Wireless Technology. Universidad Simón Bolívar Universidad Católica Andrés Bello. VI Jornadas de Ingeniería Informática. Prof.

Transcripción

1 Wireless Technology

2 Medios Inalámbricos Permite movilidad (celular, laptop, PDA) y cada servicio se sintoniza a distintas portadoras Las frecuencias son asignadas por organismos públicos en cada país (CONATEL en Venezuela)

3 Medios Inalámbricos Radio: Mayor de 1 Mhz y menor de 100 MHz Omnidireccional y penetra edificios VLF, LF y MF (radio AM) viaja pegado a la tierra HF (radio FM) viajan rebotando de la ionosfera Radio aficionados HF y VHF (por encima de radio FM) Micro Onda: Infrarojo: Mayor de 100 MHz y menor de 100 GHz Direccional y no penetra edificios Afectado por fenómenos atmosféricos (lluvia) Banda libre (2,40 GHz - 2,48 GHz) para: controles de garages, hornos microondas teléfonos inalámbricos, alarmas de carros, etc Distancias cortas y no atraviesa objetos sólidos Más seguro y no se puede usar en pleno sol

4 Satélite Repetidora en el espacio con ancho de banda entre 3,7 GHz y 30 GHz: TV, telefonía, meteorología, etc Breve historia... El primer satélite fue ruso sputnik (1957), aunque no de telecomunicaciones. Después sputnik II con Laika Echo repetidora con pantalla de aluminio (1960). Visible de minutos al día (no amplificaba). INTELSAT Consorcio internacional de 120 paises, mas de 20 satélites INMARSAT comunicación marítima (más de 47 paises) Tipos de satélites: Geoestacionarios (GEO) o polares Altitud media (MEO) Baja altitud (LEO)

5 Orbitas satelitales

6 Satélite Geoestacionario Satélite a Kms de altura con órbita de 24 horas dando una ilusión de un satélite fijo 2 o entre cada satélite 180 satélites De 12 a 20 transponders de portadoras de bajada y de subida Frecuencias de uso C 3,7 GHz a 6,4 GHz Ku 11,7 GHz a 14,5 GHz Ka 17,7 GHz a 30,5 GHz Tiempo de 500 mseg (ida y vuelta) Util para broadcast y, en consecuencia, con poca seguridad Costo independiente de la distancia Spot beam es el área de cobertura de un satélite (elipse)

7 Satélites de Baja Altitud (LEO) IRIDIUM (77 satélites), olvidado (3 $/min) y retomado Se mueve tanto el usuario como el spot beam (visible 6 min) Están a 900 Kms, en órbita polar, cada 32 o, ( FDMA/TDMA ) Banda de subida y bajada en la banda L L < C < Ku < Ka Tiempo de vida del satélite 5 años Debido al movimiento deben relevarse Global Start más alto (48 satélites a 1400 Kms) (CDMA) Visible por más tiempo 11 min Tiempo de vida del satélite 7 años Servicio para aplicaciones multimedia Protocolos: ALOHA, FDMA, TDMA, SATATM, CDMA,... Teledesic: 228 satelites pero solo 34 (Bill Gates&Millonario&Jeque Arabe)

8 GPS (Global Positioning System) Navstar (USA) Militar vs Glonass (Rusia) Triangulación con 3 o 4 satélites dando latitud y longitud Introducen error de mts (seguridad!!! aunque está por eliminarse) DGPS es una alternativa mts pero caro (30.000$) Algunos LEO ofrecen GPS (IRIDIUM y Teledesic)

9 Satélites vs Fibra Óptica Satélite Fibra óptica :-( mayor AB movilidad :-( broadcast :-( :-( tiempo terreno dificil :-( AB prometido :-( Sin embargo lo que cuenta es el costo (satélite más caro) pero los precios bajaran...

10 Redes de Datos Inalámbricas Permite conexión no cableada más mobilidad de computadores WLL IEEE Bluetooth Dos capas (uso del espectro y manejo y contención del canal) Imposibilidad de detectar colisiones al transmitir Problemas típicos de transmisión inalámbrica: (1) Estación oculta (A transmite a B y no vé que C también) (2) Estación expuesta (B transmite a A y C cree que no puede a D) A B C D No todas las estaciones se ven por su radio de cobertura Puede haber transmisión simultanea aún con medio compartido

11 IEEE Inspirado en IEEE802.3 (CSMA/CD), con velocidades de transmisión entre 11 Mbps a 54 Mbps A dos capas: física y MAC Capa Física: a (54 Mbps, 5, GHz) b (11 Mbps, 2,4-2,48 GHz) g (54 Mbps, 2,4-2,48 GHz) Infrarojo: Radio: Corto alcance Seguro Costoso Largo alcance Bajos niveles de potencia < 1 Watt Usa secuencia ortogonales para representar los 1 FCC definió tres bandas de frecuencia MHz, 2,4-2,48 GHz y 5,72-5,85 GHz

12 Protocolo IEEE Capa MAC: DFC (CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access/Colision Avoidance) Gestiona el espectro compartido, evitando colisiones Si dos estaciones siente libre el canal, espera un tiempo aleatorio antes de transmitir. El tiempo es calculado (backoff factor) para evitar al máximo las colisiones. Cuando puede transmitir debe: El emisor enviar un RTS con el tamaño del paquete Si el receptor escucha el paquete, responde con CTS El emisor envia el paquete y espera un ACK del receptor Este intercambio evita el problema de la estación oculta PFC: Enfoque centralizado

13 Configuraciones de IEEE Ad-hoc (red sin estructura) Cada nodo se comunica entre si. Usa algoritmos de selección de máquina maestro (SAE) También algoritmos de inundación o difusión Infraestructura (alrededor de un concentrador inalámbrico) Fixed Access Points conectados mediante cables a la red Precios para Access Points oscilan entre y Bs No hay reglas en colocación de Access Points, depende del entorno Similar al sistema celular

14 Bluetooth Ante el aparente fracaso de las redes infrarojas Red para acceso a usuario final en la frecuencia de 2,4 GHz con picocelda de alrededor de 10 mts Sincroniza PDA, laptops, handhelds, teléfonos celulares, etc Se desarrolla a partir 1998 con un consorcio de empresas (Ericsson, Intel, IBM, Toshiba y Nokia) bajo un SIG (Special Interests Group) Dispone de un conjunto de herramientas para desarrollar aplicaciones y un Kit de desarrollo con una tarjeta cliente (esclavo) y una estación servidor (maestro)

15 Especificaciones de Bluetooth Ofrece tanto configuraciones estilo ad hoc como centralizadas Trabaja con saltos de frecuencia en el espectro entre 2,4 a 2,48 GHz con acuses de recepción La potencia de salida es de alrededor de 1 mw por lo que genera celdas pequeñas Maneja tanto voz (64 Kbps) como datos (hasta 432 Kbps) con transmisión síncrona (SCO) o asíncrona (ACL) donde todo puede ir en el mismo canal full duplex Está previsto moverse a la banda de 5,8 MHz una vez se estabilice

16 Hardware Bluetooth Dispositivo de radio con un controlador del enlace (sincronía o asincronía + cifrado) + Controlador de los estados (espera, búsqueda, conexión, hold, sniff y park) Capas de Modelo Bluetooth Protocolos de nivel superior RFCOM SDP TCS L2CAP Banda base LMP

17 Capas del Modelo Bluetooth SDP: Encontrar dispositivos dentro de la picocelda RFCOM: Emular conexiones de puerto serial TCS: Control telefónico L2CAP: Segmentar paquetes (16 tipos)

18 IEEE Wireless Local Loop (WLL) Servicio banda ancha inalámbrica IEEE802.16para servicios multimedias: dato, voz y video. El ancho de banda oscila entre 5 y 66 GHz vs : tiene más alcance con menor pérdida por ser un ancho de banda más alto pero... es afectado por fenómenos atmosféricos (OC) ofrece más usuarios por celda que (NOC) está pensado para usuarios móviles lo cual no es el caso de QAM-64 a 150 Mbps QAM-16 a 100 Mbps QPSK a 50 Mbps

19 Trama IEEE La capa superior permite integración con cualquier protocolo La primera capa ofrece seguridad (RSA para certificados, triple DES y SHA-1) La capa 2 tiene tasa de bits constante (voz comprimida) tasa de bits variable en tiempo real (multimedia comprimida) tasa de bit variable no en tiempo real (transmisión pesada diferida) mejor esfuerzo (sin sondeo y compitiendo) El sondeo es permanente para adecuarse al servicio del usuario La asignación de ancho de banda es por estación o por conexión

20 Uso del canal EC: cifrado o no Tipo: fragmentación o no CI: chequeo de errores o no (separado encabezado de datos) EK: tipo de clave Además está la trama de solicitud de ancho de banda Canal descendente lo controla la radio base y el ascendente lo controla el usuario

21 Desafios de la Comunicación Inalámbrica Aspectos a favor: Mobilidad con los mismos servicios de red (Web, FTP, etc) Manejo de memoría permanente a través de la red (cuando se usan PDA o handheld) Aspectos a mejorar: Lentitud de los enlaces inalámbricos Seguridad implica cifrado pero este implica aún más lentitud Más costosa con respecto a los enlaces cableados Redes inalámbricas únicas de múltiples servicios (aún lejos de la standarización) Problemas de salud???