OTROS SISTEMAS DE ACCESO

Transcripción

1 Sistemas Difusión Radio y Cable OTROS SISTEMAS DE ACCESO INALÁMBRICO Alejandro Martínez Abiétar DEPARTAMENTO DE COMUNICACIONES UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA amartinez@dcom.upv.es Sistemas de Acceso Radio

2 ÍNDICE IEEE Bluetooth Ultrawideband (UWB) Zigbee

3 IEEE

4 IEEE IEEE IEEE es un grupo de trabajo dentro de IEEE 802 especializado en redes inalámbricas de área personal (WPAN, Wireless Personal Area Networks). Se divide en cinco subgrupos, del 1 al 5. Task group 1 (WPAN/Bluetooth) Task group 2 (Coexistencia) Task group 3 (WPAN de alta velocidad) 3a (PHY alternativa para WPAN de alta velocidad) 3b (Revisión MAC) 3c (PHY alternativa de onda milimétrica) Task group 4 (WPAN de baja velocidad) 4a (PHY alternativa) 4b (Revisiones y mejoras) Task group 5 (Redes en malla)

5 IEEE Task group 1 (WPAN/Bluetooth) IEEE desarrolla un estándar basado en la especificación 1.1 de Bluetooth. Incluye nivel físico (PHY) y control de acceso al medio (MAC). Versión actualizada, IEEE Task group 2 (Coexistencia) IEEE estudia los posibles problemas derivados de la coexistencia de WPAN's con otros dispositivos inalámbricos que utilicen las bandas de frecuencia no reguladas, tales como redes inalámbricas de área local (WiFi basada en )

6 IEEE Task Group 3 (WPAN de alta velocidad) IEEE define los niveles PHY y MAC para WPAN's de alta velocidad (11-55 Mbps). 3a (PHY alternativa para WPAN de alta velocidad) intentó realizar mejoras al nivel físico de Ultra-WideBand para su uso en aplicaciones que trabajen con elementos multimedia. En punto muerto. 3b (Revisión MAC) trabaja en el desarrollo de mejoras a para refinar la implementación e interoperabilidad de MAC. 3c (PHY alternativa de onda milimétrica) trabaja en el desarrollo de una PHY alternativa basada en ondas milimétricas (57-64 GHz, banda no regulada). Permitirá una coexistencia muy alta con todos los sistemas de microondas en la familia , con velocidades > 3 Gbps

7 IEEE IEEE Define las capas PHY y MAC de WPANs con tasas bajas de transmisión de datos (low-rate WPAN, LR-WPAN). El IEEE es la base sobre la que se define la especificación de ZigBee, cuyo propósito es ofrecer una solución completa para este tipo de redes construyendo los niveles superiores de la pila de protocolos que el estándar no cubre. 4a (PHY alternativa) El principal interés de este grupo es permitir comunicaciones y facilidades de localización de alta precisión (de un metro y mejor), alta productividad agregada y necesidades energéticas extremadamente reducidas. 4b (Revisiones y mejoras) Objetivos: resolución de ambigüedades y reducción de complejidad innecesaria, el incremento de la flexibilidad en el uso de claves de seguridad, las consideraciones para el uso de nuevos rangos de frecuencias disponibles ibl y otros aspectos. IEEE b se aprobó en junio de 2006 y se publicó en septiembre del mismo año como IEEE

8 IEEE Task group 5 (Redes en malla) IEEE proporciona la arquitectura que permite que dispositivositi WPAN puedan formar una red inalámbrica i en malla. Dos partes: malla LR-WPAN (construida sobe la capa MAC de IEEE , Zigbee) y malla HR-WPAN (basada en IEEE /3b MAC) Hay más versiones del estándar y la mayoría de TG continúan en activo. Diversas tecnologías de amplio uso en la actualidad están basadas en la familia de estándares

9 BLUETOOTH Bluetooth: especificación industrial para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPAN) que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de los 2,4 GHz. OBJETIVOS: Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos. Eliminar cables y conectores entre éstos. Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre equipos personales.

10 BLUETOOTH HISTORIA 1996: ERICSSON propone crear un sustituto inalámbrico del RS : cinco compañías, Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba e Intel, forman ungrupodeinterésespecial(sig), y adoptan el nombre de Bluetooth. La meta era establecer la creación de una especificación global para conectividad sin hilos de corto alcance. Actualmente las empresas pertenecientes al SIG han adoptado esta tecnología para desarrollarla con sus propios productos, que empezaron a salir al mercado a finales del año A fecha de septiembree de 2007, el SIG estaba formado por más de 9000 compañías de telecomunicaciones, informática, automovilismo, música, textil, automatización industrial y tecnologías de red. Cualquier compañía que incorpora la tecnología inalámbrica Bluetooth en productos, utilizando la tecnología para ofrecer bienes y servicios debe convertirse en un miembro de Bluetooth SIG,

11 BLUETOOTH VERSIONES Bluetooth v.1.1: primera versión con despliegue comercial, Ratificado como estándar IEEE Bluetooth v.1.2: a diferencia de la 1.1, provee una solución inalámbrica complementaria para co-existir Bluetooth y Wi-Fi en el espectro de los 2.4 GHz, sin interferencia entre ellos. Usa la técnica "Adaptive Frequency Hopping (AFH)", que ejecuta una transmisión más eficiente y un cifrado más seguro. Ratificado como IEEE Standard Bluetooth v.2.0: incorpora la técnica "Enhanced Data Rate" (EDR) que le permite mejorar las velocidades de transmisión hasta 3Mbps. Bluetooth v.2.1: simplifica los pasos para crear la conexión entre dispositivos, además el consumo de potencia es 5 veces menor. Bluetooth v.3.0 (mediados 2009): aumenta considerablemente la velocidad de transferencia (se le denomina HS, High Speed). Bluetooth v4.0 (abril 2011): integra las anteriores, menor consumo de potencia

12 BLUETOOTH Bluetooth está orientado a para dispositivos de bajo consumo, con una cobertura baja y basados en transceptores de bajo costo. El original usa frequency-hopping spread spectrum (FHSS), con 79 bandas de 1 MHz entre 2402 y 2480 MHz. Originalmente, empleaba modulación Gaussian frequency-shift keying (GFSK) pero a partir de Bluetooth th 2.0+EDR, otras modulaciones como π/4-dqpsk y 8DPSK pueden usarse entre dispositivos compatibles. GFSK: 1 Mbps; π/4-dpsk: 2 Mbit/s; 8DPSK: 3 Mbit/s. Usa un protocolo basado en paquetes con una estructura maestroesclavo. Un maestro puede comunicarse con 7 esclavos en una picocelda. Alcance: Las conexiones son punto a punto con un rango máximo de 10 metros, aunque utilizando amplificadores se puede llegar hasta los 100 metros, a costa de introducir alguna distorsión (Clase 3).

13 BLUETOOTH Clasificación de dispositivos Bluetooth según la potenciatransmitida Clasificación ió de dispositivositi Bluetooth th según el ancho de banda

14 BLUETOOTH Comparación Bluetooth-WiFi th (versiones básicas)

15 BLUETOOTH

16 ULTRAWIDEBAND (UWB) Sistemas de Acceso Radio El término Ultrawideband d (UWB) se usa para hacer referencia a cualquier tecnología de radio que usa un ancho de banda mayor de 500 MHz o del 25% de la frecuencia central, de acuerdo con la FCC (Federal Communications Commission). UWB es una tecnología en el rango de las PAN Permite paquetes de información muy grandes (480 Mbits/s) conseguidos en distancias cortas, de unos pocos metros. Los dispositivos USB inalámbricos actuales se implementan con UWB. UWB usa un gran ancho de banda del espectro de RF para transmitir información, mucho más que WiFi y Bluetooth, y permite mayor velocidad de transmisión que eéstas.

17 ULTRAWIDEBAND (UWB) Sistemas de Acceso Radio UWB puede usar frecuencias que van desde 3.1 GHz hasta 10.6 GHz pero emitiendo una potencia < dbm/mhz. Cada canal de radio tiene una anchura de más de 500 MHz, dependiendo de su frecuencia central Ventajas: bajo consumo, bajo coste (se puede usar tecnología CMOS para implementar un dispositivo UWB radio) y alta productividad futuro de las WPAN. Se intenta estandarizar como capa PHY de IEEE a (en proceso) Bluetooth podría usar en el futuro una capa física basada en UWB

18 ULTRAWIDEBAND (UWB) Sistemas de Acceso Radio OFDM UWB WiMedia Specification 1.2 (ECMA 368) 53.3,80,106.7,160,200,320,400 and 480 Mbps 14 bands and 6 band groups Each band has 528 MHz Hopping (3 bands) and non hopping channel codes Signalling 128 tones OFDM Tone spacing: MHz Tone modulation: QPSK/DCM (for higher data rates) Time and frequency spreading (TFIand FFI modes) IR UWB No channelization in force Pulse based modulation (PPM, Phase, etc.)

19 ULTRAWIDEBAND (UWB) Sistemas de Acceso Radio

20 ZIG-BEE Sistemas de Acceso Radio ZigBee es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo, basada en el estándar IEEE Objetivo aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías. En principio, el ámbito donde se prevé que esta tecnología cobre más fuerza es en domótica Características: Su bajo consumo. Su topología de red en malla. Su fácil integración (se pueden fabricar nodos con muy poca electrónica).

21 ZIG-BEE Sistemas de Acceso Radio La relación entre IEEE y ZigBee es parecida a la existente entre IEEE y Wi-Fi Alliance. De hecho, existe la Zigbee Alliance: g/ La especificación 1.0 de ZigBee se aprobó en diciembre de 2004 y está disponible a miembros del grupo de desarrollo (ZigBee Alliance). Un primer nivel de suscripción, denominado adopter, permite la creación de productos para su comercialización adoptando la especificación por 3500 dólares anuales.

22 ZIG-BEE Sistemas de Acceso Radio ZigBee utiliza la banda ISM para usos industriales, científicos y médicos; en concreto, 868 MHz en Europa, 915 en Estados Unidos y 2,4 GHz en todo el mundo. (Las empresas han optado por 2,4 GHz, por ser libre en todo el mundo) El desarrollo de la tecnología se centra en la sencillez y el bajo costo más que otras redes inalámbricas semejantes de la familia WPAN, como por ejemplo Bluetooth. El nodo ZigBee más completo requiere en teoría cerca del 10% del hardware de un nodo Bluetooth o Wi-Fi típico; esta cifra baja al 2% para los nodos más sencillos. En 2006 el precio de mercado de un transceptor compatible con ZigBee era de 1 dólar y el precio de un conjunto de radio, procesador y memoria era de tres dólares.

23 ZIG-BEE Sistemas de Acceso Radio ZigBee vs. Bluetooth Una red ZigBee puede constar de un máximo de nodos distribuidos dos en subredes de 255 nodos, frente e a los 8 máximos de una subred (Piconet) Bluetooth. Menor consumo eléctrico que el de Bluetooth. En términos exactos, ZigBee tiene un consumo de 30mA transmitiendo y de 3uA en reposo, frente a los 40mA transmitiendo y 0.2mA en reposo que tiene el Bluetooth. Este menor consumo se debe a que el sistema ZigBee se queda la mayor parte del tiempo dormido, mientras que en Bluetooth siempre se está transmitiendo y/o recibiendo. Tiene una velocidad de hasta 250 kbps, mientras que en Bluetooth es de hasta 3 Mbps.

24 ZIG-BEE Sistemas de Acceso Radio ZigBee vs. Bluetooth Debido a las velocidades de cada uno, uno es más apropiado ado que el otro o para a ciertas cosas. Por ejemplo, mientras que el Bluetooth se usa para aplicaciones como los teléfonos móviles y la informática casera, la velocidad del ZigBee se hace insuficiente para estas tareas, desviándolo a usos tales como la Domótica, los productos dependientes de la batería, los sensores médicos, y en artículos de juguetería, en los cuales la transferencia de datos es menor. Existe una versión que integra el sistema de radiofrecuencias característico de Bluetooth junto a una interfaz de transmisión de datos vía infrarrojos desarrollado por IBM.

25 COMPARATIVAS WPAN vs. WiFi Sistemas de Acceso Radio