CAPA FÍSICA.

La capa física es la que se encarga de definir las características mecánicas, eléctricas y funcionales del canal de comunicación. Se divide en dos subcapas que corresponden a dos funciones de protocolo, una dependiente del medio PMD (Physical Medium Dependent) y la otra de convergencia PLCP (Physical Layer Convergente Procedure).

1.4.1.1 SUBCAPA DEPENDIENTE DEL MEDIO FÍSICO PMD ( PHYSICAL MEDIUM DEPENDENT).

La subcapa PMD se encarga de definir las características métodos y técnicas de transmisión y recepción a través del medio inalámbrico. Especifica las técnicas de codificación y modulación empleadas sobre el medio.

Wi-Fi define cinco técnicas de transmisión que posibilitan el envío de tramas MAC de una estación a otra, pero difieren en la tecnología utilizada, y en las velocidades alcanzables. A continuación se presenta una descripción de las técnicas de transmisión (capas físicas) en Wi-Fi.

1.4.1.1.1 INFRARROJOS (IR).

Los sistemas infrarrojos se sitúan en frecuencias por debajo de la luz visible, las longitudes de onda de operación de Infrarrojos se sitúa alrededor entre los 850- 950 nm. Utiliza transmisión difusa, es decir, no requiere línea de vista.

Permite velocidades de 1 y 2 Mbps. Utiliza dos esquemas de codificación, a 1 Mbps utiliza el código GRAY, que consiste en tomar 4 bits y codificarlos como una palabra codificada de 16 bits con quince 0s y un 1, de tal forma que un error en la sincronización lleva a un solo error de bits en la salida. A 2 Mbps toma 2 bits y produce una palabra codificada de 4 bits también con un solo 1. [9] Las señales de infrarrojos no pueden penetrar las paredes por lo que las celdas en diferentes oficinas están bien aisladas, pero sus desventajas radican en el bajo ancho de banda y la interferencia de la luz solar, razón por la cual esta técnica no es muy popular. Esta técnica está definida en el estándar original 802.11

1.4.1.1.2 ESPECTRO DISPERSO CON SALTO DE FRECUENCIA (FHSS).

Definida en el estándar 802.11. Divide la banda de frecuencias en una serie de canales, la señal transmitida va saltando de un canal a otro en orden no secuencial de acuerdo a un patrón conocido por el emisor y receptor. Transmite una parte de la información en una determinada frecuencia durante un intervalo de tiempo, pasado ese tiempo cambia de frecuencia de emisión y sigue transmitiendo a otra frecuencia. Utiliza 79 canales con un ancho de banda de 1 MHz cada uno, tomando como punto de partida el extremo más bajo de la banda ISM (2.4GHz); y un generador de números pseudoaleatorios para producir las frecuencias a saltar, para lo cual, todas las estaciones deben estar sincronizadas y tener el mismo generador de números pseudoaleatorios para saltar simultáneamente a la misma frecuencia; además, un parámetro importante es el tiempo de permanencia, mismo que es ajustable y no debe ser menor que 400 milisegundos. FHSS proporciona seguridad de red, puesto que una estación debe conocer la frecuencia y el tiempo de permanencia para poder conectarse a la red. Sus ventajas son la resistencia al desvanecimiento por múltiples trayectorias en largas distancias, y su relativa insensibilidad a la interferencia de radio, sin embargo, su ancho de banda es bajo.

1.4.1.1.3 ESPECTRO DISPERSO DE SECUENCIA DIRECTA (DSSS).

Es utilizada por 802.11 y está restringida a 1 o 2 Mbps, y consiste en la generación de un patrón de bits redundante conocido como señal de chips (minibits) utilizando la llamada secuencia de Barker para codificar cada bit, permitiendo al receptor filtrar las señales no deseadas como interferencia y ruido; cuando opera a 1 Mbps, DSSS utiliza modulación por desplazamiento de fase a 1 M baudio, transmitiendo 1 bit por baudio y cuando opera a 2 Mbps a 2 bits por baudio.

1.4.1.1.4 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE FRECUENCIAS ORTOGONALES (OFDM).

Es utilizada por 802.11 a y 802.11 g, y está basada en la Transformada Rápida de Fourier FFT(Fast Fourier Transform), consiguiendo estrechar las bandas, lo cual tiene más ventajas que el uso de una sola banda ancha, entre ellas presenta una mejor inmunidad a la interferencia de bandas estrechas y la posibilidad de usar bandas no contiguas. Alcanza hasta 54 Mbps y utiliza un sistema de codificación complejo con base en la modulación por desplazamiento de fase para velocidades de hasta 18 Mbps, y QAM para velocidades mayores. Algunos de los motivos para utilizar OFDM es la compatibilidad con el sistema europeo HyperLAN2; además, de la buena eficiencia de espectro en términos de bits/Hz y su buena inmunidad al desvanecimiento por múltiples trayectorias.

1.4.1.1.5 ESPECTRO DISPERSO DE SECUENCIA DIRECTA DE ALTA

nnnnnn VELOCIDAD (HR-DSSS).

Utiliza 11 millones de chips por segundo, con lo que alcanza una velocidad de 11 Mbps en la banda de 2.4GHz soportando velocidades de 1, 2, 5.5 y 11 Mbps. A 1 y 2 Mbps se ejecutan a 1 Mbaudio con 1 y 2 bits por baudio respectivamente y utilizando modulación por desplazamiento de fase. A velocidades de 5.5 y 11 Mbps se transmite a 1.375 M baudios con 4 y 8 bits por baudio respectivamente utilizando códigos de Walsh/Haldmar. Es utilizada por 802.11 b. [10]

1.4.1.2 SUBCAPA DE PROCEDIMIENTO DE CONVERGENCIA PLCP (PHYSICAL LAYER CONVERGENCE PROCEDURE).

Es la subcapa superior que se encarga de adaptar las características de la capa dependiente del medio y de transformar las PDU14 MAC a un formato adecuado para su transmisión y recepción. Cada PDU MAC se transforma en una trama PLCP, misma que consta de tres campos que son:

• Preámbulo: Sirve para sincronismo y para indicar el inicio de una trama.

• Cabecera: Contiene información de inicialización, velocidad de

transmisión, longitud de trama, y CRC.

• Payload: PDU-PLCP son los datos o la trama entregada por la MAC.

Figura 1.7 Tramas Físicas de 802.11 15

14 _{PDU: Protocol Data Unit.}

15 _{www.uclm.edu.es ,Comunicaciones móviles (Presentación en Diapositivas),Dpto. Informática- UCLM}

Estos tres campos dan el formato general de la trama PLCP, sin embrago, la estructura de la trama PLCP depende de la capa física en particular.[11] Los formatos de tramas físicas para 802.11 se muestran en figura 1.7.