TECNOLOGÍAS MÓVILES E INALÁMBRICAS SEMANA 2 1
ÍNDICE REDES INALÁMBRICAS WPAN IrDA Y BLUETOOTH... 3 Introducción... 3 Aprendizajes Esperados... 3 Redes Inalámbricas WPAN del tipo IrDa... 4 Protocolo IrLAP... 4 Protocolo IrLMP... 5 Ventajas y Desventajas de IrDa... 5 Redes Inalámbricas WPAN del tipo Bluetooth... 7 Características Técnicas... 7 Estructura de una red Bluetooth... 8 Principales usos de la Tecnología Bluetooth... 10 Bibliografía... 11 2
REDES INALÁMBRICAS WPAN IrDA Y BLUETOOTH INTRODUCCIÓN En el mundo de las redes se pueden encontrar, según distancia, número de conexiones y hardware, diversos tipos de redes, tanto en la tecnología cableada como en la inalámbrica. En el área de la tecnología inalámbrica nos encontramos con las redes WPAN, WLAN, WMAN y WWAN. Dentro de las redes inalámbricas de área personal WPAN, podemos integrar a dos principales actores: a) En primer lugar, y ya conocidas por bastantes usuarios, están las redes que se usan actualmente a través del intercambio de información mediante infrarrojos. Estas redes son muy limitadas dado su corto alcance, su necesidad de "visión sin obstáculos" entre los dispositivos que se comunican y a su baja velocidad (hasta 115 kbps). Se encuentran principalmente en computadores portátiles, PDA (Agendas Electrónicas Personales), teléfonos móviles y algunas impresoras. b) En segundo lugar, el Bluetooth, estándar de comunicación entre pequeños dispositivos de uso personal, como pueden ser los PDA, teléfonos móviles de nueva generación y algunos computadores portátiles. Su principal desventaja es que su puesta en marcha se ha ido retrasando desde hace años y la aparición del mismo ha sido plagada de diferencias e incompatibilidades entre los dispositivos de comunicación de los distintos fabricantes, lo que ha imposibilitado su rápida adopción. Opera dentro de la banda de los 2'4 Ghz. En esta oportunidad se enfocará el estudio en las redes del WPAN, cuyo significado es Wireless Personal Area Network, es decir, Redes de Área Personal Inalámbrica. En este tipo de redes se utilizan básicamente dos tecnologías, estas son: Bluetooh e Irda. Todas las redes WPAN tienen un alcance máximo de conexión entre dispositivos de 100 metros. Las redes WPAN, por su arquitectura, son consideradas redes sencillas, de uso cotidiano, en especial para la transferencia de archivos. APRENDIZAJES ESPERADOS Se espera que una vez finalizada esta semana el alumno pueda conocer las principales características que presentan las redes WPAN o Wireless Personal Area Network, es decir, Redes de Área Personal Inalámbrica. Asimismo se espera que el alumno logre aplicar los conceptos de redes WPAN a redes de uso cotidiano como Irda y Bluetooth. 3
REDES INALÁMBRICAS WPAN DEL TIPO IrDA La tecnología IrDa nace de manera formal en 1993 como estándar de la industria de redes de datos, pero el vocablo IrDa está presente desde décadas anteriores, integrado a dispositivos del diario vivir como, por ejemplo, el control remoto de los televisores, reproductores de CD y las videograbadoras. Mediante esta red se dio inicio a las redes inalámbricas, pues en 1979 los científicos de IBM, con sede en Suiza, crearon la primera red infrarroja entre dispositivos electrónicos al interior de una fábrica. Desde esa época, la evolución y desarrollo de hardware de redes ha sido constante hasta la actualidad. IrDa es el acrónimo de Infrared Data Association, es decir, Asociación de Datos por medio Infrarrojo. Esta tecnología trabaja con la emisión de rayos infrarrojos que se movilizan por un espectro generado entre dos equipos electrónicos. Al igual que todas las redes de datos, ya sean cableadas o inalámbricas, la red IrDa también se debe regir por el Modelo OSI. En el modelo OSI, IrDa trabaja a nivel de la capa física y, por poseer protocolo de comunicación, también se incorpora la capa de acceso al medio. En estas dos capas es donde IrDa realiza la codificación, el envío, la recepción y decodificación de datos entre los dos dispositivos que están realizando la transmisión. Las comunicaciones mediante IrDa operan a una distancia no mayor a los 10 metros, permitiendo un ángulo de inclinación, entre los dispositivos, no mayor a los 30 grados. IrDa controla la transmisión de datos mediante dos protocolos, estos son el protocolo IrLAP e IrLMP. Es mediante estos protocolos que los desarrolladores de software pueden crear e implementar aplicaciones que trabajen con hardware IrDa. PROTOCOLO IrLAP IrLAP es el acrónimo de Infrared Link Access Protocol, Protocolo de Acceso al Enlace Infrarrojo, el cual fue creado en conjunto por las empresas HP, IBM y Sharp, al igual que el protocolo IrLMP. Este protocolo permite la búsqueda y conexión entre dispositivos, así como también tratar de mantener la comunicación estable mientras el usuario esté haciendo uso de ella. El protocolo IrLAP es el encargado, además, de negociar entre dispositivos cuál será el maestro y cuál será el secundario. El dispositivo maestro es el que manda en la comunicación y envío de datos; el dispositivo secundario puede enviar datos siempre y cuando el dispositivo maestro lo autorice. 4
Figura 3 Fuente: http://www.museo8bits.es/wiki/images/6/62/irda_layers_es.png En la Figura 3 se muestra el modelo de capas en el cual interactúa el protocolo IrLAP. Se puede apreciar que a nivel del conocido modelo OSI, el protocolo IrLAP está vinculado con la capa 2, es decir, la Capa de Acceso al Medio. En la Capa física encontramos el hardware que realiza la conexión (Tarjeta de red Irda). PROTOCOLO IrLMP IrLMP es el acrónimo de Infrared Link Management Protocol, Protocolo de Administración de Enlace Infrarrojo, el cual fue creado en conjunto por las empresas HP, IBM y SHARP. Este protocolo cumple la función de administrar la conexión y ser responsable de la recepción íntegra de datos, es decir, asegura la conexión entre el emisor y el receptor. También es el encargado de entregar a la aplicación que está administrando el hardware IrDa la información que está siendo requerida por el usuario, por ejemplo, el envío o recepción de un archivo. El protocolo IrLMP, al igual que el protocolo IrLAP, trabaja a nivel de la capa de acceso al medio del modelo OSI. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE IrDA Las conexiones IrDa, que se utilizan desde 1993 hasta la actualidad, permiten una conexión punto a punto solo entre dos equipos al mismo tiempo, a un bajo costo, pero se limita a la distancia, pues los dispositivos deben estar a distancias cortas no superiores a los 10 metros y estar físicamente visibles en un ángulo máximo de inclinación no superior a los 30 grados. Cualquier obstáculo entre los dispositivos o una inclinación superior a la descrita anteriormente ocasiona la pérdida de la conexión y, por ende, la pérdida de datos. También se debe considerar que la transmisión vía IrDa solo permite la transmisión de datos y no de voz. 5
Las ondas infrarrojas se usan mucho para la comunicación de corto alcance. Por ejemplo, los controles remotos de los equipos utilizan comunicación infrarroja. Estos controles utilizan transmisión direccional, es decir, tienen el inconveniente de no atravesar los objetos sólidos y deben estar siempre visibles. El hecho de que las señales infrarrojas no atraviesen los obstáculos sólidos (murallas, árboles, muebles, etc.) presenta una ventaja y una desventaja. La ventaja es que las ondas infrarrojas de un sistema IrDa no interferirán en un sistema similar en un cuarto adyacente, pero su alcance en distancia geográfica es muy limitado. La red IrDa no necesita de licencia del gobierno para operar, en contraste con otras redes del tipo inalámbrico. Esta propiedad ha hecho del sistema IrDa un candidato interesante para las redes WLAN en interiores. Figura 4 Fuente Imagen: http://www.societyofrobots.com/images2/irda_diagram.png MCU: dispositivo que realiza y/o recibe la transmisión de datos. Encoder: codificador de datos en la transmisión IrDa. Decoder: decodificador de datos en la transmisión IrDa. Rx: señal de datos IrDa entrante. Tx: señal de datos IrDa saliente. 6
REDES INALÁMBRICAS WPAN DEL TIPO BLUETOOTH La red Bluetooth fue presentada al mercado de manera oficial por la compañía de telecomunicaciones Ericsson, mediante la versión 1.1 en 1994. Nació como una alternativa a las redes del tipo IrDa. Bluetooth es un tipo de red que se rige por la norma IEEE802.15 (de The Institute of Electrical and Electronics Engineers). La transmisión de datos se realiza mediante una conexión por radiofrecuencia en la banda ISM a 2.4GHZ. La banda ISM (Industrial, Scientific and Medical) es una banda de transmisión de datos reservada para uso no comercial, es decir, su configuración, instalación y ejecución no se rige por intereses comerciales. Bluetooth fue creado para optimizar la conexión entre dispositivos móviles y fijos, el envío de datos y voz sin la necesidad de cables y la creación de redes pequeñas de corto alcance, es decir, redes WPAN. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Bluetooth es una tecnología y un protocolo, el cual establece la comunicación entre dispositivos por radiofrecuencia, esto quiere decir que los dispositivos no necesitan estar físicamente visibles, solo se requiere que estén en el radio de cobertura para que se puedan conectar. A diferencia de las redes IrDa, este tipo de redes sí puede atravesar obstáculos físicos como murallas, muebles, árboles, etc. De esta forma, se puede conectar un dispositivo que esté en un dormitorio con otro que está en el living de nuestra casa. De acuerdo con su potencia de conexión, los dispositivos Bluetooth se dividen en clases, estas son: CLASE 1: los dispositivos Bluetooth clase 1 tienen una cobertura máxima de conexión de 100 metros lineales. CLASE 2: los dispositivos Bluetooth clase 2 tienen una cobertura máxima de conexión de 25 metros lineales. CLASE 3: los dispositivos Bluetooth clase 3 tienen una cobertura máxima de conexión de 1 metro. 7
Además, los dispositivos Bluetooth se pueden clasificar según la velocidad en la transmisión de datos: VERSIÓN 1.1: los dispositivos Bluetooth versión 1.1 transmiten los datos a una velocidad máxima de 1 Mbit por segundo. VERSIÓN 2.0: los dispositivos Bluetooth versión 2.0 transmiten los datos a una velocidad máxima 3 Mbit por segundo. VERSIÓN 3.0: los dispositivos Bluetooth versión 3.0 transmiten los datos a una velocidad máxima 24 Mbit por segundo. Todas las versiones detalladas anteriormente son transmitidas en una frecuencia de 2.4Ghz. ESTRUCTURA DE UNA RED BLUETOOTH Una de las grandes ventajas que presenta la tecnología Bluetooth es la facilidad de conexión y configuración entre dispositivos que conforman la red. Esto se debe a que Bluetooth fue diseñado para ser utilizado en conexiones multiusuarios. En una red Bluetooth se pueden conectar hasta 8 dispositivos simultáneamente, cada uno ocupará una frecuencia, la cual será asignada al momento de realizar la conexión mediante lo que llamamos Paridad del dispositivo. Es en este instante cuando, mediante un código de 4 números, se asigna un canal único de transmisión de datos y/o voz entre ambos dispositivos (usuarios). Hoy se pueden configurar redes Bluetooth y ampliar su rango de cobertura incorporando dispositivos de redes como el Switch y las antenas, así la señal y cobertura puede ser similar a la estructura de una red del tipo Wi-Fi. Figura 5 Fuente Imagen: http://im.wk.io/images/p/5fdea/wifi-direct-el-bluetooth-del-futuroc.jpeg 8
En la actualidad, a un computador que no posee hardware Bluetooth se le puede incorporar la conectividad Bluetooth a través de un puerto USB, conectando una tarjeta de red Bluetooth como lo muestra la Figura 6. Figura 6 Fuente Imagen: http://www.byteinformatica.com.ar/accesorios/bluetooth.jpg También existe la posibilidad de ampliar la velocidad de transmisión de datos y su cobertura realizando una actualización del hardware del computador; ya sea cambiando el dispositivo Bluetooth de una versión 1.1 a una versión 2.0 o 3.0, según sea la necesidad del usuario. En la actualidad, todos los sistemas operativos de computadores son compatibles con los dispositivos Bluetooth y poseen los protocolos necesarios para la administración y seguridad de dicha conexión. Figura 7 Fuente Imagen: http://www.dacostabalboa.com/es/wp-content/uploads/2008/11/sistemas-operativos.jpg 9
PRINCIPALES USOS DE LA TECNOLOGÍA BLUETOOTH La utilización de la tecnología Bluetooth es bastante amplia debido a su incorporación masiva en dispositivos móviles y computadores, además de permitir, a un bajo costo, su integración a dispositivos que no poseen dicha tecnología. Sus usos van desde lo más simple, que es transmitir un archivo de audio, video o texto, hasta la configuración de redes inalámbricas. Dentro de las aplicaciones más frecuentes se encuentran las siguientes: TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS: permite transferir archivos y carpetas desde un dispositivo A hacia un dispositivo B. También da la posibilidad de ver, de manera remota, el contenido de una carpeta de otro dispositivo. Para este caso, el dispositivo que posee la carpeta debe autorizar que dicha carpeta sea compartida en la red. ESCRITORIO INALÁMBRICO: esta tecnología permite conectar todos los equipos del escritorio sin la necesidad de cables, un teclado, un ratón, una impresora e incluso un disco duro portátil. CONEXIÓN A INTERNET: Bluetooth permite la conexión a Internet mediante la utilización de un AP (Access Point) el cual convierte la señal Bluetooth a señal celular (GPRS, 3G) o señal basada en la norma IEEE802.11b. SINCRONIZACIÓN AUTOMÁTICA: Bluetooth permite sincronizar de manera automática y continua los datos previamente configurados entre los distintos dispositivos Bluetooth. Estos datos pueden ser una lista de direcciones y teléfonos, mensajes y notas. Figura 8 Fuente Imagen: http://tecnyo.com/wp-content/uploads/bluetooth.jpg 10
BIBLIOGRAFÍA Atelin, P. (2009). Redes informáticas. Paris: Eni Editores. Campos Polo, H. (2009). Redes móviles celulares. Bogotá: Universidad ST. 11