Comunicaciones Inalámbricas - Escuela Politécnica Nacional
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Comunicaciones Inalámbricas Introducción Iván Bernal, Ph.D. [email protected] http://ie205.epn.edu.ec/ibernal Escuela Politécnica Nacional Quito – Ecuador Copyright @2005, I. Bernal Agenda • Comunicaciones Inalámbricas Redes Inalámbricas de Datos ¾Tipos de Redes Inalámbricas de Datos 9 BAN (**Wireless** Body Area Network) 9 WPAN (Wireless Personal Area Network) 9 WLAN (Wireless Local Area Network) 9 WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) 9 WRAN (Wireless Regional Area Network) 9 WWAN (Wireless Wide Area Network) Telefonía Celular 9 1G, 2G, 2.5G, 3G, (3.5G, 4G) Comunicaciones Satelitales Otras tecnologías Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 2 1 Bibliograf ía. Bibliografía. 1. W. Stallings, Wireless Communications and Networks, 2nd Edition, Prentice Hall, 2005. 2. R. Prasad, L. Muñoz, WLANs and WPANs towards 4G wireless, Artech House, London, 2003. 3. T.S. Rappaport, Wireless Communications: Principles & Practice, Prentice Hall. • • First Edition: 1995. Second Edition: 2001. 4. G. Carty, Broadband Networking, McGraw Hill – Osborne, USA, 2002. 5. J. Carballar, Wi-Fi: Cómo construir una red inalámbrica, Alfaomega, MadridEspaña, 2004. 6. http://standards.ieee.org/wireless Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 3 Comunicaciones Inal ámbricas Inalámbricas • “Comunicación inalámbrica: aquella que se lleva a cabo sin el uso de cables de interconexión entre los participantes” Una comunicación con teléfono móvil es inalámbrica. Una comunicación con teléfono fijo tradicional no lo es. • Las tecnologías inalámbricas están ocupando rápidamente las preferencias de todo tipo de usuarios. La telefonía móvil está cada vez más cerca de convertirse en un sistema de comunicación personal universal. Los teléfonos inalámbricos del hogar son cada vez más comunes en detrimento de los incómodos teléfonos con cables enrollados. Los computadores están también liberándose de sus ataduras. Cada vez son más los hogares, los cafés, las pequeñas empresas, los aeropuertos o las grandes compañías en los que se dispone de redes inalámbricas de computadores. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 4 2 Comunicaciones Inal ámbricas Inalámbricas • Aunque las tecnologías que hacen posible las comunicaciones inalámbricas (infrarrojo y radio) existen desde hace muchos años, su implantación comercial para aplicaciones de usuarios finales ha sido posible solo en fechas relativamente recientes. Marconi demostró la posibilidad de proveer contacto continuo con barcos navegando en el Canal Inglés en 1897. En el siglo pasado, los avances en tecnologías inalámbricas permitieron el desarrollo de la radio, la televisión, la telefonía móvil y las comunicaciones satelitales. El primer servicio que se liberó de los cables fue la telefonía (transmisión de voz). ¾ La telefonía móvil se ofreció comercialmente en USA en 1946, en 25 ciudades. ¾ La telefonía móvil celular se ofreció comercialmente a fines de los años setenta y poco a poco se ha desarrollado hasta superar a la telefonía fija en el número de líneas. • Mucha atención se ha prestado últimamente a: Comunicaciones Satelitales Redes Inalámbricas de datos (WLAN ,WPAN, etc.) Tecnología Celular Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 5 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 6 Comunicaciones Inal ámbricas Inalámbricas Octubre 05 3 Comunicaciones Inal ámbricas Inalámbricas SHF: Super High Frequency EHF: Extremely High Frequency Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 7 Comunicaciones Inal ámbricas Inalámbricas • La revolución de los computadores personales y el espectacular desarrollo del Internet están haciendo que la informática sea tan común en la vida diaria, como lo es el teléfono. Computadores desktop, portátiles, PDAs (Personal Digital Assistants), Tablet PCs. ¾ Tablet PC ofrece la funcionalidad de una PC común, con facilidades de movilidad y con la conveniencia adicional handwriting. En todo tipo de útiles diarios: ¾ Automóvil, calefacción, los juguetes de los niños. • Todos estos dispositivos son susceptibles de intercomunicarse entre sí y, aunque pueden hacerlo con los sistemas de cables tradicionales, su mayor potencial se alcanza a través de las comunicaciones inalámbricas. • En este entorno, no es de extrañar que esté creciendo el número de soluciones inalámbricas: GSM, UMTS, Wi-Fi, Bluetooth, DECT, GPRS, 3G, LMDS, etc. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 8 4 Comunicaciones Inal ámbricas Inalámbricas Movilidad Parcial vs. Total Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 9 Redes Inal ámbricas de Datos Inalámbricas • Conjunto de computadores, o de cualquier otro dispositivo informático, comunicados entre sí mediante soluciones que no requieren el uso de cables de interconexión. • No están orientadas a dar solución solo a las necesidades de comunicaciones de las empresas, dado su bajo costo, cada vez forman parte del equipamiento de comunicaciones de los hogares. Para disponer de una red inalámbrica (WLAN), sólo hace falta instalar una tarjeta de red inalámbrica en los computadores, hacer una pequeña configuración y listo. Instalar una red inalámbrica es un proceso mucho más rápido y flexible que instalar una red cableada. ¾ No se tiene que instalar cables por los suelos y paredes de la oficina o la casa. ¾ Las redes inalámbricas permiten a sus usuarios moverse libremente sin perder la comunicación. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 10 5 Redes Inal ámbricas de Datos Inalámbricas • Una vez instalada la red inalámbrica, su utilización es prácticamente idéntica a la de una red cableada. Los computadores que forman parte de la red pueden comunicarse entre sí y compartir toda clase de recursos. ¾ Se pueden compartir archivos, directorios, impresoras, disqueteras, o incluso el acceso a otras redes, como puede ser el Internet. Para el usuario común, en general, no hay diferencia entre estar conectado a una red cableada o a una red inalámbrica. ¾ Una red inalámbrica puede estar formada por tan sólo dos computadores o por miles. • Por todo lo anterior, las soluciones inalámbricas están poco a poco ocupando un lugar más destacado entre las posibilidades que tienen dos equipos informáticos para intercomunicarse. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 11 Redes Inal ámbricas de Datos Inalámbricas • No obstante, hoy por hoy, las soluciones inalámbricas tienen también algunos inconvenientes: Ofrece menores velocidades de transmisión. ¾ Las velocidades de transmisión de las soluciones inalámbricas actuales se encuentra entre los 11 y los 54 Mbps (aunque ya existen algunas soluciones propietarias a 100 Mbps), mientras que las redes de cable alcanzan fácilmente los 100 Mbps y 1000 Mbps. En general, son más caras que las soluciones (completas) con cables. ¾ En muchas ocasiones resultan ser la solución más conveniente. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 12 6 Tipos de Redes Inal ámbricas de Datos Inalámbricas • Cuando se habló anteriormente de las redes inalámbricas de datos, realmente se hizo referencia básicamente a las redes de área local inalámbricas (WLAN). Sin embargo, vienen a la mente siglas como WiMax, Bluetooth, UMTS, etc. ¾ Estas siglas, al igual que otras, hacen referencia a distintos tipos de redes o de tecnologías inalámbricas. ¾ Es necesario diferenciar los distintos tipos de redes inalámbricas que existen. • Clasificación de las redes inalámbricas de acuerdo a su alcance. Alcance se refiere a la distancia máxima a que pueden situarse las dos partes de la comunicación inalámbrica (transmisor/receptor). • Tipos de redes: Redes de área corporal o BAN (Body Area Networks) Redes inalámbricas de área personal o WPAN (Wireless Personal Area Network) Redes inalámbricas de área local o WLAN (Wireless Local Area Network) Redes inalámbricas de área metropolitana o WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) Redes inalámbricas de gran área de cobertura o WWAN (Wireless Wide Area Network) ¾ Con tecnologías celulares Redes globales con posibilidad de cubrir toda una región (país o grupo de países) ¾ Redes de telefonía móvil Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 13 Tipos de Redes Inal ámbricas de Datos Inalámbricas Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 14 7 Tipos de Redes Inal ámbricas de Datos Inalámbricas WAN IEEE 802.22 (proposed) IEEE 802.20 (Mobile, proposed) W-CDMA, EDGE (GSM) ETSI HiperMAN & HIPERACCESS MAN IEEE 802.16 WirelessMAN IEEE 802.11 WirelessLAN IEEE 802.15 Bluetooth Octubre 05 ETSI HiperLAN LAN PAN ETSI HiperPAN Ivá Iván Bernal, Ph.D. 15 Tipos de Redes Inal ámbricas de Datos Inalámbricas • BAN (Body Area Network) Las computadoras “usables” (wearable computers) están distribuidas en el cuerpo. ¾ Displays montados en la cabeza ¾ Micrófonos ¾ Auriculares, etc.). BANs constituyen la mejor solución para conectar dispositivos “usados por una persona”. ¾ Dispositivos médicos, elementos embebidos en los materiales de las prendas de vestir, sensores en general, etc. Algunos dispositivos personales requerirán interactuar con dispositivos fijos (cajeros automáticos, sistemas de control vehicular, consolas de diagnóstico, etc.). Ejemplo: ¾ Usando tecnologías RF de ultra low power (por debajo de las emisiones espurias de equipo electrónico) Se ha definido la banda MICS (Medical Implantable Communication Service) en [402 – 405] MHz para comunicación con dispositivos implantados. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 16 8 Tipos de Redes Inal ámbricas de Datos Inalámbricas • Redes inalámbricas de área personal o WPAN (Wireless Personal Area Network) Cubren distancias inferiores a 10 m. Pensadas para interconectar distintos dispositivos de un usuario. ¾ Por ejemplo, el computador con la impresora. ¾ Éste es el caso de la tecnología Bluetooth o de IEEE 802.15 (en general). • Redes inalámbricas de área local o WLAN (Wireless Local Area Network) Cubren distancias de unos cientos de metros. Pensadas para crear un entorno de red local. ¾ De computadores o terminales situados en un mismo edificio o grupo de edificios. ¾ Éste es el caso de Wi-Fi o HomeRF, por ejemplo. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 17 Tipos de Redes Inal ámbricas de Datos Inalámbricas • Redes inalámbricas de área metropolitana o WMAN (Wireless Metropolitan Area Network). Pretenden cubrir el área de una ciudad o entorno metropolitano. Ejemplos: ¾ LMDS (Local Multipoint Distribution Service, “Servicio Local de Distribución Multipunto”) ¾ MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service, “Servicio Multicanal de Distribución Multipunto”) ¾ WiMAX, IEEE802.16 • Redes de datos globales con posibilidad de cubrir toda una región (país o grupo de países) Se basan en la tecnología celular y han aparecido como evolución de las redes de comunicaciones de voz. Redes de telefonía móvil conocidas como 2.5G y 3G. ¾ 1G (primera generación) a los sistemas analógicos (NMT o AMPS). ¾ 2G a los sistemas digitales (GSM o CDMA) ¾ 2.5G a los sistemas digitales con soporte para datos a alta velocidad (IS-95B, GPRS, EDGE) ¾ 3G a los nuevos sistemas de telefonía celular con capacidad de gran ancho de banda (W-CDMA o CDMA2000) Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 18 9 REDES INALÁ ÁMBRICAS DE Á REA PERSONAL (WPAN) INAL INALÁMBRICAS ÁREA • Redes que tienen un área de cobertura de varios metros (del orden de 10 m). • Objetivos Comunicar cualquier dispositivo personal (computador, terminal móvil, PDA, etc.) con sus periféricos ¾ Tradicionalmente, la comunicación se ha hecho utilizando cables. ¾ Tener pequeños dispositivos llenos de cables alrededor no resulta muy cómodo. ¾ La comunicación inalámbrica supone un gran avance en cuanto a versatilidad y comodidad. Permitir una comunicación directa a corta distancia entre estos dispositivos. ¾ Impresoras, auriculares, módem, escáner, micrófonos, teclados pueden intercomunicarse con su terminal vía radio, evitando tener que conectar cables para cada uno de ellos. • Ver IEEE 802.15 Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 19 WPAN: Bluetooth (IEEE 802.15.1) • Una de las tecnologías de redes inalámbricas WPAN más conocidas. • No está pensada para soportar redes de computadores (LAN), sino para comunicar un computador o cualquier otro dispositivo con sus periféricos. Un teléfono móvil con su auricular, un PDA con su computador, un computador con su impresora, etc. • Desarrollado en 1994 por la empresa sueca Ericsson con el objetivo de conseguir un sistema de comunicación de los teléfonos móviles con sus accesorios (auriculares, computadores, etc.) • En 1998 se creó el Grupo de Interés Especial Bluetooth (Bluetooth Special Interest Group, SIG, www.bluetooth.com ) Ericsson, IBM, Intel, Nokia y Toshiba. Se dio un gran empuje comercial a esta tecnología. • IEEE 802.15.1 Publicado en Junio de 2002 Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 20 10 WPAN: Bluetooth Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 21 WPAN: Bluetooth • El nombre Bluetooth significa en español “diente azul” y procede del apodo que tenía el Rey Harald Blaatlund II, un legendario guerrero danés del siglo X. • Las comunicaciones de Bluetooth se llevan a cabo mediante el modelo maestro/esclavo. Un terminal maestro puede comunicarse hasta con siete esclavos simultáneamente. No obstante, el maestro siempre puede suspender las comunicaciones con un esclavo. ¾ Mediante una técnica conocida como parking y activar la comunicación con un nuevo dispositivo esclavo. ¾ Un maestro puede establecer comunicación con un máximo de 256 esclavos. 9 Sólo siete pueden permanecer activos simultáneamente. Al conjunto maestro/esclavos se le llama piconet. Un dispositivo puede ser a la vez maestro de un piconet y esclavo de otro piconet. ¾ El conjunto resultante se conoce como scatternet (red dispersa). Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 22 11 WPAN: Bluetooth Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 23 WPAN: Bluetooth Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 24 12 WPAN: Bluetooth • Utiliza FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum, “Espectro Expandido por Salto de Frecuencia”) en la banda de frecuencias de 2.4 GHz. • Puede establecer comunicaciones: Asimétricas con una velocidad máxima en una dirección de 721 kbps y 57,6 kbps en la otra. Simétricas de 432,6 kbps en ambas direcciones. • Puede transmitir tanto voz como datos. • Bluetooth Versión 2.0 + EDR (Enhanced Data Rate) fue anunciada en Noviembre de 2004. Se espera que productos con EDR estén disponibles para fines del 2005. Ofrece velocidades de hasta 3Mbps, con el consumo de potencia reducido casi a la mitad. • Actualmente se continua trabajando en: Reducir el consumo de potencia. Mejorar aspectos de seguridad. Calida de servicio para facilitar el uso de múltiples aplicaciones. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 25 WPAN: Bluetooth Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 26 13 WPAN: Bluetooth Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 27 WPAN: Bluetooth Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 28 14 WPAN: Bluetooth Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 29 WPAN: Bluetooth Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 30 15 WPAN: Bluetooth • A pesar de la aparente complementariedad de Bluetooth con WiFi, lo cierto es que Wi-Fi está evolucionando mucho más rápidamente que Bluetooth . • Teniendo en cuenta que Wi-Fi tiene un ancho de banda mucho mayor que Bluetooth, que goza de un alcance bastante mayor y que poco a poco está consiguiendo equipararse en precios, existe una cierta incertidumbre en cuanto al futuro de Bluetooth. • Se reporta que el SIG planea usar ultrawideband, para evitar que ésta última marque la desaparición de Bluetooth. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 31 WPAN: DECT • DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications, “Telecomunicaciones Digitales Inalámbricas Mejoradas”) • Existe desde 1992. • Promulgado por ETSI (European Telecommunications Standards Institute, “Instituto Europeo de Normalización en Telecomunicaciones”). • Su objetivo es facilitar las comunicaciones inalámbricas entre terminales telefónicos. Teléfonos inalámbricos y centralitas inalámbricas. • Trabaja en la banda de 1,9 GHZ con alcances de hasta 300m. • Utiliza TDMA (Time Division Multiple Access, “Acceso Múltiple por División de Tiempo”). • La velocidad de transmisión máxima actual es de 2 Mbps. Existe una propuesta de ETSI para aumentar la velocidad hasta 20 Mbps y conseguir alcances de hasta 17 km. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 32 16 WPAN: DECT • Técnicamente DECT podría ser un competidor de Bluetooth o, de otros sistemas inalámbricos de mayor alcance. Pero tiene grandes limitaciones: Trabaja en la banda de 1,9 GHz. ¾ Utilizada en Europa para DECT pero con barreras regulatorias en Norteamérica y otras partes del mundo. Está muy orientada a voz. • Asociación DECT MMC DECT Multimedia Consortium, “Consorcio DECT Multimedia” Se creó en 1999 en Barcelona. Canon, Ericsson, Ascom. Para potenciar la tecnología DECT. ¾ El uso del protocolo DMAP (DECT Multimedia Access Profile, “Perfil de Acceso DECT Multimedia”) que permite la transmisión de datos entre dispositivos a corta y media distancia. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 33 ZigBee ((IEEE IEEE 802.15.4) • Zigbee es una organización que toma ventaja de IEEE 802.15.4 • http://www.zigbee.org • Se quieren desarrollar productos de muy bajo costo. Bajo consumo de potencia. ¾ Se usarán con sensores que durarán 5 o 10 años y también las baterías deben hacerlo. Velocidades relativamente bajas ( 250 kbps, 40 kbps, y 20 kbps). Distancia relativamente cortas comparada con Wi-Fi. ¾ Los dispositivos en conjunto pueden tener una gran área de cobertura. • Permite la comunicación entre miles de pequeños sensores. Distribuidos en oficinas, granjas, fábricas. Midiendo temperatura, químicos, agua, movimiento. También puede utilizarse con juguetes interactivos, controles remotos, automatización del hogar, badges inteligentes. • Los dispositivos se comunican inalámbricamente el uno al otro. Al fin de la línea los datos se descargan en un computador para análisis o tomados por otra tecnología como Wi-Fi o WiMAX. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 34 17 ZigBee ((IEEE IEEE 802.15.4) Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 35 ZigBee ((IEEE IEEE 802.15.4) Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 36 18 ZigBee ((IEEE IEEE 802.15.4) Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 37 Ultrawideband • Posibles escenarios de aplicación Permite la transferencia de grandes archivos a altas velocidades sobre cortas distancias. En el hogar ¾ Permitiría transferir horas de video de un PC a una TV (sin cables). En movimiento ¾ Permitiría a un usuario viajando en un vehículo con una laptop transferir archivos a una computadora de mano (handheld). 9 El laptop podría estar recibiendo datos con MobileFi en la cajuela. 9 El handheld podría estar en el asiento delantero. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 38 19 Ultrawideband Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 39 Ultrawideband • Basada en una técnica llamada "carrier-free", "baseband" o "impulse“. Pulsos de muy corta duración que ocupan un gran ancho de banda instantáneo. Las formas de onda resultantes son de un ancho de banda muy grande por lo que es difícil determinar una frecuencia central RF. • Puede usarse en PANs, interconectando celulares, laptops, PDAs, cameras, reproductores MP3. Velocidades mas altas que Bluetooth (802.15.1) u 802.11. • IEEE 802.15 desarrolla estándares para WPANs. El “Task group 3” desarrolló un estándar (IEEE 802.15.3) para entregar velocidades de 20 Mbps a 55 Mbps en cortas distancias (menos de 10m). Esto no permitiría soportar algunas aplicaciones de las que se presentan en la tabla: Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 40 20 Ultrawideband (IEEE 802.15.3a) • IEEE 802.15.3a “Task Group” en noviembre de 2001. Para identificar alternativas que permitan soportar velocidades entre 110 Mbps y 480 Mbps para cortas distancias (menores que 10m). En febrero de 2002, la FCC aprobó el uso de dispositivos UWB. UWB se presentó como una opción para IEEE 802.15.3a. No se ha podido decidir por una de las alternativas existentes en las votaciones. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 41 WPAN: Infrarrojo (IR) • Luz infrarroja es un tipo de radiación electromagnética invisible para el ojo humano. Los sistemas de comunicaciones con infrarrojo se basan en la emisión y recepción de haces de luz infrarroja. • La mayoría de los controles a distancia de los aparatos domésticos (televisión, video, equipos de música, etc.) utilizan comunicación por infrarrojo. • Por otro lado, la mayoría de las famosas PDAs, algunos modelos de teléfonos móviles y muchos computadores portátiles incluyen un dispositivo infrarrojo como medio de comunicaciones entre ellos. • Los sistemas de comunicaciones de infrarrojo pueden ser divididos en dos categorías: Infrarrojo de haz directo. ¾ Esta comunicación necesita una visibilidad directa sin obstáculos ente ambos terminales. Infrarrojo de haz difuso. ¾ El haz tiene suficiente potencia como para alcanzar el destino mediante múltiples reflexiones en los obstáculos intermedios. ¾ No se necesita visibilidad directa entre terminales. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 42 21 WPAN: Infrarrojo (IR) • La tecnología de infrarrojos ha encontrado su nicho en las comunicaciones de muy corto alcance. • Ventajas: No están reguladas. Son de bajo costo. Inmunes a interferencias de los sistemas de radios de alta frecuencia. • Desventajas: Corto alcance. No puedan traspasar objetos. No son utilizables en el exterior debido a que agentes naturales como la lluvia o la niebla producen grandes interferencias. El estándar original IEEE 802.11 (antecesor de Wi-Fi) contemplaba el uso de infrarrojos ¾ Nunca llegó a tomar impulso debido principalmente a los inconvenientes mencionados. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 43 WPAN: Infrarrojo (IR) • IrDA (Infrared Data Association) http://www.irda.org/ Asociación que tiene como objetivo crear y promover el uso de sistemas de comunicaciones por infrarrojo. Actualmente tiene creados dos estándares: ¾ IrDA-Control. 9 Protocolo de baja velocidad optimizado para ser utilizado en los dispositivos de control remoto inalámbricos. Mouse, joysticks. ¾ IrDA-Data. 9 Protocolo orientado a crear redes de datos de corto alcance. 9 Diseñado para trabajar a distancias menores de 1 m y a velocidades que van desde 9,6 kbps hasta 16 Mbps. 9 Existe una versión que extiende el alcance a 2 m, con un alto costo de consumo de energía, y otra que reduce el alcance a 30 cm, reduciendo el consumo a la décima parte. 9 Existen varios protocolos opcionales que permiten que el protocolo IrDA-Data sea utilizado en aplicaciones específicas. IrCOMM (Infrared Serial/Parallel Port Emulation, “Emulador infrarrojo de Puerto Serie/Paralelo”). IrTran-P (Infrared Digital Image Transfer, “Transferencia de Imagen Digital con Infrarrojo”). IrLAN (Infrared Local Area Network Connectivity, “Conectividad de Red de Área Local con Infrarrojo”). IrMC (Infrared Mobile Communications, “Comunicaciones Móviles con Infrarrojo”). 9 Ofrece ventajas en cuanto a seguridad. Las emisiones de haces infrarrojos se quedan en un entorno mucho más privado que las propagaciones de ondas de radio. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 44 22 REDES INAL ÁMBRICAS DE Á REA LOCAL (WLAN) INALÁMBRICAS ÁREA • WLAN (Wireless Local Area Neworks) • Tienen una cobertura de unos pocos cientos de metros. • Para crear un entorno de red local entre computadores o terminales situados en un mismo edificio o grupo de edificios. Para redes de oficina. Para redes en el Hogar. Para “Hot spots” ¾ Áreas (alrededor de una antena) en donde las personas pueden compartir información de forma inalámbrica o conectarse al Internet con un laptop adecuadamente equipado. • En el mercado existen distintas tecnologías que dan respuesta a esta necesidad. Wi-Fi HomeRF HiperLAN OpenAir Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 45 REDES INAL ÁMBRICAS DE Á REA LOCAL (WLAN) INALÁMBRICAS ÁREA Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 46 23 WLAN: Wi -Fi Wi-Fi • Durante muchos años, las WLANs utilizaban soluciones particulares de cada fabricante. Estas soluciones (propietarias) tenían el gran inconveniente de no permitir interconectar equipos de distintos fabricantes. Cada fabricante desarrollaba su propia solución y la comercializaba por su cuenta. El cliente tenía que trabajar siempre con el mismo fabricante. ¾ Estar sometido siempre a las limitadas soluciones que un solo fabricante puede ofrecer. • La única forma de resolver este problema es desarrollar un sistema normalizado que sea aceptado por los fabricantes como sistema común. Idealmente, son los organismos internacionales de normalización quienes realizan este trabajo con la ayuda de los propios interesados. No obstante, en muchas ocasiones, una de las empresas o asociación de empresas ha logrado imponer su sistema en el mercado. ¾ Ejemplo: sistema VHS de video y el sistema GSM de comunicaciones móviles. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 47 WLAN: Wi -Fi Wi-Fi • En el caso de las WLANs, el sistema que está imponiendo es el normalizado por IEEE con el nombre 802.11b. Se le conoce más como Wi-Fi o Wireless Fidelity (Fidelidad Inalámbrica). http://www.wi-fi.org • Con Wi-Fi se pueden establecer comunicaciones a: Una velocidad máxima de 11 Mbps. Distancias de hasta varios cientos de metro. • No obstante, versiones más recientes de IEE 802.11 permiten alcanzar los 22, 54 Mbps. • En desarrollo hay tecnologías para WLAN mas allá de los 100 Mbps. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 48 24 WLAN: Wi -Fi Wi-Fi Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 49 WLAN: Wi -Fi Wi-Fi Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 50 25 WLAN: Wi -Fi Wi-Fi Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 51 WLAN: Wi -Fi Wi-Fi Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 52 26 WLAN: HomeRF • En 1998 se creó el grupo de trabajo HomeRF (Home Radio Frequency, “Radiofrecuencia del Hogar”) El objetivo del grupo es desarrollar y promover un sistema de red inalámbrica para el hogar. Lo formaron inicialmente Compaq, HP, IBM, Intel y Microsoft. ¾ Posteriormente se le han ido uniendo más miembros hasta casi alcanzar los 100 a finales del año 2000. Actualmente cuenta con menos miembros debido a la proliferación de otras tecnologías. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 53 WLAN: HomeRF • Versión 1.0 de SWAP SWAP (Shared Wireless Access Protocol, “Protocolo de Acceso Compartido Inalámbrico”) SWAP trabaja en la banda de frecuencias de 2.4 GHz y permite configuraciones punto a punto y comunicaciones con un punto de comunicación central. Salió a inicios de 1999. Permite transmitir datos a 1,6 Mbps y mantener hasta cuatro comunicaciones dúplex de voz. Tiene un alcance de unos 50 metros y una potencia de transmisión de 100 mW. Utiliza un protocolo similar a IEEE 802.11 para datos y otro similar a DECT para voz. • Versión 2.0 de SWAP Salió en mayo de 2001. Alcanza 10Mbps. • Versión 3.0 de SWAP Se espera que alcance 40 Mbps para llegar a 100 Mbps en versiones posteriores. • HomeRF utiliza FHSS. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 54 27 WLAN: HiperLAN • HiperLan (High-Performance Radio Local Area Network, “Red de Área Local de Radio de Alto Rendimiento”) • Resultado de los trabajos de ETSI (European Telecommunications Standards Institute, “Instituto Europeo de Normalización en Telecomunicaciones”) para conseguir un estándar de red de área local inalámbrica vía radio. • HiperLAN/1 Primera versión de este estándar. ¾ Publicado en 1996. Trabajaba en la banda de frecuencias de 5 GHz. Alcanzaba velocidades de hasta 24 Mbps. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 55 WLAN: HiperLAN • HiperLAN/2 En 1997 ETSI reconoció que HiperLAN/1 no estaba resultando viable comercialmente. Se creó un proyecto llamado BRAN (Broadband Radio Access Network, “Red de Acceso Radio de Banda Ancha”). El resultado se obtuvo en febrero de 2000. Está diseñado para ofrecer accesos inalámbricos de alta velocidad a: ¾ Redes ATM (Asynchronous Transfer Mode, “Modo de Transferencia Asíncrono”) ¾ Redes celulares de tercera generación ¾ Firewire IEEE 1394 ¾ Redes IP Ofrece velocidades de transmisión de 54 Mbps utilizando OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, “Multiplexado Ortogonal por División de Frecuencia”). Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 56 28 WLAN: HiperLAN • HiperLAN/2 Sistemas de interior ¾ Las frecuencias utilizadas son de 5.25 a 5.35 GHz. ¾ 200 mW de potencia Sistemas de exterior ¾ Las frecuencias utilizadas son de 5.47 a 5.725 GHz. ¾ 1000 mW de potencia. En 1999 se creó la asociación HiperLAN2 Global Forum ¾ Formada por Nokia, Tenovis, Dell, Ericsson, Telia y Texas Instrument. ¾ Para promover el uso de este estándar. 9 Este sistema sigue sin alcanzar el éxito comercial deseado. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 57 REDES INALÁ ÁMBRICAS DE Á REA METROPOLITANA (WMAN) INAL INALÁMBRICAS ÁREA • WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks) • Tienen una cobertura desde unos cientos de metros hasta varios kilómetros. • El objetivo es cubrir el área de una ciudad o entorno metropolitano. • Ejemplos: LMDS (Local Multipoint Distribution Service, “Servicio Local de Distribución Multipunto”). MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service, “Servicio Multicanal de Distribución Multipunto”). ¾ Conocida como “wireless cable”. ¾ Para redes de propósito general. ¾ Se usa en areas rurales. ¾ Rango de 2 a 3 GHz (en USA). ¾ Usado por mas de 20 años. ¾ Punto-multipunto/ fijo. ¾ 70 millas de rango (mayor que LMDS). Quedarán obsoletas con IEEE 802.16 • Existen dos topologías básicas: ¾ Punto a punto a alta velocidad entre dos lugares fijos. ¾ Punto-multipunto ente lugares fijos. 9 El ancho de banda utilizado es compartido entre todos los usuarios del sistema. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 58 29 WMAN: LMDS • Tecnología inalámbrica vía radio para comunicación entre puntos fijos. No es pensada para ser utilizada por terminales móviles. El rango de frecuencia utilizado varía entre 2 y 40 GHz, dependiendo de la regulación del país en el que se utilice. • Utiliza un transmisor central emitiendo su señal sobre un radio de hasta 5 km. Las antenas de los receptores se sitúan generalmente en los techos de los edificios para procurar una visibilidad directa con el transmisor central. • Un inconveniente es que no existe un estándar que asegure la compatibilidad de los equipos de distintos fabricantes. • En general, las soluciones LMDS, no están teniendo una buena aceptación comercial. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 59 WMAN: IEEE 802.16 • El comité 802 del IEEE creó en 1999 el grupo de trabajo 802.16. Su objetivo era desarrollar un estándar para redes inalámbricas metropolitanas. El resultado, aprobado a principios de 2001, publicado en abril de 2002, fue un sistema puntomultipunto que opera en la banda de frecuencias de 10 a 66 GHz, y requiere línea de vista. Existe versión revisada 802.16a (2003). ¾ Para la banda de frecuencias de 2 a 11 GHz. ¾ Puede tener alcances de hasta 50km y 70 Mbps. ¾ No requiere línea de vista. La versión 802.16 fija actual es 802.16d. ¾ Llamada 802.16-2004. La versión 802.16 móvil es 802.16e. • IEEE 802.16 considera la utilización de distintos tipos de modulaciones, alcanzando distintas velocidades de transmisión. Con QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying, “Modulación en Cuadratura por Salto de Fase”) alcanza 45 Mbps. Con 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation, “Modulación de Amplitud en Cuadratura”) alcanza 90 Mbps. Con 64-QAM alcanza 150 Mbps. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 60 30 WMAN: IEEE 802.16 Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 61 WMAN: IEEE 802.16 • WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access http://www.wimax.com/ Es un grupo de la Industria que se formó para promover el estándar IEEE 802.16 y desarrollar especificaciones para garantizar interoperabilidad. Alcance de 40 a 50 km (fijo) y de 5 km (para estaciones móviles). Es una alternativa inalámbrica para el acceso de última milla de banda ancha a: ¾ Cable ¾ DSL ¾ T1/E1 Se usará como una tecnología complementaria para conectar hot spots 802.11 al Internet. Instalaciones iniciales de WiMAX se están haciendo con lugares fijos, pero se está desarrollando una versión móvil. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 62 31 WMAN: IEEE 802.16 OUTDOOR CPE Non Line of Sight Point to Multipoint Point to Point BACKHAUL 802.11 802.11 & 802.16 INDOOR CPE Telco Core Network or Private (Fiber) Network INTERNET BACKBONE Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 63 Courtesy of Intel Corporation 2003 WMAN: IEEE 802.16 Non Line of Sight Point to MultiMulti-point 802.16 Line of Sight BACKHAUL 802.16 802.16 PC Card Laptop Connected Through 802.16 SEEKS BEST CONNECTION 2 to 3 Kilometers Away Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. Telco Core Network or Private (Fiber) Network INTERNET BACKBONE 64 32 WMAN: IEEE 802.20 • Mobile-Fi Similar a la versión móvil de WiMAX en términos de tecnología. El objetivo es proveer acceso a Internet a usuarios móviles a velocidades aún mas altas que las que se ofrecen para acceso de banda ancha al hogar. Con usuarios móviles no quiere decir solo que se pueda desplazar de un lugar a otro. ¾ Quiere decir que mientras viaja en un automóvil o tren en movimiento. Se basa en la especificaciones del estándar IEEE 802.20. ¾ En Diciembre de 2002, la IEEE aprobó la formación del grupo de trabajo ”Mobile Broadband Wireless Access (MBWA)”. “It has an astonishing latency of just 10ms (500ms is standard for 3G communications) and can maintain integrity at as much as 250km/h, compared to just 100km/h for WiMAX. Since it uses more common spectrum - licensed bands up to 3.5GHz - it also offers global mobility, hand-off and roaming support. ” Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 65 WMAN: IEEE 802.20 Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 66 33 WRAN: IEEE 802.22 • Grupo de trabajo en “Wireless Regional Area Networks” Es el mas reciente de IEEE 802. http://grouper.ieee.org/groups/802/22 • The IEEE is particularly focused on systems for the underused US television spectrum between 54MHz and 862MHz, which is being vacated (reluctantly) as broadcasters move to digital . • Se basará la especificación de la capa física y MAC en Cognitive Radio. "intelligent" air interface, that can tap into unused television frequencies. For fixed wireless systems that use cognitive radio techniques to switch automatically to a clear area of the band, and to avoid interfering with other occupying devices. 40 km or more. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 67 Wireless IEEE 802 Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 68 34 WMAN: HiperMAN e Hiperaccess • ETSI se está ocupando también de sacar un estándar para redes WMAN. • De los distintos trabajos realizados se destacan tres proyectos: Hiperaccess ¾ Es un protocolo punto-multipunto que opera en la banda de 40.5 a 43.5 GHz y alcanza velocidades de hasta 25 Mbps. HiperMAN ¾ Opera en la banda de 2 a 11 GHz y permite configuraciones punto a punto y en malla. Hiperlink ¾ Para comunicaciones punto a punto de corto alcance (unos 150 m) con velocidades de hasta 155 Mbps, operando en la banda de 17 GHz. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 69 REDES INAL ÁMBRICAS GLOBALES INALÁMBRICAS • Los sistemas inalámbricos de cobertura global que existen son los sistemas de telefonía móvil. • La revolución celular es aparente simplemente observando el crecimiento del mercado telefónico móvil. En 1990 el número de usuarios era aproximadamente 11 millones. Actualmente, aproximadamente, se calcula en billones. De acuerdo a la ITU (International Telecommunications Union ) el número de teléfonos móviles superaron a los fijos en el año 2002. ¾ Por ejemplo, en España existía, a finales de 2002, una penetración de telefonía fija de 50 líneas por cada 100 habitantes mientras que la telefonía móvil llegaba a las 80 líneas. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 70 35 REDES INAL ÁMBRICAS GLOBALES INALÁMBRICAS Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 71 REDES INAL ÁMBRICAS GLOBALES INALÁMBRICAS Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 72 36 REDES INAL ÁMBRICAS GLOBALES INALÁMBRICAS Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 73 REDES INAL ÁMBRICAS GLOBALES INALÁMBRICAS Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 74 37 REDES INAL ÁMBRICAS GLOBALES INALÁMBRICAS Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 75 REDES INAL ÁMBRICAS GLOBALES INALÁMBRICAS Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 76 38 REDES INAL ÁMBRICAS GLOBALES INALÁMBRICAS • Innovaciones técnicas han contribuido al éxito de telefonía móvil. Los teléfonos son mas pequeños y mas livianos. El tiempo de vida de la batería se ha incrementado. La tecnología digital ha mejorado la recepción y ha permitido un mejor uso del espectro (limitado). • Los costos han ido disminuyendo. Incluso en alguno lugares son la única forma económica de proveer servicio telefónico a la población. ¾ Instalar rápidamente las estaciones base y costos reducidos, comparados con cavar y tender cable en terrenos inhóspitos. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 77 REDES INAL ÁMBRICAS GLOBALES INALÁMBRICAS • Nuevos tipos de teléfonos (dispositivos) se han ido introduciendo. Con acceso al Internet Mensajería instantánea Email Organizadores personales • Inicialmente el objetivo fue solo transmitir voz, ahora es también transmitir datos. Una gran parte del mercado de datos es para “Internet Inalámbrico”. ¾ Nuevas consideraciones: 9 Displays, I/O de tamaño limitado. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 78 39 Redes Globales: 1G: AMPS • 1G Los primeros sistemas de telefonía móvil celular fueron sistemas analógicos. Los dispositivos eran de gran tamaño y pesados y con regiones sin cobertura. ¾ Pero demostraron la conveniencia de las comunicaciones móviles celulares. Muy pocas prestaciones para transmitir datos. • AMPS Advanced Mobile Phone System. Ofrece un servicio de datos CDPD. ¾ Cellular Digital Packet Data ¾ 19.2 kbps ¾ Utiliza periodos libres en los canales regulares de voz. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 79 Redes Globales: 2G: GSM • 2G Solo a finales de los ochenta aparecieron los primeros sistemas digitales con posibilidades de transmitir datos. ¾ A estos sistemas se les conoce como sistemas de telefonía celular de segunda generación (2G). Ejemplos: ¾ Tecnología europea GSM 9 Usa canales dedicados para ofrecer datos hasta a 9.6 kbps. ¾ IS-136 (DAMPS) 9 Usa TDMA (Time Division Multiple Access) ¾ IS-95 (CDMAOne) 9 Usa CDMA (Code Division Multiple Access). 9 Usa canales dedicados para ofrecer datos a 9.6 kbps. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 80 40 Redes Globales: 2G: GSM • Global System for Mobile Communications, “Sistema Global para Comunicaciones Móviles”. • Es una tecnología estandarizada por el CEPT (Conference of European Posts and Telecommunications, “Conferencia de Correos y Telecomunicaciones Europeas”) a finales de los ochenta. En 1982, el CEPT creó el “Groupe Spécial Mobile” (GSM). • Su comercialización la llevó a cabo en Europa, durante los primeros años de la década de los noventa y rápidamente alcanzó una cobertura global con cientos de millones de usuarios (800 millones, Febrero de 1992, 70% del total mundial). Bajo control de ETSI (European Telecommunications Standards Institute, “Instituto Europeo de Normalización en Telecomunicaciones”). • Hoy en día es el sistema 2G más difundido. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 81 Redes Globales: 2G: GSM • Puede transmitir datos a 13 kbps (full rate) sin necesidad de utilizar módem. Para canales de voz. • Para conectar un computador o PDA a un teléfono GSM, sólo hace falta un cable adaptador y el software apropiado. Hasta 9.6 kbps para datos. • SMS (Short Message Service, “Servicio de Mensajes Cortos”). Modo especial de transmisión de datos que admite GSM. Permite envío y recepción de mensajes cortos de texto (hasta 160 caracteres) desde el propio terminal de telefonía móvil. Estos mensajes pueden intercambiarse tanto con otros terminales móviles, como con terminales de telefonía fija e Internet. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 82 41 Redes Globales: 2G: CDMA • (Code Division Multiple Access, “Acceso Múltiple por División de Código”). • Tecnología desarrollada por la empresa Qualcomm. • El gran mérito de esta tecnología es que supone una nueva forma de establecer comunicaciones inalámbricas multiusuario con un aprovechamiento de la capacidad estimada seis veces mejor que TDMA. • CDMA estuvo lista en 1988. • Posteriormente, con ayuda de AT&T, Motorota y otros fabricantes, se desarrolló una nueva versión dual (analógica y digital) a la que se llamó IS-95, y que ha sido la que se ha instalado en distintos países. • La primera implantación de CDMA tuvo lugar en Hong Kong en 1995. • CDMA también ofrece el servicio SMS de mensajes cortos. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 83 Redes Globales: 2.5G • Los sistemas 2G tienen ciertas capacidades de transmisión de datos, pero fundamentalmente son sistemas que dan soporte a servicios de voz. • Para ofrecer servicios de datos, se ha pensado en una nueva generación de redes celulares, la tercera generación o 3G. • No obstante, mientras se desarrolla la tecnología para poder ofrecer servicios 3G, se ha creado una ampliación de la tecnología 2G a la que se la llama 2.5G. • Esta tecnología de transición añade nuevas capacidades de transmisión de datos a la infraestructura de red celular existente. • Existen distintas tecnologías 2.5G: GPRS EDGE IS-95B Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 84 42 Redes Globales: 2.5G: GPRS • General Packet Radio Service, “Servicio General de Radio Paquetes” • Esta tecnología añade a las redes GSM la posibilidad de transmitir paquetes de datos. • Utiliza la misma infraestructura GSM para enviar la voz y añade una infraestructura de red que permite utilizar un conjunto de protocolos para la transmisión de paquetes de datos. • Permite transmitir datos a velocidades de hasta 171 Kbps. • Esta tecnología se ha implementado fundamentalmente en Europa, aunque se está expandiendo a aquellas regiones con sistemas GSM. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 85 Redes Globales: 2.5G: EDGE e IS -95B IS-95B • Enhanced Data Rates for GSM Evolution, “Velocidades Mejoradas de Datos para la Evolución de GSM” • Variación de la tecnología GPRS que permite alcanzar velocidades de transmisión de datos de hasta 384 kbps Valor máximo señalado varía de acuerdo a las referencias consultadas. Para conseguir esto, se utiliza parte del canal de voz. • IS-95B Añade la capacidad de transmitir datos a 64 Kbps a las redes CDMA (IS-95A). Se ha implementado principalmente en Corea, Japón y Norteamérica. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 86 43 Redes Globales: 3G • En el paso de las redes celulares analógicas a las digitales, cada una de las tres regiones importantes desde el punto de vista del desarrollo tecnológico de tecnología celular (Europa, Norteamérica y Asia) tomaron caminos distintos. Incluso dentro de cada región han existido variaciones. • En cualquier caso, es evidente que lo ideal sería que la tercera generación (3G) se enfrentase con el objetivo de conseguir un sistema global común. Conseguir esto es extremadamente complicado debido a los distintos intereses económicos, políticos y regulatorios que tiene cada parte. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 87 Redes Globales: 3G • Se puede decir que el desarrollo de la tecnología celular 3G comenzó en 1985. La UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) ¾ En Inglés ITU ( Internacional Telecommunications Union) La UIT anunció la iniciativa de crear un nuevo sistema de comunicaciones móviles al que llamó FPLMTS . ¾ Future Public Land Mobile Telecommunications System, “Futuro Sistema Público de Telecomunicaciones Móviles Terrestres”. Esta iniciativa se concretó en 1996 con la creación de IMT2000. • IMT2000 International Mobile Telecommunications, “Telecomunicaciones Móviles Internacionales”. El número 2000 se le puso porque: ¾ Se esperaba que la nueva tecnología estuviera lista para la primera década del nuevo milenio. ¾ La banda de frecuencia asignada era 2GHz (2000 MHz). Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 88 44 Redes Globales: 3G • IMT2000 El objetivo es definir un marco dentro del cual puedan coexistir distintas tecnologías 3G, asegurando la interoperatividad de servicios (roaming, portabilidad, multimedia, etc.). Pretende ir más allá de un acuerdo entre tecnologías celulares. ¾ La visión es disponer de un sistema universal de comunicaciones que cubra todo tipo de redes: con cables y sin cables, terrestres y satelitales. Después de muchas luchas entre todos los grupos de intereses, finalmente se llegó a un acuerdo de tecnología única en marzo de 1999: WCDMA. • WCDMA Wideband CDMA, “CDMA de Banda Ancha” Desarrollada en Japón por NTT DoCoMo. Sobre WCDMA se han desarrollado tres modos opcionales: ¾ UMTS ¾ CDMA-2000 ¾ TD-SCDMA Para transmisión de datos, 3G define tres modalidades de transmisión: ¾ 144 Kbps para usuarios de mucha movilidad. ¾ 384 Kbps para usuarios con movilidad limitada (a pie). ¾ 2 Mbps para usuarios sin movilidad. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 89 Redes Globales: 3G : UMTS • UMTS (Universal Mobile Telecommunications System, “Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles”). • Es el estándar europeo creado como evolución de la arquitectura GSM MAP (Mobile Application Part) basada en WCDMA. • Ofrece servicios de voz, fax, mensajes multimedia, así como servicios de datos a velocidades de hasta 2 Mbps. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 90 45 Redes Globales: 3G : CDMA -2000 CDMA-2000 • Es una evolución del estándar americano CDMAOne. • La particularidad de esta tecnología es que, a finales del año 2000, se convirtió en la primera tecnología 3G que vio el mercado. • Los primeros en comercializarla fueron las empresas coreanas SK Telecom, LG Telecom y KT Freetel. • Esta primera versión, CDMA-2000-1x, permite transmitir datos a 300 kbps. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 91 Redes Globales: 3G : TD -SCDMA TD-SCDMA • Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access División de Tiempo-Acceso Múltiple Síncrono por División de Código • Es una combinación de las técnicas TDMA y CDMA. • Esta tecnología ha sido desarrollada por Siemens y CATT (Academia China para la Tecnología de las Telecomunicaciones). • Su mayor ventaja es que permite interoperar con las redes 2G. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 92 46 Redes Globales: 3G : TD -SCDMA TD-SCDMA Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 93 Sat élites Satélites • Los satélites son básicamente sistemas inalámbricos interconectados a una infraestructura terrestre por medio de antenas. • Las comunicaciones satelitales se iniciaron en 1960. Manejaban 240 circuitos de voz. Ahora manejan un tercio del tráfico de voz y la transmisión de señales de TV entre países. • La mayoría de comunicaciones satelitales se realiza en la banda de frecuencias de 2.5 a 22GHz. En este rango de frecuencia, las ondas de radio son pequeñas (10 a 100 mm) y se denominan microondas. Las ondas viajan directamente a lo largo de la línea de vista hacia su área primaria de cobertura. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 94 47 Sat élites Satélites Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 95 Sat élites Satélites Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 96 48 Sat élites Satélites • La mayoría de sistemas utilizan órbitas circulares con altitudes constantes. Los tiempos de pasada de los satélites son constantes y los niveles de potencia requeridos para la comunicación son constantes. Cada satélite puede utilizarse para tráfico a lo largo de su trayectoria. • Otros sistemas se proponen con órbitas elípticas, en donde los satélites están disponibles para servicios mientras se mueven relativamente lento en la parte más alta de su trayectoria. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 97 Sat élites Satélites • Los satélites introducen un retardo de alrededor de 250 ms a las señales que manejan. • Se han desplegado satélites en órbitas mas bajas, con menor retardo, y proveen servicios de datos y acceso a Internet. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 98 49 Sat élites Satélites • Las órbitas mas bajas (LEOs y MEOs) requieren el uso de constelaciones de satélites para cobertura constante, y es posible que se requieran enlaces intersatelitales. Se tienen caminos con retardos variables dependiendo del enrutamiento por la red. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 99 LA LUCHA TECNOL ÓGICA (Caso WLAN) TECNOLÓGICA • Existen muchas tecnologías distintas de comunicaciones inalámbricas. Muchas de estas tecnologías son complementarias (éste podría considerarse el caso de Bluetooth, Wi-Fi y UMTS). Otras dan respuesta a una misma necesidad, por tanto, compiten entre ellas por ser las preferidas del mercado. • En el caso de las tecnologías para WLANs, la competencia se centra en Wi-Fi, HiperLAN, HomeRF y las nuevas versiones tecnológicas de cada una de ellas. • Para que una tecnología esté lista para ser adoptada por el mercado, es necesario que tenga suficientemente desarrolladas cinco características: Normalización Regulación Tecnología Servicios Precios • En el caso de las redes locales inalámbricas, la tecnología que tiene mejor posicionamiento en estos cinco puntos es Wi-Fi. Sobre todo, en lo concerniente a precios, lo cual está resultando determinante para que el mercado acepte esta tecnología frente a sus competidores. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 100 50 LA LUCHA TECNOL ÓGICA (Caso WLAN) TECNOLÓGICA • Regulaciones En cada país existe un organismo que se encarga de regular el uso del espectro radioeléctrico. Para que funcionen los equipos de radio, es necesario regular el uso de las bandas de frecuencia. El espectro radioeléctrico es único y se considera un bien social. El regulador del espectro radio eléctrico se asegura que cada servicio que utiliza dicho espectro (televisión, radio, policía, ambulancia, telefonía móvil, etc.) lo pueda hacer con las mejores garantías y sin que exista interferencia entre ellos. ¾ La mayoría de las bandas de frecuencia no pueden ser utilizadas a menos que se disponga de una licencia. 9 Telefonía móvil, las emisoras de radio o de televisión ¾ Existen bandas de frecuencias para las que no se necesita licencia de uso. 9 Éste es el caso de la banda del 2,4 GHz y de 5 GHz. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 101 LA LUCHA TECNOL ÓGICA (Caso WLAN) TECNOLÓGICA • Regulaciones Que no se necesite licencia para el uso de estas frecuencias ha favorecido tremendamente la implantación de la tecnología inalámbrica Wi-Fi. No obstante, no se está exento de problemas ya que estas bandas de frecuencias son utilizadas no sólo por la tecnología de redes locales inalámbricas. ¾ Pueden producirse problemas de interferencia con DECT o Bluetooth, que utilizan también los 24 GHz. ¾ Aunque no se necesite licencia de uso, los equipos que funcionan en la banda de 2,4 GHz sí deben cumplir una serie de características. 9 Así, la potencia máxima de emisión (1.000 mW). 9 Otras de las características hacen referencia a las técnicas de modulación y retransmisión utilizada. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 102 51 Espectro y bandas a recordar Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 103 Espectro y bandas a recordar • ISM (Industrial, Scientific and Medical) • UNII (Unlicensed National Information Infraestructure) Creada por la FCC (Federal Communications Comission). Para permitir que los fabricantes desarrollen redes inalámbricas de alta velocidad. Para tener anchos de banda satisfactorios, se estableció en 5 GHz. • Por mucho tiempo estos rangos de frecuencia no fueron utilizados. Teléfonos inalámbricos y hornos microondas. Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 104 52 Espectro y bandas a recordar Octubre 05 Ivá Iván Bernal, Ph.D. 105 53
