí conectamos cada control del simulador con una decisión real de diseño.
Imagina un sistema donde la Embarcación A (estación de mando) debe monitorear y controlar de forma remota a la Embarcación B
(unidad no tripulada con sensores). Configurar ese enlace inalámbrico es exactamente lo que hace un ingeniero antes de instalar el equipo:
no se compra la antena "más potente" al azar, se calcula qué se necesita. Cada parámetro de este simulador representa una decisión concreta:
Frecuencia → define el compromiso alcance vs. velocidad de datos. Para telemetría de sensores a larga distancia (temperatura, posición GPS, nivel de combustible) se elige RF/LoRa de baja frecuencia. Para transmitir video de vigilancia en tiempo real se elige WiFi, sacrificando alcance por ancho de banda.
Potencia y ganancia de antena → son lo que ajustas para alcanzar la distancia operativa con margen suficiente. Subir la ganancia de antena suele ser más eficiente (y legal) que subir la potencia de transmisión, que está limitada por normativa.
Atenuación y reflexión → representan las condiciones reales del mar (oleaje, lluvia, humedad, rebote en el agua). Un buen diseño deja margen para que el enlace no se caiga cuando empeora el clima, que es justo cuando más se necesita la comunicación.
Cifrado WPA3 → es la capa de seguridad: en un entorno de defensa, los comandos de control no pueden viajar en texto plano donde cualquiera los intercepte o suplante.
Ejercicio resuelto 1 — ¿Alcanza el enlace?
Planteamiento: Se quiere enlazar dos embarcaciones separadas 8 km usando RF de 433 MHz.
El transmisor entrega 17 dBm, cada antena aporta 3 dBi (total 6 dBi) y se estima 8 dB de atenuación por
oleaje y humedad. La sensibilidad del receptor es −95 dBm. ¿El enlace funciona?
1) Pérdida en espacio libre: Lp = 20·log₁₀(8) + 20·log₁₀(433) + 32.44
Lp = 18.06 + 52.73 + 32.44 = 103.2 dB
2) Potencia recibida: Pr = 17 + 6 − 103.2 − 8 = −88.2 dBm
3) Margen de enlace: Margen = −88.2 − (−95) = +6.8 dB
Conclusión: El enlace funciona (Pr por encima de la sensibilidad), pero con solo +6.8 dB de margen es un enlace frágil:
si empeora el clima o sube el oleaje, se cae. Recomendación: usar antenas de mayor ganancia para llevar el margen a la zona óptima (15–25 dB).
Ejercicio resuelto 2 — ¿Por qué WiFi no llega tan lejos?
Planteamiento: Con los mismos 8 km, potencia y antenas del ejercicio 1, pero cambiando a WiFi 2.4 GHz, ¿qué pasa con el enlace?
Nueva pérdida: Lp = 20·log₁₀(8) + 20·log₁₀(2400) + 32.44
Lp = 18.06 + 67.60 + 32.44 = 118.1 dB
Potencia recibida: Pr = 17 + 6 − 118.1 − 8 = −103.1 dBm
Margen: Margen = −103.1 − (−95) = −8.1 dB → sin conexión
Conclusión: Solo por subir la frecuencia de 433 MHz a 2.4 GHz, la pérdida creció casi 15 dB y el enlace se cayó,
sin cambiar nada más. Esta es la razón concreta por la que WiFi pierde alcance mucho antes que LoRa: la pérdida crece con
20·log₁₀(f). Para recuperar el enlace en WiFi habría que acercar las embarcaciones o subir bastante la ganancia de antena.
Ejercicios propuestos (para resolver con el simulador)
- Con LoRa 433 MHz, potencia 20 dBm y 10 dBi de ganancia, ¿cuál es la distancia máxima a la que el estado deja de ser "ÓPTIMO" y pasa a "BUENA"? Anota la distancia.
- Repite el punto anterior con WiFi 2.4 GHz sin cambiar nada más. ¿Cuántas veces menor es el alcance frente a LoRa?
- Un enlace está en 12 km con margen de solo +2 dB. Sin cambiar la distancia ni la frecuencia, ¿cuánta ganancia de antena necesitas agregar para llegar a un margen óptimo de +18 dB?
- Activa la reflexión en el mar a 5.8 GHz y mueve la distancia lentamente. Identifica una distancia donde el enlace caiga en un "nulo" (cancelación) y otra donde esté en un pico. Explica por qué sucede.
- Diseña un enlace de telemetría para una boya a 15 km de la estación de mando que sea robusto (margen ≥ 15 dB). Indica qué frecuencia, potencia y ganancia elegiste y justifica por qué.
Relación con el resultado de aprendizaje de la Unidad III
"Implementa y configura redes inalámbricas usando tecnologías emergentes para aplicaciones de automatización y control en entornos navales."
Este simulador es un puente entre la teoría y ese resultado. Configurar una red inalámbrica no es solo conectar cables: es
decidir la frecuencia, calcular si la señal llega, dejar margen para el clima y proteger los datos. Aquí el estudiante practica esas
decisiones de forma segura antes de tocar el hardware:
Tecnologías emergentes
Comparar LoRa, WiFi y RF y entender para qué sirve cada una (pestaña 01).
Configurar el enlace
Ajustar potencia, antena y frecuencia hasta lograr un enlace robusto (pestañas 01 y 04).
Automatización y control
Enviar comandos de control entre embarcaciones y ver si llegan (pestaña 03).
Entorno naval
Modelar oleaje, reflexión en el mar y distancia real entre unidades (todo el panel).
Los mismos parámetros que aquí se manipulan son los que los estudiantes miden de forma real en las prácticas APE 3.1 (diseño y
simulación de un radioenlace) y APE 3.2 (integración IoT para automatización y monitoreo).