La Capa Física Infrarroja Del Estándar 802

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
CARRERA DE INGENIERIA EN ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES
COMUNICACIONES INALAMBRICAS
TRADUCCION LITERAL
TEMA:
LA CAPA FÍSICA INFRARROJA DEL
ESTÁNDAR 802.11 PARA WLAN
INTEGRANTES:
CHICAIZA LUIS
TORRESANO JUAN
FECHA: 01/DICIEMBRE/2005
La Capa Física Infrarroja Del Estándar 802.11 Para Redes De Área Local
Inalámbricas
SUMARIO
El estándar IEEE 802.11 para redes de área local inalámbricas define una especificación para
una capa física infrarroja. Este artículo da una descripción de la tecnología infrarroja y
describe en detalle la especificación IEEE 802.11 presentando una perspectiva historial de
este desarrollo. La capa física infrarroja fue diseñada para la difusión de sistemas que
soporten de dos tasas de datos (1 y 2 Mbps) e incluye provisión para una migración flexible
para tasas de transferencia mas altas. La especificación es apropiada para transceivers de
bajo costo pero permite una operabilidad con sistemas de alto rendimiento. La principal
aplicación anunciada por las redes de área local infrarrojo de IEEE 802.11 son las redes ad
hoc.
Hay un crecimiento interesante en las redes de área local infrarrojas [1] como una
consecuencia de la larga escala de utilización de computadoras personales y comunicaciones
móviles. Las computadoras personales portátiles integran el poder computacional y
movilidad, en una sola plataforma e introducen lo necesario para acceder a las redes de
comunicación sin las restricciones impuestas por los cables.
El interés de las redes de área local inalámbricas (WLAN) tiene recientemente establecido
un eco en el cuerpo de estandarización internacional. El los Estados Unidos el comité
ejecutivo del proyecto IEEE 802, creado en julio 1990, el grupo IEEE 802.11 a trabajado en
la especificación de una WLAN para diferentes tecnologías incluyendo radio e infrarrojo. El
estándar fue aprobado en junio de 1997 [2].una esencial característica de la especificación
IEEE 802.11 es que hay un sola subcapa de control de acceso al medio (MAC) común a
todas las capas físicas. Esta característica permite una fácil operabilidad entre las numerosas
capas físicas que son esperadas para ser definidas en el futuro, manipuladas por el rápido
progreso tecnológico en este campo. Se presentan tres capas físicas en el estándar: infrarrojo,
espectro expandido por salto de frecuencia y espectro expandido por secuencia directa. El
infrarrojo y radio pueden ser consideradas como tecnologías complementarias para el
soporte de WLANs. La tecnología infrarroja [3] esta bien adaptada por aplicaciones de bajo
costo, bajo alcance, tales como redes ad hoc (redes de área pequeña montadas solamente por
un corto periodo).
REDES IEEE 802.11
La figura 1 ilustra un escenario en un ambiente educacional para la aplicación de una red
IEEE 802.11. En este escenario futurista donde cada estudiante tiene su propia computadora
portátil y es usada como una notebook y en general como una herramienta de aprendizaje,
explorando las aplicaciones en los discos. Durante las clases las portátiles de los estudiantes
y de los profesores son interconectadas a través de una red IEEE 802.11, esto permite un
trabajo cooperativo dentro del salón de clases, accediendo a aplicaciones y a archivos
residentes del servidor de la escuela. Aunque muchas de estas características ya están
provisionadas por el backbone de la escuela (eventualmente un cable de red como Ethernet o
Token Ring), el hecho que las portátiles no son dependientes de un cable para acceder a la
red permite facilidades para proveer la independencia del lugar en donde se reciban las
clases permitiendo mayor flexibilidad y eficiencia en el ambiente de trabajo además esto
favorece la mejor integración del trabajo dentro o fuera de la clase.
Las redes IEEE 802.11 son parte del total de la arquitectura IEEE 802.11 una importante
consecuencia es que todas las funciones únicas para WLANs pueden ser asignadas por la
capa física o la capa de control de acceso al medio. Las entidades que componen una red
IEEE 802.11 son representadas en la figura 2. Un grupo de estaciones asociadas para
establecer una comunicación directa forman un conjunto de servicios básicos (BSS). El área
ocupada por las estaciones por BSS es el área de servicio básico (BSA) o celda. Las celdas
pueden solaparse parcial o totalmente o ser separadas físicamente. La cobertura de una celda
depende del ambiente de propagación y de las características de los transeivers. Áreas
extensas pueden ser cubiertas usando múltiples celdas y de este modo varias BSSs. El
sistema usado para la interconexión de un grupo de BSSs es el sistema distribuido (DS) el
DS puede ser el ejemplo de una Ethernet o de una red asincrónica (ATM). La entidad que
permite a las estaciones acceder al DS es el Acces Point (AP). El Ap incluye todas las
funciones de una estación. Un grupo de BSSs interconectado por un DS forman un conjunto
de servicio extendido (ESS).
Las redes mas simples IEEE 802.11 es un BSS independiente. Este tipo de red es algunas
veces llamado una red ad hoc. Ejemplo de una red ad hoc son los salones de clase (como en
la figura 1), las pequeñas sesiones y cuartos de conferencias. Las redes IEEE 802.11 basadas
en la tecnología infrarrojo están adecuadamente adaptadas a los requerimientos de redes ad
hoc.
RESUMEN DEL PROTOCOLO DE ACCESO AL MEDIO DEL IEEE 802.11
Las redes inalámbricas requieren varias funciones adicionales que aquellas redes cableadas
para adaptar a las características particulares del canal de transmisión y la movilidad de las
estaciones. La subcapa MAC del IEEE 802.11 incluye además de las básicas funciones
MAC, funciones adicionales para fragmentación y reensamblado de tramas cuando la calidad
del canal de transmisión es pobre, asociación y reasociación de estaciones con APs,
sincronización temporal para el soporte de aplicaciones de retardo sensible, administración
de estaciones de bajo consumo de energía y adaptación de la velocidad de datos.
El acceso al medio esta basado en un protocolo de acceso múltiple con escucha de portadora
y prevención de colisiones (CSMA/CA). Conforme a CSMA/CA una estación que tiene un
paquete listo para transmitir empieza por sondear el canal (escuchando una portadora) si el
canal esta libre por un periodo mas largo que un espacio entre tramas denominado espacio
distribuido entre tramas (DIFS), la estación transmite inmediatamente. Si el canal esta
ocupado la estación continua censando el canal hasta que el canal este libre por un periodo
mas largo que un DIFS. Cuando el canal finalmente esta libre la estación renovara su
transmisión usando un algoritmote retroceso binario, similar a Ethernet, antes de hacer otro
intento. Este es el proceso de prevención de colisiones del protocolo. El protocolo
CSMA/CA es también robustecido con un acuse de recibo positivo inmediato y mecanismos
de reservación. Conforme al mecanismo de acuse de recibo cuando una estación recibe un
paquete de datos valido (DATA) direccionado a si mismo, este puede confirmar la recepción
de este paquete enviando un paquete pequeño denominado acuse de recibo (ACK) a la
estación fuente. Para asegurar que la estación destino no tenga que competir por el acceso al
medio cuando envía el ACK la estación destino usa un DIFS, llamado pequeño espacio entre
tramas.
El uso de un ACK positivo inmediato como parte del acceso al medio permite la detección
de errores por la estación fuete y es requerido debido a los altos niveles de ruido e
interferencia que puedan dañar el canal de transmisión. Los ACK positivos pueden ser
solamente usados con paquetes dirigidos. Por consiguiente la transmisión de paquetes
multicast y broadcast es menos robusto. El mecanismo de reservación es basado en el
intercambio del Request to send (RTS) y el Clear to Send (CTS) entre las estaciones fuente y
destino previo a enviar los paquetes de datos. El RTS y CTS es información difundida en el
intervalo de tiempo en que el canal estará ocupado de RTS o CTS hasta terminar el ACK.
Cada estación mantiene un tiempo llamado vector de asignación de red (NAV) que indica en
cada instante la permanencia de ocupación del canal. El NAV en todas las estaciones BSS
debe ser actualizado, siempre que se reciba un paquete RTS o CTS. Las estaciones
solamente pueden transmitir después de que se haya expirado la cuenta regresiva del NAV.
En esta manera. Los paquetes cortos RTS y CTS reservan el canal para la transmisión de
datos. El mecanismo de acceso al medio se ilustra en la figura 3. La reservación del
mecanismo puede ser usada para combatir el problema de la estación escondida. Si la
estación B no es capaz de censar la actividad producida sobre el canal por la estación A, esto
es llamado esconderse de A. en la fig. 4 la estación B esta escondida de A (pero no de C). La
estación A transmite a C, pero la estación B no puede censar esta actividad. En este caso la
estación B puede transmitir libremente de este modo interfiriendo con la transmisión de A.
Sin embargo, si A y C cambian paquetes cortos RTS y CTS con una indicación del tiempo el
canal estara ocupado, la estación B aunque no censa directamente a la estación A estará
informada a través de el paquete corto CTS del tiempo el canal estará ocupado por A y C, y
no interferirá con la transmisión del paquete de datos enviado por A. Note que este
mecanismo evitara las colisiones, desde que el paquete corto RTS puede todavía ser enviado
simultáneamente de A y B. sin embargo, las colisiones de los paquetes RTS y son menos
dañinas que las colisiones de los datos en términos de rendimiento puesto que los paquetes
RTS son relativamente cortos.
LA TECNOLOGÍA INFRARROJA
Los enlaces infrarrojos inalámbricos son basados en la modulación de intensidad y la
detección directa de la portadora óptica. Esto es similar a muchos enlaces de fibra óptica. La
modulación de intensidad es realizada variando la corriente de un diodo láser o un LED. La
detección directa es realizada por fotodiodo pin o APDs que produce una corriente eléctrica
proporcional a la energía óptica incidente. Los componentes opto electrónicos usados
frecuentemente son los fotodiodos LEDs y PIN.
La radiación infrarroja tiene las propiedades muy similares a la radiación visible. Las
superficies típicas de ambientes interiores son, en general, buenos reflectores de radiación
infrarroja (las excepciones principales son las superficies oscuras y transparentes). Esta
propiedad tiene dos consecuencias importantes. Primero, la radiación infrarroja puede
propagarse a través de las reflexiones múltiples en un ambiente de propagación. La
propagación a través de múltiples trayectorias puede provocar dispersión de los pulsos
recibidos en el tiempo, que se llaman dispersión por multiple trayectoria (multipath). Los
efectos de dispersión de multiple trayectoria son observados como la interferencia de
intersimbolo. Segundo. Teniendo obstáculos entre el emisor y el receptor puede provocar
una atenuación significante de la intensidad óptica que es llamado sombreando.
El ancho de banda de un enlace infrarrojo es principalmente determinado por la dispersión
del múltiple trayectoria; la interferencia del intersimbolo no es significante para las
velocidades de los datos de aproximadamente 10 Mbps.
Las fuentes de iluminación de ambientes interiores (la luz del sol y la luz artificial generada
por lámparas incandescente y fluorescente) radian en las mismas longitudes de onda como la
señal de datos infrarrojo. También, los niveles de intensidad típicos de la luz ambiental son
usualmente más altos que los niveles de intensidad del fotodetector. La luz ambiental
provoca ráfagas ruido debido a la naturaleza aleatoria del proceso del photodetector. Es más,
la luz artificial provoca la interferencia debido a las variaciones de la intensidad luz [4].
Estas variaciones pueden ocurrir al doble de la frecuencia principal o al cambiar la
frecuencia de los balastos electrónicos de lámparas fluorescentes. En general, para bajas y
moderadas velocidades de datos el ruido ambiental es el factor principal que degrada el
rendimiento de los enlaces infrarrojos inalámbricos. [5].
Además del ruido ambiental, los enlaces infrarrojos inalámbricos también pueden ser
afectados por otros factores del ambiente (lámparas fluorescentes, luz solar) y por la
interferencia electromagnética no óptica de varios tipos, tales como el provocado por las
fuentes de poder. En general, la interferencia electromagnética no óptica puede reducirse
significativamente protegiendo a los fotodetectores, filtrando las fuentes de energía y usando
las configuraciones diferenciales a la preamplificación. El ruido térmico tiene dos
componentes:
• El ruido térmico asociado con la variación de la resistencia del fotodetector.
• El ruido térmico asociado con la impedancia del canal, en el caso de un FET, o ráfaga de
ruido asociado con la corriente de base, en caso de que el BJT.
En general, estos dos factores degradantes pueden hacerse relativamente insignificantes al
ruido ambiental.
Al operar un sistema infrarrojo inalámbrico, los usuarios están directamente expuestos a la
radiación de IR. La exposición excesiva a la radiación de IR puede originar lesiones
oculares. El grado de estas lesiones depende varios factores: la intensidad y duración de
exposición, la longitud de onda de la radiación y las dimensiones del área emitida. Existen
regulaciones de seguridad internacionales que definen los niveles máximos a los que el
usuario puede exponerse sin sufrir cualquier lesión. En la práctica, estas normas limitan el
promedio de la energía óptica emitida por la fuente a unos pocos cientos de milliwatts. Otros
factores que impulsan los bajos niveles de energía emitida son el consumo de las baterías de
las estaciones y la baja eficiencia de la conversión de los LEDs.
El shadowing y el ruido ambiental influyen en la necesidad de elevar los niveles de emisión.
Sin embargo, como se ha discutido antes, el nivel de energía óptico se restringe a las normas
internacionales de seguridad y por el consumo de emergía de las estación. Por consiguiente,
la señal transmitida debe procesarse para permitir su detección con el nivel de la relación
señal a ruido mas bajo posible. La modulación por posición de pulso (PPM) es generalmente
acepta como la técnica que ofrece mejores características para la transmisión en este tipo de
canales de transmisión [3]. En PPM se distribuye las palabras binarias dentro de las
posiciones del pulso. En L-PPM, una palabra, con k bits es codificado en uno de los L=2K
posiciones de un símbolo L-PPM.
Los sistemas infrarrojos pueden ser clasificados de acuerdo a la forma de establecer la
trayectoria óptica entre ellos. Existen tres tipos de sistemas: punto-punto, poco difundido, y
difundido [3]. la especificación IEEE 802.11 fue desarrollada para los sistemas de difusión.
En un sistema de difusión el camino óptico entre el emisor y el receptor se establece a través
de las múltiples reflexiones en las superficies del ambiente de la propagación. Tanto el
emisor y receptor no tienen línea de vista directa y por lo tanto la orientación es arbitraria.
Idealmente, el nivel óptico recibido debe ser independiente de la posición y orientación del
receptor.
LA ESPECIFICACIÓN DE LA CAPA FÍSICA INFRARROJA
La capa de física infrarroja soporta dos tasas de los datos: 1 y 2 Mbps. La especificación de
las dos velocidades de los datos se apunta a permitir:
 Una migración suave a las altas velocidades de datos
 El funcionamiento asimétrico del BSS.
Existe un diferente esquema PPM para cada velocidad: 16 PPM para 1 Mbps y 4 PPM para
2 Mbps. El propósito de esta característica es asegurar que el pulso básico sea el mismo en
ambas velocidades de datos que minimiza la complejidad adicional introducida por la
velocidad de 2 Mbps. Los circuitos emisor y receptor pueden ser casi idénticos (en
particular, los mismos pueden usarse en ambas velocidades), y las mejoras mas significativas
son requeridas en los circuitos sincronización [6]. Las señales PPM de 1 y 2 Mbps se
representan en Fig. 5. La duración de cada pulso es 250 ns, y el pico de potencia es de es 2
W. Por consiguiente, el promedio de potencia es de 250 mW a 2 Mbps y 125 mW a 1 Mbps.
FORMATO DE LA TRAMA
La principal función de la capa física es transportar la unidad de datos del protocolo MAC
(MPDU) mientras soporte la capa física. Cuando desarrollaron el formato de trama de la
capa física infrarroja, varios aspectos fueron tomados en cuenta. El formato de la trama
debía:

Permitir interoperabilidad con futuras capas infrarrojas (probablemente para mayores
velocidades)
 Soportar múltiples velocidades
 Debía ser optimizada para el funcionamiento a través de la minimización de tasas de
errores en la trama (FER)
Tres formatos de trama de la capa física infrarroja fueron sometidos al grupo de trabajo
IEEE 802.11 [6-8] el formato finalmente adoptado es mostrado en la figura 6.
Solamente los campos sombreados el la figura 6 son transmitidos usando L-PPM. Los tres
primeros campos son transmitidos como modulación por encendido y apagado (OOK)
usando el mismo pulso de 250 ns como en los campos sombreados. Aunque esta solución
afecta el funcionamiento del FER, esto minimiza el encabezado introducido por la cabecera
de la capa física. Adicionalmente la principal capacidad de interoperabilidad con futuras
capas físicas depende si se elige adherir al formato de los tres primeros campos.
El campo de ajuste del nivel de corriente continua (DCLA) es usado para permitir al circuito
receptor ajustar a la diferencia entre el nivel medio de la señal del OOK y el campo basado
en L-PPM. Un formato diferente de DCLA se especifica para cada una de las velocidades.
El campo de la sincronización se usa para la recuperación de la señal de reloj (i.e.,
sincronización de la ranura), para sondear la portadora y para permitir la estabilización del
circuito del receptor (e.g.. el AGC). Su formato corresponde a una señal de reloj de 2 MHz.
El inicio del campo del delimitador de trama (SFD) ejecuta la alineación de las tramas (i.e.,
esto delimita el principio de campos subsecuentes). El campo de tasa de datos (DR) es usado
para identificar el tipo de capa de física que transmitió la trama. En el estándar actual hay
dos tipos correspondientes a 1 y 2 Mbps. Posteriormente diferentes órdenes de PPM son
usadas para cada tasa de datos, este campo transporta implícitamente información de
sincronización para decodificar los símbolos PPM. El campo DR tiene tres largas ranuras,
permitiendo la especificación adicional de seis capas de físicas.
En el receptor la declaración de sondeo de portador requiere la detección de una señal con un
nivel de potencia predefinido y la detección de un patrón valido de sincronismo.
El patrón de sincronismo es un fragmento del campo total de sincronismo. Después una
señal con un nivel de potencia predefinido es detectada en el medio y la ranura
sincronización es adquirida, el receptor empieza buscando un patrón valido de sincronismo.
Esta función puede ser implementada por corrección digital de la señal recibida con el patrón
de sincronismo. El patrón puede imitarse por el ruido, el cual puede resultar en una trama
desalineada. Mientras sea más largo el patrón, más baja es la probabilidad de detección
errada de sincronismo pero la más alta probabilidad de no detectar el sincronismo debido a
los errores. La probabilidad que una señal de sincronismo valida no sea detectada es
despreciable si es usado un patrón corto (ocho ranuras) [9]
El modelo SFD requiere cuidado en su diseño debido a su fuerte impacto sobre el FER. La
búsqueda por un campo valido SFD permite la declaración de sondeo de portador y debería
empezar durante el campo de sincronismo. Durante el proceso de búsqueda el SFD puede ser
imitado debido a errores en el campo de sincronismo. También el SFD no se detectara si este
sufre errores. Así la probabilidad que el SFD sea correcto detectado dependerá en la
probabilidad de imitación y la probabilidad de error del SFD. El formato que maximiza la
probabilidad que este campo sea correctamente detectado puede ser la palabra 1001 o 1100
[9]. La palabra 1001 fue adoptada por el estándar.
La solución anterior para el formato SFD, aunque optimizo en términos de FER, todavía no
obedece a las reglas básicas de las redes IEEE 802, las cuales imponen que la distancia de
Hamming de la palabra usada para el propósito de alinear las tramas deba ser de al menos 4.
El modelo de SFD adoptado una distancia de Hamming de solamente 2. Para una distancia
de Hamming 4, el SFD debería ser de por lo menos nueve ranuras de tiempo, lo cual
aumentaría significativamente el FER. Para obedecer esta regla sin degradar el FER éste
decide incluir un campo de longitud de trama (LENGTH) protegido por un campo de
detección de error (CRC). Si un falso SFD es declarado falso los campos de LENGTH y
CRC tendrán los valores incorrectos con muy alta probabilidad, la cual será detectada por el
CRC. Si la declaración de una trama valida se retarda hasta estos dos campos son detectadas
correctamente, la desalineación probablemente es muy baja, guardando el FER a un mínimo.
El campo de longitud es también usado para delimitar el fin de la trama.
LA SENSIBILIDAD DEL RECEPTOR Y PROBLEMAS DE RENDIMIENTO
El rendimiento de la capa de física infrarroja puede estimarse a través del cálculo del FER de
la forma adoptada por la trama. El cálculo simple del BER puede llevar a conclusiones
erróneas. Para el formato de la trama mostrado en Fig. 6, el FER esta dado por [9]
FER  1 PSYNC .PSFD .PDR .PLENGTH .PCRC .PMPDU
donde PSYNC .PSFD .PDR .PLENGTH .PCRC .PMPDU son las probabilidades que los campos SYNC, SFD,
DR, LENGTH, CRC, y MPDU son correctamente detectados.
Los requisitos básicos de las redes IEEE 802.11 mandan que el FER debe ser más bajo que
4x10E-5 para tramas con 512 bytes de datos. En la capa física infrarroja se define la
sensibilidad del receptor como el mínimo radiado (la energía óptico sobre la unidad de área)
requerido para lograr esta especificación de FER, bajo un ambiente estacionario irradiado de
luz de nivel de 0.1mW/cm2. Esto valor de FER es logrado a una relación señal a ruido de
2.66 dB, asumiendo un área activa de 1 cm2 y el uso máximo de la probabilidad del receptor
de PPM. El resultado de las probabilidades de error del campo de trama está presente en la
tabla 1.
Los resultados muestran que el FER es dominado por las probabilidades de error de los
campos SFD y DR y no del campo de MPDU, aun después de la optimización del campo
SFD. La sensibilidad del receptor fue especificada a 2x10e-5 mW/cm2 para 1 Mbps y
8x10e-5 mW/cm2 para 2 Mbps. Estos valores incluyen un margen para imperfecciones en la
implementación y factores no incluidos en los cálculos.
La especificación de la sensibilidad del receptor considera solamente un ambiente de ruido
estacionario, no el producido por la interferencia de la luz artificial. Estos resultados dan la
necesidad de producir una especificación donde las condiciones de ambiente de luz puedan
ser fácilmente reproducido por conformidad a propósitos de prueba. Claramente, la
definición y reproducción de las condiciones de interferencia de luz han dificultado la tarea.
Sin embargo un receptor óptico desarrollado con baja atención a los problemas de
interferencia óptica pueda ser un receptor conforme, pero con un rendimiento muy
degradado operando bajo luz artificial.
No existe un valor de sensibilidad máximo en el receptor especificado en el estándar,
abriendo la posibilidad para competencia entre diferentes fabricantes. Existe varias opciones
para incrementar el rendimiento del enlace la cual esta en conformidad con el estándar IEEE
802.11.
• Incremento en el área activa el receptor
• El uso de diversidad angular tanto al emisor como al receptor [3, 10]
• El uso de técnicas de cancelación de interferencia [11]
EL MODELO DE RADIACIÓN DEL EMISOR
La especificación de un modelo de radiación de emisor [12] tenía en cuenta:
• Minimizando las pérdidas de la propagación
• Permitiendo el funcionamiento de sistemas en un gran conjunto de diferentes ambientes de
la propagación.
• Asegurando su conformidad con las normas de seguridad para la radiación infrarroja [13]
El bajo costo restringió al uso de LEDs en el arreglo del emisor. Un arreglo con todos los
LEDs orientados verticalmente produciría un exceso de radiación alrededor de la fuente.
Claramente, el número, la orientación, el modelo de la radiación, y la energía emitida de
cada LED en el arreglo son parámetros que pueden perfeccionarse para hacer la distribución
de energía tan uniforme como sea posible, minimizando así las pérdidas de la propagación
del canal. Idealmente las radiaciones deben tener un valor constante ligeramente superior a la
sensibilidad del receptor por encima del área de toda la celda. El modelo de radiación de
emisor que fue especificado asumiendo que las estaciones estarían moviéndose sobre un
plano paralelo al techo.
El modelo de radiación de emisor se especifica en términos de una máscara que define los
límites de radiación como medida para una prueba al receptor. El algoritmo usado definía
una máscara [11] investigada para una optimización en el modelo de radiación, contando las
tolerancias industriales en la orientación y las características ópticas de los LEDs y, para la
diversidad de ambientes de propagación que fueron considerados por restricción para dos
casos extremos en términos de pérdidas de propagación: para grandes plantas abiertas y los
cuartos cerrados.
La mascara del modelo de radiación muestra en Fig. 7.
La máscara se define por los límites de radiación, para cada ángulo entre el eje del emisor y
el eje de pruebe del receptor posicionado a 1 m del emisor. La radiación es normaliza por el
pico de energía.
El modelo de radiación de emisor perfeccionado corresponde a una serie de 11 LEDs
disponibles comercialmente: un LED con en ángulo de poder medio (hpa) = 41° y 15 mW de
potencia óptica total, orientado verticalmente y 10 LEDs, con el hpa = 9° y 11 mW de
potencia óptica total, orientado a, 50° con el vertical. La figura 7 también muestra varios
modelos de radiación que corresponden a diferentes tolerancias: 10 por ciento para el ángulo
de LEDs con el vertical, 25 por ciento para el hpa de LEDs angostos, y 50 por ciento para el
hpa de LEDs más grandes.
SOPORTE DE LA TASA DE DATOS OPTATIVA
Con el propósito de minimizar el problema de la estación oculta, la misma covertura de celda
es especificada para 1 y 2 Mbps. Esto requiere aproximadamente la misma energía por
símbolo a 1 y 2 Mbps.
Puesto que de la densidad del pulso de una señal 4 PPM es cuatro veces de la señal 16 PPM,
el promedio de la energía óptica emitida a 2 Mbps es aproximadamente 6 dB mas que la
emitida a 1 Mbps. Sin embargo, puesto que las tramas a 2 Mbps requieren la mitad de
tiempo para ser transmitidas, la sanción en términos de energía óptica por trama es de
aproximadamente 3 dB.
No obstante, el consumo de energía adicional asociada con la transmisión a 2 Mbps dirigida
a especificar esta velocidad como opcional. En resumen, la transmisión a 2 Mbps es opcional
mientras la transmisión a 1 Mbps en recepción es obligatoria.
CONCLUSIONES
El nuevo estándar IEEE 802.11 para las redes de área local inalámbricas define una
especificación para una capa física infrarroja. Nosotros hemos descrito esta especificación en
detalle dando una perspectiva histórica de su desarrollo y proporcionando alguna parte y
proporcionando algún antecedente sobre problemas específicos de tecnología infrarroja. La
capa física infrarroja se diseño para sistemas de difusión soportando dos velocidades (1 y 2
Mbps) e incluye provisiones para una migración suave para altas velocidades de datos. La
especificación es conveniente para los transceivers de bajo costo pero permite la
interoperabilidad con sistemas de alto rendimiento. La principal aplicación para las redes de
área local infrarrojas IEEE 802.11 son las redes ad hod.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo fue parte del proyecto ESPRIT. 6892 Estaciones Portables para la Educación en
Europa (POWER), y PBIC/TIT/1766/93 Integración de Tecnologías para Tomunicaciones
Móviles (ITCOM).
REFERENCIAS
[1] K. Pahlavan, T. Probert, and M. Chase, "Trends in Local Wireless Networks,"
IEEE Commun. Mag., Mar. 1995, pp. 88-95.
[2] Project IEEE 802.11, "IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control
(MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications," Draft 6.1, June 1997.
[3] J. Kahn and J. Barry, "Wireless Infrared Communications," Proc. IEEE, vol. 85,
no. 2, Feb. 1997, pp. 265-98.
[4] A. Moreira, R. Valadas and A. Duarte, "Optical interference Produced by Artificial
Light", ACM Wireless Networks J., vol, 3, May 1997, pp. 131-40.
[4] A. Moreira, R. Valadas and A. Duarte, "Optical Interference Produced by Artificial
Light," ACM Wireless Networks J., vol, 3, May 1997, pp. 131-40.
[5] A. Moreira, R. Valadas, and A. Duarte, "Performance of Infrared Transmission Systems
Under Ambient Light Interference," IEE Proc. J. Optoelect.. vol. 143, no. 6, Dec. 1996, pp.
339-46.
[6] A. Moreira el al., "IR PHY Proposal," Doc, IEEE P802.11 — 94/96, 1994.
[7] A. Moreira, R. Valadas, and A. Duarte, "Proposed Revision of the Infrared Baseband
Frame Formal," Doc. ÍEEE P802.11 — 94/153, 1994.
[8] R. Samdahí, "Baseband IR PHY Proposal," Doc. IEEE P802.11 94/56, 1994,
[9] A Moreira, R. Valadas, and A. Duarte, "Performance Evaluation of the IEEE 802,11
Infrared Physical Layer," Proc. 1st Int`l. Symp. Commun. Sys. and Digital Sig.
Processing. Sheffield, U.K., Apr. 6-8, 1998, pp. 10-15.
[10] R Valadas, A. Tavares, and A. Duarle, "Angle Diversity to Combat the Ambient Noise
in Indoor Optical Wireless Communication Systems," Int'1. J. Wirefess Info. Networks,
vol. 4, no, 4, Oct. 1997, pp. 275-88.
[11] A. Moreira, R. Valadas, and A. Duarte, "Reducing the Effects of Artificial Light
Interference in Wireless Infrared Transmission Systems," Proc. IEE Colloq. Opt. Free
Space Commun. Links, Savoy Place, London, U.K., Feb 19, 1996, pp 5/1-5/9.
[12] C. Lomba, R. Valadas, and A. Duarte, "Radiation Pattern Specification for the
Baseband IR PHY," Doc. IEEE P802.11 — 94 / 173, 1994.
[13] C. Lomba, R. Valadas and A Duarte, "Safety Issues of the Baseband IR PHY," Doc.
IEEE P802.11 — 94/174, 1994.
BIOGRAPHIES
RUI T. VALADAS ([email protected]) received a Licenciatura degree from Instituto Superior
Tecnico, Lisbon, Portugal, in 1986, and a Ph.D. degree from the Universityof Aveiro,
Portugal, in 1996, all in electrical engineering. He joined the University of Aveiro in 1986,
where he is now an assistant professor in the Department of Electronics and
Telecommunications, He participated in the Specification of the IEEE 802 11 "Wireless
Access Method and Physical Layer Specification" standard. He led the development of a
network interface card for a wireless infrared local area network, part of the ESPRIT.6892
POWER project. He is scientific leader of a project to develop advanced techniques for
wireless infrared systems. His main interests are in the research of angle diversity and
adaptive rate techniques to overcome the effects of ambient light and also in the effect of
multi-user interference on the performance of multiple access protocols for wireless infrared
systems.
ADRIANO C. MOREIRA ([email protected]) received a Licenciatura degree in
electronics and telecommunications engineering in 1989 and a Ph.D. degree in electrical
engineering in 1997, both from the University of Aveiro, Portugal. He joined the University
of Minho, Portugal, in 1996, where he is now an assistant professor in the Inforrnatics
Department. He was a voting member of the IEEE 802.11 working group (Wireless Access
Method and Physical Layer Specification) Layer Specification) where he participated in
the Specification of the infrared physical layer. His main areas of interest are in
indoor optical channel characterization, modulation methods for optical wireless
transmission systems, wireless local area networks, and telemetry for the industrial
environment.
T. LOMBA ([email protected]) received a Ph.D. degree in
electrical engineering from the University of Aveiro, Portugal, in 1997, an M.Sc.
degree in electronics engineering from the University College of North Wales, U.K.,
in 1991, and a Licenciatura in electronics and telecommunications, from the
University of Aveiro in 1989. He contributed actively in the IEEE 802.11
standardization activities, and has published several papers in international Journals
and conferences. Currently, he is project leader at the R&D Department of ENT
Empresa Nacional de Telecomunicacóes, SA., a manufacturer of telecom
equipment in Portugal.
CIPRIANO
R. TAVARES ([email protected]) received a Licenciatura degree in electronics
and telecommunications engineering from the University of Aveiro in 1991. From
1991 to 1993 he worked as a post-graduate student in the Department of
Electronics and Telecommunications at the University of Aveiro. Since November
1993 he has been a Ph.D. student in the same department. His research interests
include wireless infrared communication systems, angle diversity receivers, and the
characterization of optical noise and interference due to ambient light.
ANTONIO
A. MANUEL DE OLIVEIRA DUARTF ([email protected]) received a Licenciatura degree in
electrical engineering from the University of Coimbra in 1976, M.Sc. and Ph.D.
degrees in telecommunications systems and electrical engineering. Sciences in
1981 and 1984, respectively, from the University of Essex, U.K. He joined the
University of Aveiro in 1978 where he is now an associate professor with the
Department of Electronics and Telecommunications. In addition to his lecturing
activities, he conducts research in several telecommunications-related domains
(broadband networks and services, techno-economics of telecommunications, social
impact of telecommunications, etc.). He coordinates the Broadband Systems Group
of the University of Aveiro and is co-responsible for Integrated Communications and
Multimedia Systems at the Institute of Telecommunications at Aveiro, a Joint
venture between Portugal Telecom and the University of Aveiro.