wlan mesh network
TRANSCRIPT
Transmisión de Datos3Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
The IEEE 802 Wireless Space
Data Rate (Mbps)
Range
ZigBee
802.15.4
15.4c802.15.3802.15.3cWPAN
WLAN
WMAN
WWAN
WiFi
802.11
0.01 0.1 1 10 100 1000
Bluetooth
802.15.1
IEEE 802.22
WiMax
IEEE 802.16
IEEE 802.20
Fuente: Zigbeealliance.org
Transmisión de Datos4Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaCómo y Por qué de redes inalámbricas
� Conveniencia de no usar cables para conectarse dio paso a implementaciones propietarias.
� Problema de incompatibilidad entre si.� Mediados 1990: Estándar IEEE 802.11, llamado, en jerga, WiFi� Compatible Ethernet en capa 2, dado su predominio, con diferencias
como:� Escucha antes de transmitir no funciona: Problema del nodo
oculto A-B-C A no oye a C.� Desvanecimiento por trayectos múltiples.� Software incompatible con movilidad de los terminales (ejemplo
lista de impresoras).� Movilidad a otra estación base requiere manejo.
Transmisión de Datos5Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
WLAN de celda única
CM
servidor
HUB UM
Ethernet
Ethernet
Router
Transmisión de Datos6Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
WLAN de celdas múltiples
CMUM
Ethernet
Router
UM
UM
CM
CM
UM
UM
UMUM
UM
UM
FRECUENCIA 1
FRECUENCIA 2
FRECUENCIA 3
Transmisión de Datos7Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
WLAN de celdas múltiplesModo bridge
Ethernet
Router
CM
UM
UM
UM
FRECUENCIA 1
Ethernet
Transmisión de Datos8Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Configuraciones de WLANs
CELDA ESTACIÓN NOMADA
Backbone de alta velocidad Wired LAN
INFRAESTRUCTURA WLAN WLAN AD HOC
Nuevo std IEEE en preparción MESH: Ad Hoc para conexión autoconfigurada a INFRAESTRUCTURA
Transmisión de Datos9Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Técnicas de transmisión utilizadas
� Infrarrojos: límite habitaciones.
� Espectro expandido.
� Microondas de banda estrecha.
Infrarrojos difusos
Infrarrojos haz directo
Espectro Expandido (Salto de
frecuencia)
Espectro Expandido (Secuencia
Directa)
Radio Microondas
Banda Estrecha
OFDM Orthogonal Frequency
División Modulation
Velocidad Transmisión (MBPS)
1 a 4 1 a 10 1 a 3 2 a 20 10 a 20 54
Cobertura (m) 20 a 70 30 35 a 100 35 a 300 15 a 40
MAC CSMA Token Ring y CSMA
CSMA CSMA ALOHA, CSMA
Transmisión de Datos10Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Qué: capas 802.11 y modelo OSI
Figure 2-1. The IEEE 802 family and its relation to the OSI model (M. Gast802.11 Definitive Guide)
Transmisión de Datos11Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Para qué : aplicaciones de WLANs
� Ampliaciones de redes LAN.
� Interconexión de edificios de tejado a tejado.
� Lugares públicos: Aeropuertos, Bibliotecas, Hoteles,
Congresos, Universidades
� Acceso Nómada.
� Trabajo en red ad hoc.
� Cobertura de zonas sin infraestructuras.
Transmisión de Datos12Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Ventajas de las redes inalámbricas
� Movilidad:�Salas de reuniones, aulas, campus.
� Flexibilidad:�Uso compartido: hot spots, cibercafés, aeropuertos,
congresos.�No se requiere adicional infraestructura al añadir nuevos
usuarios�En edificios históricos menor impacto de cableado.
Transmisión de Datos13Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaInconvenientes de las redes inalámbricas
� Ancho de banda limitado�Medio compartido
� Seguridad menor– Red expuesta físicamente
�Ataques : de negociación, escucha, man in the middle, jamming� Protección
– WEP: historia, funcionamiento y vulnerabilidad– AES: Advanced Encription Standard– Filtrado de direcciones. – TKIP (Protocolo de intercambio de claves temporal)– VPN– 802.1X– 802.11i, WPA
Transmisión de Datos14Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Requisitos específicos de las WLANs
� Rendimiento: uso eficiente del medio.
� Soporte a múltiples nodos.
� Posibilidad de conexión a LAN troncal.
� Área de servicio amplia (100-300 m. diámetro)
� Optimización del consumo de batería.
� Robustez y seguridad en la comunicación.
� Evitar interferencias entre WLANs diferentes.
� Soporte a estaciones nómadas.
� Configuración dinámica.
Transmisión de Datos15Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Estándar IEEE 802.11
� Tipos de equipos:� Estación inalámbrica.� Puntos de acceso (estaciones base).
� Modos de operación:� Modo infraestructura (Infrastructure Basic Service Set).� Modo ad hoc (peer to peer o Independent Basic Service Set).
� Servicios:� BSS (Basic Services Set), servicios básicos: celda o célula.� ESS (Extended Services Set), servicios de ampliación.
� Sistema de distribución.� Aparecen en el nivel LLC y definen una única LAN lógica.
� Conceptos de asociación y reasociación
Transmisión de Datos16Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Especificación del medio físico IEEE 802.11 (y hiperlan2) y otras espec.
Espectro Selección de Frecuencias
Máxima velocidad
Estado Qué define
IEEE 802.11 2,4 GHz FHSS y DSSS 2 Mbps Finalizado en 1997
Estándar inicial de las WLANs
IEEE 802.11b 2,4 GHz DSSS 11 Mbps Finalizado en 1999
Estándar WLAN que domina actualmente
IEEE 802.11a 5 GHz Single Carrier 54 Mbps Finalizado en 1999
Estándar para WLAN de alta velocidad.
HiperLAN2 (ETSI)
5 GHz Single Carrier with dynamic
frequency selection
54 Mbps Finalizado en 2000
Estándar para WLAN de alta velocidad. (del ETSI)
IEEE 802.11g 2,4 GHz DSSS por debajo de 20
Mbps OFDM por encima de 20
Mpbs
22 Mbps Finalizado en pocos meses
Estándar WLAN de alta velocidad alternativo, evolución
de 802.11b y compatible con éste.
IEEE 802.1x No procede
No procede No procede Finalizado en 2001
Marco global de seguridad para todas las redes IEEE, incluidas las Ethernet y las inalámbricas.
IEEE 802.11i No procede
No Procede No procede 2003 previsto Estándar de seguridad WLANs con Wireless Protected Access:
intermedio y final
FHSS: Frequency Hopping Spread Spectru DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum OFDM: Ortogonal Frequency Division Multiplexing
Transmisión de Datos17Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaLos estándares continúan elaborándose...
� IEEE 802.11n : Mayor capacidad (>100 Mbps)� IEEE 802.11r: Fast hand-off (movilidad en la misma
WLAN)� IEEE 802.11s : ESS Mesh (Los AP s se interconectan
autoconfigurando entre ellos una red de interconexionhasta el AP conectado a la infraestructura)
� WAVE: Wireless en entornos de vehículos� IEEE 802.11e: Quality of Service (QoS), para voz (VoIP) y
video sobre 802.11.
Transmisión de Datos18Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
MAC IEEE 802.11
� Protocolos de acceso distribuido (CSMA)� Para redes ad hoc.� Para tráfico a ráfagas.
� Protocolos de acceso centralizado.� Para datos con requerimientos temporales especiales o
de alta prioridad.
� 802.11 utiliza una mezcla de ambos tipos:� DCF: Función de coordinación distribuida� PCF: Función de coordinación puntual� HCF: Función de coordinación híbrida (nuevo)
CSMA: Acceso Múltiple a Detección de Portadora (Carrier Sense Multiple Access)
Transmisión de Datos19Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
MAC
� La capa MAC es la mas importante de 802.11
� Fiabilidad baja en medio radio: tramas asentidas.
� Las colisiones en medio radio son caras en procesado y difíciles. (Problemas de la estacion oculta y de la estacion expuesta)
� Semejante a Ethernet en el acceso al medio, pero las diferencias son por el medio.
� NAV: Temporizador (duración estimada de emisión de la trama) que permite al emisor silenciar el medio durante la transmision.
� WDS: Wireless Distribution System. Transporte de tramas. (Ver formato de tramas)
Transmisión de Datos20Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
RTS/CTS (Request To Send)
�El nodo tiene una trama para enviar, envia una trama RTS�La trama RTS reserva el enlace radio y silencia a las estaciones que la oyen�La estación destino (MAC) responde con CTS (Clear To Send). La trama CTS
silencia a sus estaciones vecinas (nodos ocultos ) �A continuacion 1 transmite ya sin peligro de nodos ocultos
Transmisión de Datos21Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
RTS/CTS (Request To Send)
�La transmision RTS/CTS multitrama es costosa en ancho de banda extra por el retardo (latencia) hasta que se puede empezar a transmitir. Se usa en entornos de alta capacidad.
�Muchas veces se usa conjuntamente con la fragmentación para asegurar la transmisión.
�En entornos de baja capacidad se envia la trama simplemente.
Transmisión de Datos22Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
MAC IEEE 802.11 (II)
SERVICIO SIN COMPETICIÓN
SERVICIO CON COMPETICIÓN
CAPA MAC
CAPA FÍSICA
FUNCIÓN DE COORDINACIÓN DISTRIBUIDA (DCF)
FUNCIÓN DE COORDINACIÓN PUNTUAL (PCF)
Transmisión de Datos23Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaMAC IEEE 802.11 (III)
� Función de coordinación distribuida (DCF)� CSMA, no Collis. Detect. (dificultad diferenciar ruido y colisiones)� Conjunto de retardos para esquema de prioridades. IFS: espacio
intertramas.� Funcionamiento:
�Si A quiere transmitir primero escucha� Si el medio está libre, espera IFS (inter frame space) y si continua libre:
transmite� Si ocupado, espera final de transmisión actual, luego IFS y si sigue libre:
transmite.� Varios valores del espacio intertrama IFS :
� SIFS < PIFS < DIFS que corresponden a: � Intervalo IFS Corto (Short) < Int. Coord. Puntual (PCF) < Intervalo Coord.
Distribuida (DCF)� Para respuesta inmediata < Para sondeos < Para tramas asíncronas.
Transmisión de Datos24Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
MAC IEEE 802.11 (V)
Transmisión de Datos25Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
MAC IEEE 802.11 (IV)
� Función de coordinación puntual (PCF)� Funciona en un nivel superior, sobre DCF.� Las estaciones con tráfico sensible al retardo son controladas desde un
coordinador puntual, que toma el medio y usa PIFS para realizar sondeos a dichas estaciones, como PIFS es < DIFS � bloquea el tráfico no sensible al retardo.
� El coordinador sondea y cede el medio a las estaciones de tráfico prioritario, mediante un turno rotatorio. Las estaciones prioritarias utilizan SIFS para contestar.
� Supertrama: para evitar ocupación del medio por las estaciones prioritarias. En ella se incluye un periodo inicial PCF (coordinado) de duración variable y otro de competición (DCF), si cuando toca la siguiente supertrama está ocupado con DCF sigue y se aplaza PCF, reduciendose la duracion de esta supertrama.
� El resto del tráfico compite usando CSMA.� PCF está poco implementada.
� Ultimos estándares: Función de coordinación Híbrida. QoS
Transmisión de Datos26Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
MAC IEEE 802.11 (VI)
Transmisión de Datos27Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Formatos de trama 802.11Encapsulado
� 802.11 utiliza encapsulado logical-link control (LLC) para transportar los paquetes IP (usa SNAP/DSAP=0xAA)
� El formato de trama 802.11 permite fragmentación para minimizar repeticiones. El AP reensambla la trama.
� Los AP son los elementos frontera con la red Ethernet, realizan la conversión de formato de trama Ethernet a 802.11.
Transmisión de Datos28Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Formatos de trama 802.11Cabecera
La cabecera tiene 24 ó 30 octetos según lleve 3 ó 4 La cabecera tiene 24 ó 30 octetos según lleve 3 ó 4 direciones direciones MACMAC
Campos de dirección en tramas 802.11Campos de dirección en tramas 802.11
IBSS 0 0 DA SIBSS 0 0 DA SA BSSID A BSSID notnot usedused
ToTo AP 1 0 BSSID SA AP 1 0 BSSID SA DA DA notnot usedused
FromFrom AP 0 1 DA BSSID AP 0 1 DA BSSID SA SA notnot used used
WDS 1 1 RA TAWDS 1 1 RA TA DA SADA SA
((BridgeBridge) )
AddressAddress
44AddressAddress
33
AddrAddr 22
TransmiTransmi
--ttertter
AddrAddr 11
ReceivrReceivrFromDSFromDSToDSToDSFunciónFunción
Transmisión de Datos29Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Equipos WLAN 802.11
� Tarjetas : PCI, PCMCIA, Compact Flash, USB
� Puntos de Acceso
� Modos Raíz, Bridge, Repetidor.
� Antenas� Potencia de salida� Conectividad
� Controladores de Puntos de Acceso
� Diversidad de equipos
� Power over Ethernet
Transmisión de Datos30Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Unidades de medida de potencia
- 12 dBm - 9 dBm -6 dBm -3 dBm 0 dBm +3 dBm + 6 dBm + 9 dBm +12 dBm
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 mW 10 100 1000 10.000 mW
62,5 uW 125 uW 250 uW 500 uW 1 mW 2mW 4mW 8mW 16 mW
* 2
+ 3 dB
+ 10 dB
* 10
Sumar 10 dB equivale a multiplicar la potencia por 10
Sumar 3 dB equivale a multiplicar la potencia por 2
- 12 dBm - 9 dBm -6 dBm -3 dBm 0 dBm +3 dBm + 6 dBm + 9 dBm +12 dBm
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 mW 10 100 1000 10.000 mW
62,5 uW 125 uW 250 uW 500 uW 1 mW 2mW 4mW 8mW 16 mW
* 2
+ 3 dB
+ 10 dB
* 10
- 12 dBm - 9 dBm -6 dBm -3 dBm 0 dBm +3 dBm + 6 dBm + 9 dBm +12 dBm
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 mW 10 100 1000 10.000 mW
62,5 uW 125 uW 250 uW 500 uW 1 mW 2mW 4mW 8mW 16 mW
* 2
+ 3 dB
+ 10 dB
* 10
Sumar 10 dB equivale a multiplicar la potencia por 10
Sumar 3 dB equivale a multiplicar la potencia por 2
Transmisión de Datos31Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Unidades de potencia
� Los niveles de potencia radiada se expresan en decibelios relativos a 1 miliwatio (dBm) o en miliwatios. O dBm equivale a 1 miliwatio de potencia. Los decibelios se suman (ganancias o atenuaciones en dB de los dispositivos) y las watios se multiplican (ganancia o atenuacion como factor k veces). En la figura se muestran la equivalencia de niveles en ambas unidades y las
reglas básicas para calcular potencias
Transmisión de Datos32Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaRadio y Antenas
� Los aspectos radio son esenciales en WLANs� Propagacion funcion de la potencia y decae con el cuadrado de la
distancia.� Potencia emitida está limitada por el estandar� La potencia emitida/recibida equivalente depende de la ganancia
(direccionalidad) de la antena.
� Antenas� Omnidireccionales� Direccionales:
� Semidireccionales� Muy direccionales
Transmisión de Datos33Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaAntenas
4 a 214 a 25Parabólica
14 a 6430 a 78Yagi
6 a 9030 a 78Patch, Panel
7 a 80 o360 oOminidireccional
(Lóbulo plano vertical)Lóbulo plano horizontal (grados )Tipo de antena
Las antenas muy direccionales pueden sobrepasar los límites de potencia emitida legales,
por lo que debe verificarse los cálculos de potencia.
Transmisión de Datos34Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaÍndice
� Introducción
�WLAN: Wi-Fi IEEE 802.11
�WMAN: Wi-Max IEEE 802.16
�WPAN: IEEE 802.15.x: BLUETOOTH, Zigbee
Transmisión de Datos35Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Wi-Max: Redes inalámbricas Metropolitanas
Transmisión de Datos36Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaThe IEEE 802 Wireless Space
Data Rate (Mbps)
Range
ZigBee
802.15.4
15.4c802.15.3802.15.3cWPAN
WLAN
WMAN
WWAN
WiFi
802.11
0.01 0.1 1 10 100 1000
Bluetooth
802.15.1
IEEE 802.22
WiMaxWiMax
IEEE 802.16IEEE 802.16
IEEE 802.20
Fuente: Zigbeealliance.org
Transmisión de Datos37Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaEstándares IEEE 802
Wired
CSMA/CD
IEEE 802.3
Wireless
WLAN IEEE 802.11
a,b,g,n
Wireless
WPAN IEEE
802.15.1/4BT, Zigbee
WirelessWireless
AccessAccess
WMAN WMAN
802.16802.16WiMaxWiMax
Mobile
WirelessAccessWMAN
802.20WiMax
Wireless
RegionalArea
Networks
802.22
Media
Independent
Handoff
802.21
IEEE 802.2. Logical Link Control (LLC)
IEEE 802.1
Architecture
Interoperability
Config.
Management
Red E
nla
ce F
ísic
o
Transmisión de Datos38Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaWiMax
� Introducción
�WiMax frente a Wi-Fi
� Conceptos básicos
� Protocolo
�Arquitectura
�WiMax Forum
Transmisión de Datos39Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaWiMax
� IEEE 802.16 Wireless Metropolitana MAN.
� Wireless acceso fijo a muchos AP 802.11 wi-fi o redes fijas
� Asignacion de ancho de banda asc/desc según necesidades de los usuario en tiempo real (protocolo MAC)
� MAC interoperable con clientes 802.11. 802.16
� Aplicaciones: acceso ultima milla, backhaul de hotspots Wifi.
� Rango de 31 millas teórico
� Adecuado donde no llega DSL o cable
Transmisión de Datos40Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaWi-Max vs Wi-Fi
� Ejemplo: Telefono movil vs telefono inalámbrico
� Orientados a aplicaciones distintas
� Wi-Max:� Wi-Max acceso largo alcance (Kms) a ISP� Rango de frecuencias con licencia� Conexión punto a punto a un ISP� Diferentes estandares para diversos accesos: fijo, móvil
� Wi-Fi: centenares de metros, acceso a red propia
� Frecuencias libres, sin licencia
� Multipunto
Transmisión de Datos41Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaAspectos técnicos WiMAx
� Foro WiMax : asegurar interoperabilidad entre equipos 802.16� 802.16 es muy diferente a 802.11� Subcapa MAC:
� En 802.11 se usa contención (competencia random). Problemas estaciones alejadas del AP para mantener calidad de servicio (VoIP).
� En 802.16 acceso planificado (compite para entrar en la red). Sele asigna interv. tiempo.
� Intervalo de tiempo de tamaño variable pero permanece asignado a la estación.
� Algoritmo de planificación mejorado y mas resistente a sobre carga que 802.11.
� Reparte tiempo entre estaciones f(QoS)
Transmisión de Datos42Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaCapa Física 802.16
� 802.16 rango 10 a 66 Ghz
� 802.16a (2004)/802.16d. Wimax “fijo”.�200 subportadoras�Añade 2-11 Ghz
� 802.16e (2005). “Móvil”. OFDM escalable�Soporte movilidad�MIMO. Antenas múltiples soportadas.
�Mayor cobertura, reutiliz. Frecuencias.�Autoconfiguración, menor consumo
�Mayor interés en frecuencias bajas, menos afectadas por atenuación y mejor penetración.
� Instalaciones actuales: 802.16d (“fijo”)
Transmisión de Datos43Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática802.16e-2005 Mobile WiMax
� Para Movil y Fijo mejorando el alcance sin visión directa (Non Line Of Sight, NLOS)
�Mejora de modulacion OFDMA: Escalable OFDMA respecto a OFDMA256
�Automatic Retransmission reQuest (ARQ) híbrido y MIMO, diversidad de antenas
�Subcanalización canal descendente (config. cobertura respecto a capacidad)
� Codificación LDPC y Turbo Coding
Transmisión de Datos46Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaÍndice
� Introducción
�WLAN: Wi-Fi IEEE 802.11
�WMAN: Wi-Max IEEE 802.16
�WPAN: IEEE 802.15.x: BLUETOOTH, Zigbee
Transmisión de Datos47Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaÍndice
� Introducción
�WLAN: Wi-Fi IEEE 802.11
�WMAN: Wi-Max IEEE 802.16
�WPAN: IEEE 802.15.x: BLUETOOTH, Zigbee
Transmisión de Datos48Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
The IEEE 802 Wireless Space
Data Rate (Mbps)
Range
ZigBeeZigBee
802.15.4802.15.4
15.4c15.4c802.15.3802.15.3cWPAN
WLAN
WMAN
WWAN
WiFi
802.11
0.01 0.1 1 10 100 1000
Bluetooth
802.15.1
IEEE 802.22
WiMaxWiMax
IEEE 802.16IEEE 802.16
IEEE 802.20
Fuente: Zigbeealliance.org
Transmisión de Datos49Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Introducción a Bluetooth
Transmisión de Datos50Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaIntroducción
� Bluetooth es un protocolo para la conexión inalámbrica de diversos dispositivos (PDAs, teléfonos móviles, ordenadores portátiles, hornos microondas, etc.)
� Bluetooth SIG (Special Interest Group): Bluetooth fue ideado por Ericsson a finales de los 90. Hoy en día, empresas como Nokia, IBM, Toshiba, Intel, Microsoft, 3COM y la propia Ericsson forman parte del SIG de Bluetooth.
� El nombre Bluetooth viene del rey danés Harold Bluetooth, quien gobernó por el año 900 a daneses y noruegos.
Transmisión de Datos51Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaIntroducción (la piconet)
� En Bluetooth, puede existir el punto-a-punto y punto-a-multipunto.� En el punto-a-punto, la comunicación es directa entre dos
dispositivos.� En el punto-a-multipunto, el canal se comparte por varios
dispositivos BT.
� Dos o más unidades compartiendo un canal, forman una piconet.
� En una piconet, existe una unidad Maestro y hasta 7 unidades BT activas.
� Varias piconets que se solapen, forman una scatternet
Transmisión de Datos52Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaIntroducción (piconet)
� Posibles Configuraciones
Maestro
Esclavo
Punto a Punto Piconet
Scatternet
Transmisión de Datos53Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaIntroducción
�Una unidad BT consiste en:� Una unidad radio� Una unidad de control de enlace� Una unidad para administración de enlace e interfaz para
comunicación con el host.
�BT opera en la banda de 2.4 GHz (ISM)
�Tiene un alcance de 10cm, 10 m ó 100 m.
�Usa salto en frecuencia para baja interferencia y poco desvanecimiento.
Transmisión de Datos54Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaIntroducción
� BT usa TDD (Time Division Duplex)
� El protocolo BT usa una combinación de conmutación de paquetes y de circuitos.
� La pila BT soporta:� Un Enlace ACL (Asynchronous Connection-Less) para datos.� Hasta tres enlaces SCO (Synchronous Connection-Oriented) para
voz o una combinación de datos asíncronos y voz síncrona.
Transmisión de Datos55Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaIntroducción
� Cada canal de voz soporta 64 Kb/s en cada dirección.
� El canal asíncrono puede soportar como máximo:� 723 Kb/s de subida y 57.6 Kb/s de bajada (o viceversa) en
forma asimétrica.� 433.9 Kb/s en forma simétrica.
Transmisión de Datos56Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaIntroducción (Pila BT)
� La pila BT tiene:� Una Bandabase como capa física.� Administrador y controlador de enlace como capa de enlace.� Las capas superiores dependen de como esas dos capas estén implementadas y las
necesidades de las aplicaciones.
Transmisión de Datos58Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaBT Radio
� BT opera en la banda de 2.4 GHz
� En EE.UU. y Europa se dispone de 83.5 MHz. En esta banda se definen 79 canales de RF, espaciados 1 MHz.
� Japón, Francia y España sólo usan 23 canales de RF, separados por 1 MHz.
Transmisión de Datos59Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaBT Radio
�Un canal está representado como una secuencia de saltos pseudo-aleatoria entre los 79 o 23 canales RF.
� La secuencia de salto es única para una piconet y se determina por la dirección BT del maestro; la fase en la secuencia es determinada por el reloj del maestro.
� El canal está dividido en slots temporales, cada uno de 625 us, donde cada slot se corresponde a un salto de frecuencia.
� La velocidad nominal de saltos es de 1600 hops/s.
Transmisión de Datos60Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
BT Bandabase
� Forma parte de la capa física
�Administra:� Canales físicos� Enlaces� Corrección de errores� Blanqueado de datos� Selección de saltos� Seguridad BT
Transmisión de Datos61Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaPaquetes BT
� Los datos en una piconet se transmiten en paquetes BT.
� Los paquetes BT tienen el siguiente formato:
Código de Acceso [72] Cabecera [54] Payload [0 – 2745]
Transmisión de Datos62Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Payload
� Puede contener datos, voz o las dos a la vez
� Puede tener CRC para comprobación y corrección de errores.
� Existen 5 paquetes comunes, 4 SCO y 7 ACL.
Transmisión de Datos63Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaCorrección de errores
� Existen 3 esquemas:� FEC 1/3. Cada bit es repetido tres veces para redundancia.� FEC 2/3. 10 bits de entrada generan 15 de salida.� Esquema ARQ. Se retransmiten los paquetes hasta que se
reciba un asentimiento.
Transmisión de Datos64Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaEjemplo
625 us
Maestro
Esclavo 1
Esclavo 2
f1 f2 f3 f4 f5 f6
Transmisión de Datos65Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaL2CAP
�Ofrece, a las capas superiores, servicios de transporte de datos en modo conectado y no conectado, con capacidades para la multiplexación, segmentación y reensamblado y abstracción de grupo.
� Permite a las capas superiores, transmitir paquetes L2CAP, mayores de 64 Kb.
� L2CAP solo soporta paquetes ACL.
�Usa el concepto de canal, para abrir diferentes caminos entre diferentes aplicaciones (CIDs).
Transmisión de Datos66Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaRFCOMM
� El protocolo RFCOMM da servicios de emulación de puertos serie sobre el protocolo L2CAP.
�Basado en el estándar TS 07.10 de la ETSI
Transmisión de Datos67Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaVentajas de BT
�Bajo consumo (1 mA en standby y 60 mA de pico) WLAN (10 mA – 400 mA)
� Pequeño (1 cm2)
�Bajo coste ($5-$10)
�Distancias 10 cm, 10 m y 100 m según potencia.
Transmisión de Datos68Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
Zigbee
Transmisión de Datos69Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaZigbee
� Para cubrir el espacio bajo Bluetooth en consumo, ancho de banda.
� Especificaciones basadas en radio digital, cercanas a Bluetooth, enfatizando la reducción de consumo de potencia y en particular la simplicidad de los nodos y software de varias veces menor tamaño.
� Redes grandes hasta 65000 nodos
� Adecuado para aplicaciones de menor ancho de banda que las de Bluetooth: Domótica, Automatización Industrial y de edificos, seguridad.
� Basado en IEEE WPAN 802.15.4
� Opera en Banda ISM (868 Mhz Europa, 915 Mhz USA, 2,4 Ghzresto). Dos
� 250 kbps frente hasta 1 Mbps Bluetooth
Transmisión de Datos70Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaZigbee
�WPAN
�Bajo coste
�Bajo consumo
�DSSS iso FHSS (BT)
�Grandes tamaños de red
Application profile Zigbee ú OEM
Application framework Zigbee Alliance platforrm
NWK/ Security Layers
MAC layer
PHY
Transmisión de Datos71Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode Automática
The ZigBee Promoters
Transmisión de Datos72Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaThe ZigBee Product
IEEE 802.15.4
Application Profile
ZigBee Stack
Certified
Product
Compliant
Platform
Transmisión de Datos73Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaZigbee
� Redes con muchos nodos
�Tipos de nodos: � Coordinador de red. El más complejo� De función completa FFD. Mensajes 802.15.4. Opera
como router o en dispositivos interfaz usuarios.� De funcion reducida RFD: 10-75 m, 20 Kbps, DSS.
Sensores. Nivel físico y MAC
�Topologias: estrella, cluster tree , malla
Transmisión de Datos74Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaTipos de nodo
Transmisión de Datos75Tema 8: Redes LAN Inalámbricas WLAN
Departamentode AutomáticaZigbee
� Encaminamiento Ad Hoc (AODV). Búsqueda de ruta on-demand.
� Los nodos routers suelen estar alimentados via red y los terminales con batería. Pueden pasar a “sleep” en periodos intermedios. Modos balizadoo normal.
� Precios de alrededor de 3-4 $ por dispositivo incluyendo procesador y memoria.
� Zigbee Alliance: consorcio similar a la Wi-Fi Alliance
� www.zigbee.org
MESH NETWORK
La tecnología de Red Mallada (Mesh) reúne las ventajas del Wifi y el móvil con instalaciones a coste mínimo. La percepción que tenemos de las redes informáticas públicas es que el dueño de la red nos proporciona acceso a ella a cambio de una contratación del servicio. Este sistema permite un cambio en el planteamiento de la red. La red y su acceso puede pertenecer a una institución. Este tipo de tecnología de red hace que Internet sea sólo un servicio más que se puede prestar. La topología en malla fue una topología de red en la que cada nodo está conectado a uno o más de los otros nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada access point tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores.
Hardware e instalación Sencilla y barata: Montar ACCess Point a una densidad de 25 unidades (dependiendo del tipo de instalación) por cada milla cuadrada. Estos puntos de acceso (suministrados por una larga lista de proveedores) permiten su instalación de manera rápida y económica. Los puntos de acceso son repetidores de señal inalámbrica que no tienen porque estar conectados a la red eléctrica dado que se pueden montar con un sistema de alimentación solar y batería. Estos puntos de acceso no tienen porque estar en puntos fijos. Estas redes abarcan áreas como lo harían las antenas de móviles. Este sistema de “celdas” puede cubrir con facilidad un área metropolitana sin zonas de oscuridad. La gestión de una red mallada se puede llevar desde un servidor. Este servidor sería el sistema desde donde se lanzarían los servicios de nuestra red. La banda que empleamos es la de 2,5GHz y 5,4GHz que es una frecuencia Libre que no requiere licencia.
Existen dos posibles planteamientos para la aplicación de una red de este tipo: Vender la red a una institución pública: Se montaría el sistema y se vendería la propiedad del mismo a una institución publica, la gestion del sistema y su mantenimiento sería el servicio prestado. La red puede crecer a medida que la población vaya obteniendo equipamiento informático con un router. La segunda opción es una empresa privada monta y alquila la red y su uso asi como los servicios que se prestan a través de ella. Servicios que se pueden prestar a través de esta infraestructura: Páginas web locales: ayuntamiento, negocios locales. Solo serian visibles dentro de la red mallada, NO es Internet.
- Correo electrónico metropolitano. - Sistemas de video vigilancia wifi. Cámaras conectadas al sistema (sin cables) en cualquier punto de la ciudad fijo o
móvil. Podemos instalar cámaras sin cables en cualquier vehículo de policía y controlarlo todo desde un programa. - Servicios de telemetría - Control del tráfico, semáforos y estaciones de bombeo. - Telefonía móvil wifi dentro de la red. - Lectura y gestión de contadores. - Paneles informativos. - Estaciones de radio wifi. - Aplicaciones específicas para el sector servicios bibliotecas…Reservas en restaurantes y hoteles, cines