OTROS SISTEMAS DE ACCESO

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Sistemas Difusión Radio y Cable Sistemas Difusión Radio y Cable

OTROS SISTEMAS DE ACCESO

INALÁMBRICO

Alejandro Martínez Abiétar

DEPARTAMENTO DE COMUNICACIONES DEPARTAMENTO DE COMUNICACIONES UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA e-mail: amartinez@dcom.upv.es@ p

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ÍNDICE

Otros sistemas de acceso inalámbrico

– IEEE 802.15

– Bluetooth

– Ultrawideband (UWB)

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IEEE 802 15

IEEE 802.15

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IEEE 802 15

IEEE 802.15

IEEE 802.15 es un grupo de trabajo dentro de IEEE 802 especializado en redes inalámbricas de área personal 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) Task group 3 (WPAN de alta velocidad)

3a (PHY alternativa para WPAN de alta velocidad) 3b (Revisión MAC)

3c (PHY alternativa de onda milimétrica) 3c (PHY alternativa de onda milimétrica) Task group 4 (WPAN de baja velocidad)

4a (PHY alternativa)

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IEEE 802 15

IEEE 802.15

Task group 1 (WPAN/Bluetooth)

IEEE 802.15.1-2002 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 802.15.1-2005.

802.15.1 2005.

Task group 2 (Coexistencia)

IEEE 802.15.2-2003 estudia los posibles problemas derivados de la coexistencia de WPAN's con otros dispositivos

inalámbricos que utilicen las bandas de frecuencia no inalámbricos que utilicen las bandas de frecuencia no

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IEEE 802 15

IEEE 802.15

Task Group 3 (WPAN de alta velocidad)

IEEE 802.15.3-2003  define los niveles PHY y MAC para WPAN's de alta velocidad (11 55 Mbps)

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 802.15.3 para refinar la implementación e interoperabilidad de MAC.

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IEEE 802 15

IEEE 802.15

IEEE 802.15.4

Define las capas PHY y MAC de WPANs con tasas bajas de transmisión de datos (low-rate WPAN, LR-WPAN).

El IEEE 802 15 4-2003 es la base sobre la que se define la El IEEE 802.15.4 2003 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.

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 (de un metro y mejor), alta productividad agregada y necesidades energéticas extremadamente reducidas.

4b (Revisiones y mejoras)

b l ó d b d d d ó d l d d

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

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IEEE 802 15

IEEE 802.15

Task group 5 (Redes en malla)

IEEE 802.15.5 proporciona la arquitectura que permite que

di iti WPAN d f d i lá b i

dispositivos WPAN puedan formar una red inalámbrica en malla.

Dos partes: malla LR-WPAN (construida sobe la capa MAC de p ( p IEEE 802.15.4-2006, Zigbee) y malla HR-WPAN (basada en IEEE 802.15.3/3b MAC)

Hay más versiones del estándar y la

mayoría de TG continúan en activo

mayoría de TG continúan en activo.

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BLUETOOTH

Bluetooth: especificación industrial para Redes Inalámbricas de Á

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.

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BLUETOOTH

HISTORIA

– 1996: ERICSSON propone crear un sustituto inalámbrico del RS-232.

– 1998: cinco compañías, Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba e Intel, forman un Grupo de Interés Especial (SIG), y adoptan el nombre de Bluetooth. La meta era establecer la creación de una especificación global para conectividad sin hilos de corto alcance

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 sali al me cado a finales del año 2000 A fecha de septiemb e de a salir al mercado a finales del año 2000. A fecha de septiembre de 2007, el SIG estaba formado por más de 9000 compañías de telecomunicaciones, informática, automovilismo, música, textil, automatización industrial y tecnologías de red.y g

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BLUETOOTH

VERSIONES VERSIONES

– Bluetooth v.1.1: primera versión con despliegue comercial,

Ratificado como estándar IEEE 802.15.1-2002.

l h d f d l l ó

– 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 802.15.1-2005

– 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( ) g ,

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BLUETOOTH

l h á d d d b

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 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

k i (GFSK) ti d Bl t th 2 0+EDR t

keying (GFSK) pero a partir de Bluetooth 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

8DPSK: 3 Mbit/s .

Usa un protocolo basado en paquetes con una estructura maestro-esclavo. Un maestro puede comunicarse con 7 esclavos en una pico-celda.

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BLUETOOTH

Cl f ó d d l h ú l d

Clasificación de dispositivos Bluetooth según la potencia transmitida

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BLUETOOTH

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BLUETOOTH

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ULTRAWIDEBAND (UWB)

El é i Ul id b d (UWB) h

Sistemas de Acceso Radio

• El término Ultrawideband (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 t

metros.

• Los dispositivos USB inalámbricos actuales se implementan con UWB. p

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ULTRAWIDEBAND (UWB)

d

f

d d

• UWB puede usar frecuencias que van desde 3.1 GHz

hasta 10.6 GHz pero emitiendo una potencia <

-41.3 dBm/MHz. Cada canal de radio tiene una

41.3 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

802.15.4a (en proceso)

• Bluetooth podría usar en el futuro una capa física

basada en UWB

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ULTRAWIDEBAND (UWB)

OFDM‐UWB IR‐UWB

WiMedia

WiMedia Specification 1.2 (ECMASpecification 1.2 (ECMA‐‐368)368)

• 53.3,80,106.7,160,200,320,400 and 480480 Mbps

•14 bands and 6 band groups

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ULTRAWIDEBAND (UWB)

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ZIG BEE

ZIG-BEE

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 802.15.4

Objetivo  aplicaciones que requieren comunicaciones

seguras con baja tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías

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.

S t l í d d ll

• Su topología de red en malla.

• Su fácil integración (se pueden fabricar nodos con muy poca electrónica).

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ZIG BEE

ZIG-BEE

La relación entre IEEE 802.15.4-2003 y ZigBee es parecida a la existente entre IEEE 802.11 y Wi-Fi Alliance. De hecho, existe la Zigbee Alliance: http://www.zigbee.org/

e ste a gbee a ce ttp // gbee o 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,

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ZIG BEE

ZIG-BEE

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 stados U dos y , G e todo e u do ( as

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 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. j p

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

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ZIG BEE

ZIG-BEE

Zi B Bl h

ZigBee vs. Bluetooth

• Una red ZigBee puede constar de un máximo de 65535

nodos distribuidos en subredes de 255 nodos, frente a los 8 odos d s bu dos e sub edes de 55 odos, e e a os 8 máximos de una subred (Piconet) Bluetooth.

• Menor consumo eléctrico que el de Bluetooth. En términos exactos ZigBee tiene un consumo de 30mA transmitiendo 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

d b l i t Zi B d l 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.

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ZIG BEE

ZIG-BEE

Zi B Bl h

ZigBee vs. Bluetooth

• Debido a las velocidades de cada uno, uno es más

apropiado que el otro para ciertas cosas. Por ejemplo, ap op ado que e o o pa a c e as cosas o eje p o,

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

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 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.

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OTROS SISTEMAS DE ACCESO